水電站地下廠房熱濕環(huán)境研究.pdf

1、近20年來,已建、在建和擬建的許多巨型、大型水電站由于受地形地貌和其它各種因素的影響,許多都選擇了地下廠房形式。由于深埋于地下的廠房被很厚的巖層所覆蓋,室內(nèi)的熱濕環(huán)境對設(shè)備檢修人員健康和機組設(shè)備的安全運行至關(guān)重要。本文首次對水電站地下廠房多孔圍護結(jié)構(gòu)的熱濕傳遞過程、壁面熱濕吸放過程和廠房室內(nèi)熱濕環(huán)境進行了全面系統(tǒng)的研究。多孔材料在一定條件下的熱濕傳遞過程和熱濕傳遞機理極其復(fù)雜,濕分傳遞受多種傳輸機理的作用,沒有一種單一理論能概括某種多孔

2、材料在所有條件下的濕傳遞過程,各國學者針對不同的使用條件發(fā)展了多種理論的熱濕傳遞模型,本文在前人研究的基礎(chǔ)上,提出了以相對于孔隙中飽和水分含量的相對濕度和溫度為驅(qū)動勢熱濕耦合傳遞模型。模型考慮了水蒸汽和液態(tài)水的擴散遷移過程,能較為全面地描述濕分在多孔圍護結(jié)構(gòu)的實際遷移過程。特別是對水電站地下廠房中常見的貼離壁襯砌和離壁襯砌結(jié)構(gòu)進行熱濕傳遞計算時,濕度參數(shù)在邊界處和多層墻體接觸處是連續(xù)的,能直觀地反映多孔材料的潮濕程度。多孔圍護結(jié)構(gòu)表面熱

3、濕吸放過程與室內(nèi)溫濕度參數(shù)相互影響、相互作用,準確計算室內(nèi)熱濕負荷必須考慮圍護結(jié)構(gòu)的熱濕吸放,否則會帶來一定的誤差。本文建立了多孔圍護結(jié)構(gòu)表面熱濕吸放過程的數(shù)學模型,模型中吸放熱過程考慮了潛熱熱量。同時還針對地下廠房的邊界特點,給出了確定地下廠房多孔圍護結(jié)構(gòu)遠端邊界厚度的方法。采用有限體積法對多孔材料熱濕傳遞方程及控制條件進行離散,用數(shù)值方法求解多孔圍護結(jié)構(gòu)溫濕度分布和壁面的瞬時熱濕吸放量,采用FORTRAN語言編寫了圍護結(jié)構(gòu)熱濕傳遞計

4、算程序,并用文獻[41]給出的算例和重慶大學A區(qū)防空洞的測試數(shù)據(jù)對模型進行了驗證。水電站地下廠房圍護結(jié)構(gòu)表面的熱濕吸放一方面受室內(nèi)熱濕參數(shù)和空氣流動速度的影響,另一方面受圍巖物性及溫濕度的影響。為方便工程設(shè)計人員,文中給出了水電站地下廠房遠邊界圍巖溫濕度在16℃～28℃、60％~80%范圍,室內(nèi)溫濕度在通風空調(diào)系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)下的常見波動范圍,石灰?guī)r無襯砌壁面月吸放熱量、吸放濕量計算指標及月平均熱濕吸放擬合公式。通過對云南大朝山水電站和重慶

5、江口水電站地下廠房熱濕環(huán)境的現(xiàn)場實測,初步掌握了實際運行工況條件下地下廠房的熱濕狀況,找出了水電站地下廠房通風空調(diào)設(shè)計存在的不足,為改進通風空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計和運行調(diào)節(jié)提供了基礎(chǔ)資料,將使往后的水電站地下廠房通風空調(diào)設(shè)計更為合理。并利用主廠房實測數(shù)據(jù)對本文給出的熱濕吸放指標的可靠性進行了驗證,同時也間接地驗證了熱濕傳遞模型的正確性。建立了考慮地下廠房圍護結(jié)構(gòu)表面熱濕吸放作用的室內(nèi)空氣熱濕平衡方程,結(jié)合多孔材料的耦合熱濕傳導模型和圍護結(jié)構(gòu)熱濕吸

6、放模型編制了熱濕環(huán)境模擬程序。并對我國在建的第二大水電站,龍灘水電站地下廠房發(fā)電機層的熱濕環(huán)境進行了模擬,通過對模擬結(jié)果進行分析,提出了水電站地下廠房暖通空調(diào)設(shè)計的新思想:將暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計目標由原來的以控制廠房熱環(huán)境為主調(diào)整為以控制廠房濕環(huán)境為主。最后按這種新的設(shè)計思想,選用文中給出的水電站地下廠房多孔圍護結(jié)構(gòu)熱濕吸放指標重新對龍灘水電站的通風空調(diào)系統(tǒng)進行了試驗性設(shè)計和模擬,計算結(jié)果說明廠房熱濕環(huán)境完全能滿足機電設(shè)備安全運行的要求,新