变配电房通风设计及控制分析

民用建筑的变配电机房常设置在建筑物的地下，变压器发热量较大，需设置机械通风消除室内余热。夏季室外温度较高的地区 , 为保证变压器等电气设备正常工作，消除室内余热所需通风量很大，有时土建条件不能满足风道尺寸和室外进排风口面积要求时，常设置空气处理机组对空气进行冷却降温，以减少通风量，而本文主要考虑使用通风消除室内余热。

一、变配电室热量计算 Q

变配电室内温度太高 ， 会影响设备的工作效率。一般要求房间内温度不超过 40 ℃ 。室内得热包括： 1 ）变压器的热损； 2 ）高压开关柜、低压开关柜、高压电容器柜、低压电容器柜的发热； 3 ）电缆损耗功率； 4 ）建筑围护结构得热和房间照明散热等。由于室内温度较高，后两种得热相对来说所占份额很小，可忽略不计。其它各自散热量如下：

（ 1 ）、变压器的发热量 Q1 （ kW ）可由设备厂商提供或按以下公式计算（一般为变压器功率的 1.26%~1.52% ）：

Q1= （ 0.0126~0.0152 ） W

其中， W 为变压器功率（ kV · A ）；

（ 2 ）、高压柜、高压电容器柜及低压柜、低压电容器柜 Q2

（ 3 ）、电缆损耗功率 Q3

电缆的散热量可由载流电缆的损耗求出。损耗功率是以一年最热季节中可能产生的最大损耗进行计算。

由于 Q3 其计算比较繁琐，可以估算如下：交直流母线的热损失按传输功率的 0.25% 计算；各种动力电缆及导线的热损失可取为各传动机械电机功率的 0.5% 计算；

二、变配电室通风量计算

消除室内余热的通风机风量（ m3/h ）按下式计算：

L= （ 3600 × Q ） / （ C _p ×ρ× △ t ）；

ρ =1.293[273/ （ 273+t ） ] （ B/101.3 ）；

其中： t 为实际的空气温度，℃； B 为实际的大气压力， kPa ；为空气比定压热容，一般取 1.01kJ/ （ kg · ℃）； Q 为室内冷负荷， kW ； ρ 为空气密度， kg/m ³ ；△ t 为室内温度与夏季室外通风计算干球温度之差，℃。工程上， ρ 一般取 1.2kg/m ³ ，则有：

L ≈ （ 1000 × Q ） / （ 0.337 × △ t ）

三、变配电室通风机控制

变配电机房设计热负荷很大 ， 致使其通风量及风机功率较大，因此可以考虑在设计热负荷减小或室外空气温度较低时减少送风量，可将送、排风机设置为双速风机 ， 根据室温控制风机全速、半速或间断运行。作为对温度控制精度要求不高的机房，一般两位控制即可，不考虑采用投资较高、控制复杂的风机变频控制。

当采用自动控制时 ， 风机挡位切换临界温度可通过以下风量、热量、温差的基本关系式分析确定。其分析如下：

0.337 × L ≈ （ 1000 × Q ） / （△ t ） = （ 1000 × Q ） / （ t _N -t _W ）

式中，

t _N 为室内温度，℃，最高设计温度表示为 t _Nj ；

t _Wj 为室外新风送风温度，℃，最高设计温度表示为 t _Wj ；

△ t 为室内温度与夏季室外通风计算干球温度之差，℃，最不利情况的设计温度表示为△ t _j ；

实际运行中 ， 降低室温、消除余热所需风量 L 由 100% 变为 50% 的情况有 3 种：

 1)t _W 不变， Q 减少 50% ， 此时如 L 不变 ， 实际室温 t _N1 =t _Nj - （ 1/2 ） × △ t _j ，即室温下降了设计温差值的 1/2 ；

2)Q 不变， t _W 下降 ,  与设计室温 t _Nj 的差值增大 1 倍 ， 此时如 L 不变 ， 实际室内外温差也不会变化 ， 实际室温会随之下降 ， 即 t _N1 =t _Nj - △ t _j ;

3)L 和 Q 同时下降， t _N 也下降；

由于上述 2) 中的 t _N1 数值低于 1) 中的数值，因此 3 种情况中 ， 实际室温 t _N1 最低的最不利假设情况为第 2) 种情况 ， 此时按 2) 计算得出的室温  t _N1 可定为风机低速半风量运行的 “ 挡位切换临界温度 ” 。为更安全起见 ， 把此临界温度采用的室温取值比设计室温 t _Nj 降低 2 ℃ ， 并称为 “ 转换控制采用的最高设计室温 ”， 表示为 t _N0 (t _N0 =t _Nj -2), 则风机挡位切换临界温度由 t _N1 =t _Nj - △ t _j 改为 t _N1 =t _N0 - △ t _j , 其中关于设计送风温差△ t _j 的室外温度取值；

对于深圳地区，其 t _Nj 取 40 ℃； t _Wj 为 31.2 ℃，则△ t _j =40-31.2=8.8 ℃； t _N1 =t _N0 - △ t _j =t _Nj -2- △ t _j =40-2-8.8= 29.2 ℃；假设室内发热量 Q 不变 , 达到 t _N1 时的室外气温 t _W 为 t _N1 - △ t _j =29.2-8.8=21.4 ℃；实际室内发热量经常小于设计最大值 ， 则风机半风量或停止运行的时间比例会更大 ， 因此变配电机房根据室温采用风量控制的节能潜力还是很大的。