中国轻工业广州工程有限公司
摘要：本文介绍了垃圾电厂的空调设计思路及做法，重点说明了电气房间空调设计难题，简单分析VRV空调、热泵、溴化锂吸收式机组以及水机的应用情况。
关键词：垃圾电厂 空调设计 配电房
一、引言
近年来，随着经济快速发展，国民物质生活水平提高，从而生活垃圾量快速增加。我国政府高度重视垃圾分类及处理工作，在绿色发展、可持续发展政策指引下，生活垃圾焚烧发电具有很好的发展前景。生活垃圾焚烧发电是“减量化、无害化、资源化”处理生活垃圾的主要方式。
二、概况
生活垃圾焚烧发电厂总体布局中，包括锅炉间、烟气净化间、汽机间、卸料大厅、垃圾池、主控楼及辅助用房等组成一个“主厂房”。集控楼、控制室、实验室、低温仪表盘架间等设置空气调节装置，根据用途划分为工艺空调和舒适性空调，集控室、单元控制室、工程室、办公区、参观去等按照舒适性空调设计，继电器室、配电房、机柜间等区域按照工艺空调设计。
三、空调方案比选
由于公众对于垃圾发电厂的环保技术及排放存在不理解与不信任等原因，垃圾焚烧发电厂在方案设计经常被要求“去工业化”理念，故此考虑到建筑的格局、美观、空调负荷等原因，往往会选择以多联式空调机组为主、分体式空调为辅的空调设计形式，个别项目有使用水冷机组+风机盘管/组合式风柜形式，大型垃圾焚烧发电厂有余热利用时，也有使用溴化锂吸收式制冷机组+热水换热器组合的方案。
各种空调系统对比如下表：
多联机 | 风冷热泵 | 一般单冷冷水机组 | 溴化锂冷水机组 | ||
工作性能 | 冷却方式 | 室内机直接蒸发冷却室内空气使用房间 | 间接冷却，机组冷却冷媒水，通过冷媒水送往末端装置，通过热交换冷却送往房间的空气 | 间接冷却，机组冷却冷媒水，通过冷媒水送往末端装置，通过热交换冷却送往房间的空气 | 间接冷却，机组冷却冷媒水，通过冷媒水送往末端装置，通过热交换冷却送往房间的空气 |
冷凝方式 | 风冷、简单 | 风冷，简单，冷却水泵 | 水冷，复杂，要冷却水管道以及附带冷却塔、冷却水泵 | 水冷，复杂，要冷却水管道以及附带冷却塔、冷却水泵 | |
冷暖转换 | 通过一台遥控器直接进行冷暖转换 | 机组制暖提供热水，送往末端 | 使用锅炉提供热水或蒸汽，通过末端装置经热交换对室内进行供暖 | 由溴化锂机组提供热水或蒸汽，通过末端装置经热交换对室内进行供暖 | |
冷负荷增加 | 增加容易，根据需要直接增加 | 增加困难，机组变化将使系统发生变化 | 增加困难，机组变化将使系统发生变化 | 增加困难，机组变化将使系统发生变化 | |
能源利用 | 制冷能力衰减 | 制冷能力衰减小 | 制冷能力衰减较小 | 制冷能力衰减较小 | 制冷能力随使用时间增加而衰减 |
能量损失 | 冷媒管直接连接，室内机直接冷却能量损失小 | 间接冷却，经多次热交换，能量损失较大 | 间接冷却，经多次热交换，能量损失较大 | 间接冷却，经多次热交换，能量损失较大 | |
部分运转 | 按需要开启合适的台数，能量充分利用 | 单元较大，部分运转时能量浪费较大 | 单元较大，部分运转时能量浪费严重 | 单元较大，部分运转时能量浪费严重 | |
设计特性 | 设计内容 | 设计简单，只有室内机、室外机的布置，冷媒管的连接和冷凝水管布置 | 比较复杂，包括冷媒水系统的设计、末端装置的布置，如使用空调箱还有风管的设计、回风系统的设计 | 包括冷却水系统的设计、冷媒水系统的设计、末端装置的布置，如使用空调箱还有送风管道的设计、回风系统的设计 | 包括冷却水系统的设计、冷媒水系统的设计、末端装置的布置，如使用空调箱还有送风管的设计、回风系统的设计 |
设计周期 | 内容简单设计时间短 | 内容复杂，设计时间长 | 内容复杂，设计时间长 | 内容复杂，设计时间长 | |
设计联系 | 与建筑物其它方面的设计联系不大 | 与建筑物其他方面的设计联系紧密 | 与建筑物其他方面的设计联系紧密 | 与建筑物其他方面的设计联系紧密 | |
配套设计 | 少 | 较多 | 多，如冷却水、冷媒水系统设计 | 多，如冷却水、冷媒水系统及燃烧工质物料管路设计 | |
安装性 | 机组复杂性 | 机器简单，只有室外机和室内机，不需要其他附带设备 | 机组较复杂，要附带设备，如：泵、阀门等 | 机组较复杂，要附带设备，如：冷却塔、锅炉、泵、阀门等 | 机组较复杂，要附带设备，如：冷却塔、泵、阀门等 |
管路安装 | 少而简单，只有冷媒和冷凝管 | 多面复杂，冷媒水管，冷凝管 | 多而复杂，冷却水管，冷冻水管，冷凝水管 | 多而复杂，冷却水管，冷冻水管，冷凝水管，油路或煤气管路 | |
施工性 | 安装迅速、方便 | 安装复杂，阀门、泵、管道系统较多 | 安装复杂，阀门、泵、管道系统较多 | 安装复杂，阀门、泵、管道系统较多 | |
使用性能 | 电力方面 | 特为中国用户设计的低电压对应机能 | |||
使用范围 | 使用广泛，比较小规模到大规模均可使用 | 使用与中等及大规模场所 | 使用与中等及大规模场所 | 使用与中等及大规模场所，适用电力匮乏地区 | |
操作性 | 操作简单，任何人都容易掌握机器的使用 | 操作复杂，机组要专业人员进行操作 | 操作复杂，机组要专业人员进行操作 | 操作复杂，机组要专业人员进行操作 | |
控制性 | 能自动有效的单独控制，方便不同房间的需要，也适用于个别运转，如工作外的个别加班 | 集中控制，个别运转将要求其一套管路系统同时运作，从而造成浪费 | 集中控制，个别运转将要求其一套管路系统同时运作，从而造成浪费 | 集中控制，个别运转将要求其一套管路系统同时运作，从而造成浪费 | |
占用空间 | 机房 | 不需要，室外机直接装于建筑物楼顶平台 | 不需要，机组直接装于建筑物楼顶平台 | 要为机房专门设置机组使用的机房 | 要为机房专门设置机组使用的机房 |
空调设备所有高度 | 不超400mm | 500~900mm | 500~900mm | 500~900mm | |
安全性 | 使用电力，安全性能好，遇到火灾直接切断电源 | 使用电力，安全性能较好，遇到火灾切断电源，如使用送风管需要关闭防火阀 | 使用电力，安全性能较好，遇到火灾切断电源，如使用送风管需要关闭防火阀 | 使用油燃料或燃气，配用油TANK或专用燃气管路，需专职安全人员 | |
新风问题 | 一般采用自然渗入与排出，如门窗的开关或采用换气扇，很简单，风管式可引入新风 | 风机盘管可采用自然渗入与排出，也可接新风管，比较复杂，采用集中风管送风在处理风时已加入新风 | 风机盘管可采用自然渗入与排出，也可接新风管，比较复杂，采用集中风管送风在处理风时已加入新风 | 风机盘管可采用自然渗入与排出，也可接新风管，比较复杂，采用集中风管送风在处理风时已加入新风 | |
故障保养管理 | 故障显示 | 出现故障时直接以代码形式显示与遥控器上 | 采用自动控制系统，故障显示比较清楚 | 采用自动控制系统，故障显示比较清楚 | 一般采用自动控制系统，故障显示比较清楚 |
拆卸性 | 拆卸简单方便，便于维修与保养 | 机组拆卸困难，不便维修 | 机组拆卸困难，不便维修 | 机组拆卸困难，不便维修 | |
专业管理 | 不要 | 不要 | 要受过培训的专业人员进行管理，如使用锅炉属于压力容器也需专业人员管理 | 要受过培训的专业人员管理 | |
机器损坏 | 室内机个别损坏其余室内机可照常工作，室外机有防腐蚀处理 | 机组损坏整个系统不能工作，如多台热泵其他可正常工作 | 机组损坏整个系统不能工作， | 机组损坏整个系统不能工作， | |
漏水问题 | 很小 | 主要为冷媒水管道的漏水 | 主要为冷媒水管道的漏水 | 主要为冷媒水管道的漏水 | |
环境问题 | 工质 | R410A，工质热效率高 | R22 | R22、R123、R134a | 溴化锂溶液 |
大气污染 | 不产生CO2、NOx，对臭氧层不产生破坏 | 不产生CO2、NOx | 制冷时不产生CO2、NOX，供暖使用锅炉产生CO2、NOx | 制冷、供暖使用燃油或燃气产生CO2、NOx | |
经济性 | 设备费 | 价格较高，但可分期投资 | 价格较单冷高，一次性投资大 | 附带设备多，费用较高，一次性投资大 | 附带设备多，费用较高，一次性投资大 |
运行费 | 使用电力，单独控制，运行费用低 | 使用电力，但不能单独控制，运行费用较高 | 使用电力，但不能单独控制，运行费用较高 | 使用轻油、重油或煤气液化气，但不能单独控制，运行费用随燃料价格变化 | |
专人费 | 无 | 要专人管理，需费用支出 | 要专人管理，需费用支出 | 要专人管理，需费用支出 | |
整体效果 | 整体性 | 由一个制造商生产，以完美的组合奉献给用户 | 各部分分别由不同制造厂生产，系统匹配难度高，易出错 | 各部分分别由不同制造厂生产，系统匹配难度高，易出错 | 各部分分别由不同制造厂生产，系统匹配难度高，易出错 |
品质保证 | 可对整体产品做出品质保证 | 无法做整体产品的品质保证 | 无法做整体产品的品质保证 | 无法做整体产品的品质保证 | |
售后服务 | 部品供给 | 100% | 由承包商组织供货 | 由承包商组织供货 | 由承包商组织供货 |
维修服务 | 迅速、确实、亲切 | 由承包商承担，但由于产品非整体，维修会有一定困难 | 由承包商承担，但由于产品非整体，维修会有一定困难 | 由承包商承担，但由于产品非整体，维修会有一定困难 | |
分户计量 | 具有分户计费功能 | 无法实现单台内机的计费功能 | 无法实现单台内机的计费功能 | 无法实现单台内机的计费功能 |
根据以上情况，大部分垃圾发电厂采用多联机+分体空调形式，但具项目具体分析，也可采用其他空调方案。
四、空调设计要求
4.1、强电功能间空调设计
《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第6.5.4条规定厂用配电装置室，当夏季室外通风计算温度≥30℃的配电室通风宜采取降温措施。
4.1.1 蓄电池室
常规选用蓄电池为阀控密封式蓄电池，室内设置氢气浓度检测仪，根据《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第6.2.2条规定温度宜20~30℃。
按照《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》第6.3.2条条文解释排风中仍含污染物质，再循环使用不当将造成污染物积累，规定不得循环使用。
按照《建筑设计防火规范》GB50016-2014(2018版)第9.1.2条文解释有的在生产过程中会产生可燃气体，在特定条件下易积聚而与空气混合形成具有爆炸性混合气体的不得循环使用。
可见依然按照甲、乙类物质的其他厂房不应采用循环空气来实施。
但是《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第6.2.2条规定当室内采取降温措施可采用防爆型空气调节装置，并与氢气洪都检测仪连锁。
规范均满足情况下，建议此处设置直流式空调机组。
4.1.2 厂用配电装置室
一般温度选取《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第6.5.1条在主厂房、集控楼、烟气内的配电室，我司一般布置方式为主厂房内的配电室室内温度宜≤35℃，除主厂房外其他电房室内温度应≤40℃，送风温差≤15℃。
负荷参考《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第6.5.5条，注意锅炉点火才启动，平时不运行的可以不计入，一般电抗器属于。
《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第6.5.9条厂用配电间的空调机组宜2X50%配置，就是建议每个配电间至少2台，满足负荷变化和故障考虑。
4.1.3 励磁设备
励磁设备一般放置到继保间，选用无刷励磁。
针对温度要求宜≥5℃、≤35℃，继保间温度可以满足。
《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第6.6节，进风采用初效及中效过滤器需要注意。
4.1.4 出线小室
《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第6.7.2条出线小室设计温度应≤40℃，必要时设置降温措施。一般出线小室仅设置通风措施，但是实际运行过程中会超过40℃，个别项目也反馈此处过热情况，故此建议出线小室加上空调装置。
4.1.5 变频器室，
《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第6.17.1条变频器应≥5℃，宜≤35℃；
散热量不同：机械通风按照室内散热量确定，进风宜过滤；
空调室内散热量+围护结构的热量计算，室内外△T≤5℃只计算室内散热量。
我们一般选取的变频器为空气冷却型，变频器布置位置一般在炉后，但也有个别项目在其他位置，根据具体项目布置位置选择机械进风机械排风，或者机械排风，自然进风方式。
根据《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第6.17.3条规定变频器柜体的排风宜引至室外。变频器排风的排风机建议按照2X50%来设置。
我们具体设计可以将变频器柜体和变频器室的排风排至锅炉间或烟气净化间，再通过屋面气楼排至室外，新风口（带初效过滤器）送新风送至变频器室。
如需再上空调才能满足室内温度要求下，空调建议选用新风直膨式空调机组，建议设置2台及以上。
4.2 弱电功能间
《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第5.3.1条：控制室和工程师室的空调与电子继保间的空调宜分开设置。
4.2.1 电子继保间
《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第5.1.4条规定电子设备间的温度、湿度均是由精度要求，采用普通空调无法满足。
根据《数据中心设计规范》GB50174-2017第3.1节及其条文解释，垃圾发电厂的电子设备间的分类属于C级，无温湿度具体要求。继保间（含继电器）夏24~28℃/40~65%，冬18~22℃/40~65℃， 《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第5.1.6条继电器室宜集中空调系统，且不少于2台。
根据《小型火力发电厂设计规范》GB50049-2011第21.3.2条规定集中控制室、电子设备间、单元控制室等按照全年空调设置，宜2X100%或者3X50%配置。故此室内机及室外机配置建议按照50%~100%冗余考虑。
4.2.2 中控室、工程师室、控制室
根据《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第5.1.2、5.1.4条按照舒适性空调设计，夏24~28℃/40~65%，冬18~22℃/40~65℃，且室内机及室外机配置建议按照50%~100%冗余考虑。
根据《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第5.1.5、5.3.6条规定≥300MW集中控制室和电子设备间应采用集中空调，＜300MW的控制室可采用非集中空调。
4.3 化验室、实验室、试验室
根据《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第8.1.9、8.6.2、8.6.7条规定，化验室、实验室宜设置工艺空调，6次/h机械排风且暖通防腐。
试验室按照《发电厂供暖通风与空气调节设计规范》第
9.5节规定设置
4.4 办公室、会议室
办公室、会议室等按照舒适性空调设置，夏季26℃、冬季18℃。
五、管道设计要求
空调机组的冷热水或冷却水管道再设计及安装时，不应直接接入控制室和配电室，而是将空调设备制成冷热风再送入空调房间。空调设备、送风管、出风口及凝结水管不宜布置在电控设备正上方，以防止凝结水低落到电控设备上方。电气用房可根据室外气温，选择使用空调系统或通风系统进行降温。
《火力发电厂与变电站设计防火规范防火标准》GB50229-2019第8.2.8条规定：空调系统风管的保温材料、冷水管道的保温材料、消声材料及其粘接剂，应采用不燃烧材料。
六、结语
生活垃圾焚烧发电厂空调设计中，要保证合理、有效，满足长期安全、可靠、经济运行，为生活垃圾焚烧发电厂提供一个良好的环境。
参考文献：
《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015；
《发电厂供暖通风与空气调节设计技术规范》DL/T5035-2016；
《 工业建筑节能设计统一标准》GB51245-2017
《小型火力发电厂设计规范》GB50049-2011
《生活垃圾焚烧发电厂暖通设计分析》方斌东等
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