摘 要：对变配电间进行室内通风设计，在每个项目设计中都会遇到。当前主要采用“换气次数法”和“热平衡法”计算所需通风量。本文分析了这两种计算方法，举例说明了这两种计算方法还需解决的问题，并给出了较合理计算变配电间通风量的方法。
关键词：变配电用房；通风量；计算
变配电间的通风设计的问题，也是每个工程中常见的设计问题，对保障变配电间安全运行有积极的作用。从变压器制造厂规定可见，变压器正常使用时，应控制周围空气温度低于40℃，所以设计变配电间环境温度时，一般以40℃以下合适环境温度，若环境温度最大值超过此限度时，变压器的效率会随之下降，这样不利于变压器的使用寿命。变电站变压器现阶段存在的故障问题，主要是通风换热效果没有达标，导致室内环境温度超过标准值所引起的。以下笔者对目前的通风设计，结合理论计算对现状进行分析，给出了变配电间通风量的计算方法的探讨。
1 计算变配电间通风量现行方法
1.1 现行热平衡方法
热平衡法所需通风量按照以下简化公式计算
公式1 ：
1.2 计算换气次数方法
有部分设计者，计算变配电房的通风量使用换气次数法，主要是由于设计时，没有变配电间内设备相关资料，简单的将通风换气次数设为5～8次/h，并以此作为变配电间通风标准，而有些设计人员认为，将变配电用房的通风换气次都设为20～25次/h，可保证通风换热效果。
2 变配电间通风计算现行方法的缺陷
现举例说明上述两种计算方法的不足。某居民小区新建的地下变配电间，其建筑面积为155m2，层高为5m，其内部还配备了8台中置式高压柜，另配备了15台低压开关柜，以及配备了2台变压器。
2.1 依照换气次数法计算通风量
若换气次数为5～8或20～25；则消除室内余热所需的通风量则为3875～6200m3 /h，或15500～19375m3 /h
2.2依照热平衡法计算通风量
变压器发热量和开关柜发热量，以及高压柜发热量，共同组成了变配电间总发热量为40kW，若采用平衡法公式来计算通风量，规定以低于40℃为变配电间的排风温度，取最大值40℃来设计室内排风温度tp；并取标准状态下的密度（1.2 kg/m3）为室外空气密度ρw；取夏季室外通风计算温度为送风温度ts，（以广州地区为例，查【民用建筑供暖通风与空气调节设计规范】GB50736-2012，可知其送风温度ts为31.8℃。
2.3 分析上述两种方法的不足
1） 换气次数法存在的不足
①若取较小换气次数，与排除地下室变配电间发热量的需要不配套，室内温度不能保证电气设备正常运行；
②若取较大换气次数，增大了通风系统占用空间，会造成初投资和百叶面积，以及风井面积不断增大，不但安装困难，从经济上也造成了较大浪费；
③由于我国各地气象条件有较大差距，该换气次数法计算公式，还不适应地区变化差异；
④变配电间内布局各异，依据换气次数法计算通风量，使得变配电间的通风量数据体现不出科学性，出现在实际在资料不足情况下，只有依靠估算通风量。
2）热平衡法存在的不足
①合理控制室内设备周围的温度，以不超过40℃为标准，同时取40℃作为室内设备工作区所需合理温度tn。变配电间内若有强热源，空气温度则存在沿高度上升的梯度。由于未定排风口标高，公式1中直接取40℃为设计室内排风温度，存在着诸多不确定因素，这样计算排风温度tp就需按公式2计算：
公式2： tp = tn +α（H-2）
式中 H —上部排风口中心与地面之间的高度，m；
tn —室内工作区所需温度，℃；
α —温度梯度值，℃/m，通常情况下温度梯度值不易确定。
②变配电用房进风有效系数，实际上也和通风量相互关联，公式1未对进风有效系数有所体现。
③实际通风时，通风换热效果会被客观因素影响，其中包括气流组织，以及变配电间室内设备如何分布的，变配电间室内几何尺寸是多少有关，未发生充分热交换的部分新风也可能会排出室外等。计算风量时应用传统热平衡法，实际上简化了通风换热计算模型，对客观因素考虑不足。以上陈述可见，应用热平衡方法和换气次数方法，计算需要多少通风量，才能消除室内余热均存在诸多不足，笔者将另一种计算方式，提供给同行们交流，指正。
3 合理计算变配电间通风量的方法
公式（1）热平衡方程是以整个房间为对象，而在整个变配电间内，所分布的温度和气流具有诸多不确定因素，因此对于变配电间上部排风口，不易确定其排风温度tp。从实际工程计算方面考虑，可直接应用热平衡来列方程来计算所需通风量，这样可得出消除室内工作区余热所需通风量计算公式为
公式3
L=■
式中 tw—夏季通风室外计算温度（即送风温度ts），℃；
m —有效热量系数（或散热量有效系数）；
β —进风有效系数。
公式3比公式1对于配电间通风量的计算能更准确。下文主要来讨论公式3中确定各值的方式。计算夏季通风室外温度tw时，可查阅【民用建筑供暖通风与空气调节设计规范】附录A。而室外空气是否直接进入室内工作区是进风有效系数主要考虑的。若进风口高度不超过2m时，取β=1；若进风口高度超过了2m，取β<1，这是考虑进风气流被加热情况发生在进入工作区前，可查阅【工业通风】[1]来确定进风有效系数，其中直接散入工作区的就是热量有效余热量mQ。其关键则是确定变配电用房m值，热源集中程度和热源布置决定了m值大小，同时也和建筑物某些几何因素有关。合理确定m值的合理，决定了变配电用房通风量计算使用价值。通常m值可以按下式进行计算
公式4 m=m1m2m3
式中 m1—所确定系数依据热源占地面积和地板面积的比值
m2 —所确定系数依据热源高度
m3 —所确定系数依据热源辐射散热量和总散热量的比值
有效热量系数m值以实测数据采用，若无实测数据，计算变配电室的m值可应用公式4。公式4中m1、m2、m3的取值可查询相关采暖通风与空气调节设计规范。
下面根据公式（3）来计算一下上述实例中的变配电间所需的通风量，若进风高度H=3.5m，进风有效系数β为0.7，有效热量系数为0.749，所需通风量 L=13382m3/h；若进风高度发生降低为H=2.5m，进风有效系数β为0.93，即便有效热量系数仍为0.749，所需通风量也降为 L=10072m3/h；若进风高度降低为H≤2m，其进风有效系数β为1，有效热量系数仍为0.749，所需通风量降为 L=19367m3/h；若进风高度H=1m，进风有效系数β为0.595，有效热量系数为0.595，所需通风量则降为 L=7441m3/h。
4 结论
应用换气次数法、以及热平衡法，计算变配电间所需通风量存在诸多问题，笔者通过举例说明，本文所举计算方法优于上述两种计算方法，在确保变压器正常工作的同时又不会造成过多的浪费。因此，在实际工作中，合理计算变配电间所需通风量，还需要认真确认变配电间布局和设备资料，同时还需考虑进风有效系数β对其的影响，来合理组织变配电房中的气流，使之达到较佳的通风效果。
参考文献
[1]龙传民. 工业厂房内变配电室通风设计[J]. 山西建筑，2014，18：140-141.
[2]付祥钊，檀姊静. 热压自然通风网络模型及通风量计算方法[J]. 煤气与热力，2012，12：14-18.
