常规岛主厂房通风模式简述

常规岛主厂房通风模式简述摘要目前,我国社会和经济的持续发展面临能源和环境两个瓶颈,在满足当代经济发展和人民生活水平的前提下,如何降低能源和资源消耗,减少各类污染物排放,成为我们必须应对的挑战,核能在中国能源发展战略中的地位被不断提升,我国核电厂的数量和容量正在迅速增加。

迄今为止,核电站常规岛主厂房中主要采用的通风模式为蒸发冷却加热机组机械进风、屋顶风机机械排风,这种方案能有效控制厂房的室内空气品质,保障发电机组的安全运行,但同时会导致投资成本和运行能耗增加。

合理地引进自然风,获得既节约能源又安全运行的通风方案对节能减排,特别是工业建筑节能设计的发展具有非常重要的意义。

由于缺乏设计和运行经验,有关核电站常规岛主厂房的设计规程还没有出台,常规岛主厂房的结构形式与火电厂的汽机房相似,但两者在设备特性和管道热力系统方面差异较大,参考火力发电厂的设计手册和相关标准设十的通风系统的气流组织效果不佳,影响核电发电机组的稳定运行。

关键词：常规岛主厂房通风技术自然通风引言：当前,全世界都面临着资源持续供应和环境保持清洁的巨大挑战,能源作为现代社会的必需品为人类生产和生活提供动力,在社会可持续发展中起着举足轻重的作用。

据国际能源机构发布的数据显示，中国是世界上煤炭消费量最高的国家之一,与往年的相比,尽管煤炭在能源消费总量中所占的比重有所下降，然而以燃煤为主的能源结构依然没有改善大量发展燃煤电厂给煤炭生产、交通运输和环境保护带来巨大压力。

此外,我国能源利用水平较低,控制环境污染的能力有限,单位增长的能源消耗量及所消耗的二氧化碳排放量在全球的排名也不容乐观。

能源问题已经成为世界各国关注的焦点问题,常规能源枯竭迫使许多国家寻找新的替代能源,开发节能技术。

二十一世纪六十年代,人类开始使用原子能发电技术。

作为经济性高、安全性好、清洁环保的能源形式,核能开始受到各国的重视,经过五十多年的发展,核电技术己经取得广泛地应用。

据统计2006年全世界正在运行的核电机组有442个,年发电量占世界总发电量16%的。

主要分布在北美、欧洲和东亚地区,核电装机容量排名前三的国家分别为美国,法国日本。

我国的核能事业始于1955年,但核能发电起步较晚,1984年和1987年分别着手兴建浙江秦山核电站与广东大亚湾核电站,到1994年两座电站相继投入商业运行,标志着中国成为世界上少数几个拥有比较完整核工业体系的国家之一。

本文将着重以常规岛通风为切入点简述常规岛核电站的工厂通风。

正文1.1常规岛主厂房通风方式的概况与世界主要发达国家相比,我国在电力工二业能源节约方面有比较大的潜力,供电煤耗与世界先进水平仍然相差约,50g/kWh。

为解决制约我国经济社会可持续发展的能源紧缺问题,应对快速增长的能源消耗及过低的能源利用率,我国坚持“能源开发与节能并重,把节约放在首位”的能源方针。

国家能源局开展的“十二五,”能源发展规划重点制定了碳减排和非化石能源比重两个目标节能目标方面“十二五”期间,单位GDP能耗要降低20%，能源结构方面,到2050年要使清洁能源比重达到50%以上。

建筑节能在民用建筑方面已经得到了广泛的认可和应用,但在工业建筑的节能设计一直没有得到重视和普及,一方面是由于各种工业的生产工艺区别很大,相关的设标准还不统一。

另一方面工业厂房的设计主要是为了满足生产工艺的要求和创造更多的经济价值,一般对节能设计的投入较少。

作为工业厂房设计的一部分,核电站主厂房的建筑空间较大,厂房内布置了大量发电设备及热力管道,是个散热、散湿极高的地方。

过高的室内温度和湿度造成工艺条件恶劣,导致发电设备的腐蚀速度加快,设备故障率增大,给常规岛甚至核岛的稳定运行和安全性带来极大威胁。

所以为了满足工艺要求,主厂房通常需要设计通风系统。

然而采用通风技术维持室内良好的空气品质与降低厂房能耗及运行成本是矛盾的,因此,如何合理地设计既节约能源又满足工艺要求的通风方案成为工业厂房通风设计的焦点问题。

常规岛主厂房的结构形式和结构布置与一般火力发电厂主厂房大同小异,其汽机房通风系统的设计参数也主要参考火力发电厂的相关设计手册和标准,然而核电站常规岛主厂房与火电厂汽机房在结构类型不尽相同,与燃煤电厂相比少了煤仓间汽机房内增加了核电机组特有的汽水分离器核电站常采用半地下室的方案以减少运行费用而火电厂一般不采用。

此外,两者在设备特性和管道热力系统等方面也各有特点。

我国第一座核电站—秦山核电一期常规岛主厂房就是采用了当时火电站普遍流行的自然通风系统,由于没有考虑常规岛主厂房内的热力管网的布置形式及设备散热特点,经常出现厂房内局部区域温度过高而影响机制运行。

基于核电站厂房建筑结构形式的特殊性、运行工况的不稳定性、室内外环境的复杂性及工程计算的局限性。

同时考虑到核电站的安全等级要求,秦山核电二期和大亚湾核电站选择了机械进风、机械排风的通风系统。

由于该系统能有效控制室内的温度,我国的核电站在选择常规岛主厂房的通风方案时,往往将耗能较大的机械通风方式作为首选。

因此,设计一个系统合理,节约能源,减少投资的通风方案对提高我国建筑能源利用率及经济社会的可持续发展具有重要意义。

1.2工业建筑通风技术的研究、应用现状随着我国工业生产的不断壮大,工业有害物的散发量日益增加,环境污染问题愈发严重。

严重的环境污染和生态破坏给经济社会发展带来了负面影响。

经过几十年的发展,我国在总结职业病防治工作经验,开展生产环境和工人健康状况卫生学调查的基础上,制定了一系列行业卫生标准和环境排放标准,对各工业企业车间空气中有害物的最高容许浓度、空气的温度、相对湿度和流速、最高容许排放浓度及最高容许排放速率等都做了规定。

为了达到职业安全卫生标准和环境排放标准,除了在生产工艺等方面采取措施外,一个重要的措施就是进行工业通风。

工业通风是指既能将外界的新鲜空气送入有限空间内,又能将有限空间内的废气排至外界一川。

工业通风的作用主要有三个方面：一是稀释或排除生产过程产生的毒害、爆炸气体及其粉尘,促进工业安全生产。

二是给作业场所送入足够数量和质量的空气共作业人员呼吸。

三是调节作业场所的稳定湿度等条件,为作业人员提供舒适的作业环境。

如今，单一模式作用下的通风模式,己不能满足现代人类对通风技术的要求。

自然通风强度较小导致通风效果差,机械通风的可控性又受能耗制约,以常规岛主厂房为代表的工业厂房通风模式受到海内外专家的关注。

1.3工厂大空间通风现状大空间建筑是在当代社会经济与技术条件下人类利用自然、改造自然环境下的形成的建筑结晶。

作为大空间建筑的典范,工业厂房的结构通常采用开敞式平面布置,除建筑单元四周的外护结构承重外,单元内所有的分隔墙和不承重的轻体墙体全部可以拆除。

电站主厂房的结构具有进深长、开间大的鲜明特点,同时工艺生产散发大量的余热余湿。

因此,一般而言该类建筑物室内往往采用机械通风的方式。

随着我国节能政策的推行和节能技术的成熟,使用自然进风、自然排风,同时辅助诱导通风和机械排风的多元通风方案也开始在一些项目中得到应用。

2.通风模式的研究方法关于流体流动问题的研究已经形成了一系列卓有成效的技术和方法。

目前,用于预测暖通空调领域中建筑物周围和室内空气品质的方法包括理论分析法、实验测量法和数值模拟法。

理论分析法是指导实验研究和验证新的数值计算方法的理论基础。

实验测量法是理论分析法和数值模拟法的依据。

数值模拟法能直观有效地反映流体流动规律。

2.1理论分析法理论分析自然通风过程包含了许多复杂的流动、传热和传质问题,研究热压、风压或其它因素作用下的自然通风的理论基础是空气动力学,涉及暖通空调领域的研究主要包括风对建筑物的作用、大气边界层内风的特性以及各种颗粒物在大气中的扩散规律等。

依据热力学的一般原理,建立流动的基本方程如质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程等对自然风流动产生的一系列现象进行抽象地描述。

但到目前为止,空气动力学理论还难以解释气流绕建筑物流动产生分离、漩涡等复杂的三维流动问题。

建筑物室内热环境的研究主要是以传统伯努利方程为基础,结合热压、风压等各种计算理论展开的。

在通风工程中,射流公式法应用广泛,例如岗位送风、空气幕、喷射送风等。

2.2实验测量法实验测量法研究建筑物周围风环境的方法主要包括风洞实验法和现场测量法。

风洞实验是目前预测建筑物风环境手段中比较可靠的方法,在过去四十年中,风洞实验是风工程领域研究风对建筑物的结构作用力以及建筑物周围风环境的基本工具。

它首先通过技术手段对近地面的大气边界层进行再现,然后将需要测定的建筑物和周围的环境建立物理模型,模型的比例尺大小由建筑物侧面而积和风洞剖面面积共同决定。

然而风洞实验对复杂的风场情况也不能完全模拟,而且需要花费的时间和费用较多,同时由于实验环境与实际情况存在偏差及空气流动的紊乱性和随机性,风洞实验结果的准确性也存在一定问题。

现场测量法是利用测量仪器,对研究的对象进行直接测量的一种方法。

在研究建筑物周围风环境时,这种方法通过精确的测试器材和合理的测试方式,可以准确的收集到原始资料。

但是现场复杂多变的气象条件和测试环境等,往往不利于积累长期的测量资料及实验结果。

对于室内的气流分布状况,较常用的测量方法有PIV法和示踪气体法，示踪气体法是采用示踪气体衰减特性,通过向房间注入一定量的示踪气体,随着示踪气体在测试房间的扩散,示踪气体的浓度呈衰减趋势,通过测试示踪气体的扩散特点研究建筑物渗透通风的特性粒子图像测速技术简称PIV法,它是一种瞬态、多点、无接触式的流体力学测试方法,根据一记录流场信息载体的不同大致可以分为两类一类是将流场内片光源照射的截瓦上示踪粒子的两次或多次曝光图像记录在同一感光胶片,然后是胶片显影获得流场信息,采用杨氏条纹法或其他相关算法逐点读取图片,进而获得片光源照射截面上的速度场分布另一类是采用高速相机,将片光源所照射截面上的示踪粒子的运动信息以实时或是间歇性批量地输入到云一算机图像处理系统内,通过相应的图像处理方法获得速度分布情况,个利用相关软件显示出速度场的矢量图、云图和流线图等直观可见的图片。

此外还有根据相似理论建立科学合理的小比例实体模型,利用数学、物理理论建立的热浮力实验模型及运用流体的质量、能量守恒方程建立的理想物理模型等。

在气流分布顶测方面,相似搭建模型法应用广泛,然而,由一受到实验模型尺寸、外界扰动、实验条件和测量精度的限制,许多问题有时一可能很难通过实验得到结果,此外,实验还存在经费投入、人力和物力耗损及周期长等诸多困难。

2.3数值模拟法数值模拟法是伴随计算机技术和数值计算技术发展起来的,由于近年来计算机运行速度和存储能力越来越强大,对于大型、复杂建筑物周围风环境的气流分布问题,计算机己经能在较短的时期内完成数值云计算,并借助训算机图形学计算直观有效地反映仿真结果形象地表达出来。