1、沙塵暴中卓越通風(fēng)防塵的案例
1.1 沙塵暴天氣的苛刻性
今年春天沙塵暴比往年都來得多，來得猛。今年4月15日又有一次大強(qiáng)度的沙塵暴席卷北方
圖1.1是張家口地區(qū)沙塵暴的實(shí)況發(fā)布，圖1.2是場(chǎng)站沙塵實(shí)況。
1.2 SVG改造狀況
該SVG位于張家口地區(qū)，在2020年進(jìn)行了智能通風(fēng)防塵改造，正好迎來了2021年多次沙塵暴的大考。
智能通風(fēng)防塵方案改造狀況，參見圖1.3、圖1.4和圖1.5。
1.3 卓越防塵效果展示
在4月15~16日強(qiáng)烈沙塵暴的天氣中， 該SVG室配置的智能通風(fēng)防塵系統(tǒng)配置加強(qiáng)濾材自潔的控制邏輯，運(yùn)行良好，既防止了沙塵暴進(jìn)入SVG時(shí)，同時(shí)沙塵沒有堵塞濾材，通風(fēng)保持通暢，SVG室內(nèi)無負(fù)壓產(chǎn)生。
1）沙塵暴期間，SVG室內(nèi)環(huán)境保持為優(yōu)質(zhì)天氣狀況
SVG室外處于沙塵暴天氣，但SVG室內(nèi)的灰塵顆粒濃度≦12ug/m3（根據(jù)空氣質(zhì)量定義，灰塵顆粒濃度≦50ug/m3，為優(yōu)質(zhì)空氣級(jí)別），為非常優(yōu)質(zhì)的空氣級(jí)別，見圖1.6。
即使裝了內(nèi)外空氣隔絕散熱裝置，室內(nèi)的灰塵顆粒濃度通常≦12ug/m3。
圖1.6 SVG室內(nèi)灰塵濃度、溫度及運(yùn)行狀況
2）沙塵暴過后，SVG室內(nèi)地面潔凈如鏡
沙塵暴過后，進(jìn)入SVG室觀察，其地面無灰塵積覆，見視頻。
3）智能通風(fēng)防塵系統(tǒng)自潔功能卓越，無堵塞，通風(fēng)通暢
經(jīng)過沙塵暴的考驗(yàn)，智能通風(fēng)防塵系統(tǒng)的濾材自潔功能卓越，無堵塞、通風(fēng)通暢，室內(nèi)溫升≦6℃。
4）SVG室內(nèi)無負(fù)壓
由于無堵塞、通風(fēng)通暢，室內(nèi)無負(fù)壓。
如此卓越表現(xiàn)，如何做到的呢？請(qǐng)看下面灰塵、潮濕的成因分析、對(duì)應(yīng)措施和能耗分析。
2、SVG灰塵和潮濕問題成因簡(jiǎn)析
2.1 灰塵進(jìn)入的原因
1）濾材在強(qiáng)風(fēng)壓下，不能防灰塵
強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱的電氣設(shè)備，存在大量灰塵進(jìn)入的問題，通常是因?yàn)橥L(fēng)散熱裝置（如過濾風(fēng)窗、防塵濾網(wǎng)）防塵等級(jí)≦IP5X而造成的。
依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，IP5X防塵等級(jí)的過濾風(fēng)扇或防塵網(wǎng)，僅適用于非強(qiáng)迫風(fēng)冷（無強(qiáng)迫空氣對(duì)流的靜態(tài)）的電氣設(shè)備防塵，不適用在強(qiáng)迫風(fēng)冷電氣設(shè)備的防塵。
SVG進(jìn)風(fēng)濾材所承受的壓力分析
SVG進(jìn)風(fēng)窗的面積通常在1㎡左右，SVG所配置離心風(fēng)扇運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的壓強(qiáng)通常≧500Pa，那么集中在1㎡的進(jìn)風(fēng)窗濾材上抽力≧500N，相當(dāng)于50Kg物體重力的抽力，因此防塵效果的好壞關(guān)鍵是濾材在大風(fēng)壓產(chǎn)生的抽力下，宏觀和微觀都不變形。
SVG、逆變器（變流器）及各種強(qiáng)迫風(fēng)冷的電氣設(shè)備本身配置離心風(fēng)扇或軸流風(fēng)扇，風(fēng)扇運(yùn)行產(chǎn)生高風(fēng)壓、大風(fēng)量，配置常規(guī)IP5X通風(fēng)濾塵裝置是不能防灰塵進(jìn)入的，這是灰塵進(jìn)入的主要原因，應(yīng)該采用IP6X級(jí)別的通風(fēng)濾塵裝置。
圖2.1 SVG內(nèi)部灰塵嚴(yán)重積累
注：防塵等級(jí)性能簡(jiǎn)述
防護(hù)等級(jí)IP5X：外殼內(nèi)壓力與周圍大氣壓力相同時(shí)，無灰塵進(jìn)入，簡(jiǎn)稱靜態(tài)防塵（即柜體內(nèi)外無空氣循環(huán)時(shí)，防塵），但有內(nèi)外壓差而空氣內(nèi)外對(duì)流時(shí)，不能防塵
防護(hù)等級(jí)IP6X：設(shè)備正常工作周期殼內(nèi)的氣壓低于周圍大氣壓力, 例如熱循環(huán)效應(yīng)引起，在壓差≦2KPa時(shí)，應(yīng)無灰塵進(jìn)入，簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)防塵或塵密，該測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)柜體內(nèi)外存在強(qiáng)迫空氣循環(huán)時(shí)，也須是防塵的
2）通風(fēng)濾塵裝置缺少自潔功能，從而灰塵進(jìn)入，增加人工和降低發(fā)電量
通風(fēng)防塵濾材使用一段時(shí)間后，灰塵被濾材擋住而灰塵積累在濾材，如果不能及時(shí)自動(dòng)清灰（自潔），灰塵堵塞濾材，在離心風(fēng)扇的強(qiáng)風(fēng)壓下，濾材承受壓力到了一定程度，灰塵會(huì)被壓力拉進(jìn)電氣設(shè)備內(nèi)。
缺少防堵塞功能，不但會(huì)增加人工成本，同時(shí)還會(huì)還在影響發(fā)電量，原因是濾材被堵塞后，通風(fēng)量下降，集裝箱內(nèi)溫度上升，被迫人為調(diào)低發(fā)電功率，從而降低發(fā)電量。
3）負(fù)壓的產(chǎn)生
負(fù)壓是由于SVG進(jìn)風(fēng)窗濾材堵塞，在SVG所配離心風(fēng)扇強(qiáng)大風(fēng)壓下，產(chǎn)生的負(fù)壓，解決辦法是保持通風(fēng)良好和無堵塞。
2.2 潮濕的成因及常用解決方案
2.2.1 成因分析
1）液態(tài)水（即雨水）進(jìn)入
雨雪天氣，雨、雪在風(fēng)壓下，被抽入集裝箱。
該情況，采用耐風(fēng)壓防水的IP65防水等級(jí)即可，通常進(jìn)風(fēng)速在≦4m/s工況下，雨雪應(yīng)不進(jìn)入；
2）氣態(tài)水（水蒸氣）進(jìn)入
雨雪霧天氣時(shí)，空氣濕度幾乎100%濕度，在SVG等電氣設(shè)備強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱，氣態(tài)水蒸氣隨空氣被抽入SVG裝置內(nèi)，因而SVG容易產(chǎn)生因潮濕凝露而產(chǎn)生各種故障。
氣態(tài)水是空氣中的一種成分，其分子量（18）小于空氣平均分子量（29），空氣能進(jìn)去的地方，氣態(tài)水蒸氣更容易進(jìn)入。
3）溫差變化，產(chǎn)生潮濕凝露
逆變器運(yùn)行時(shí)，其本身和集裝箱內(nèi)溫度均高，待機(jī)狀態(tài)時(shí)，發(fā)熱量微小，溫度快速下降，由于快速溫差變化，容易產(chǎn)生潮濕凝露。
2.2.2 氣態(tài)水除濕防凝露的常用方案
1）空氣降溫冷凝的方法除濕
降溫冷凝的方法除濕，即采用主動(dòng)降溫將氣態(tài)水冷凝成液態(tài)水排掉，該除濕方案利用的是降溫部氣態(tài)水析成液態(tài)水原理：溫度下降，空氣承載的絕對(duì)水蒸氣量下降，因而降一部分氣態(tài)水冷凝成了液態(tài)水排掉，從而除濕。
該除濕方法以工業(yè)除濕機(jī)和冷凝除濕機(jī)為代表。工業(yè)除濕機(jī)通常用在庫房、廠房等幾乎無大量空氣交換對(duì)流的工況。
由于風(fēng)冷SVG裝置是空氣易交換型結(jié)構(gòu)，尤其是運(yùn)行時(shí)，每小時(shí)幾萬甚至十幾萬立方米空氣的對(duì)流，將雨霧天氣時(shí)100%濕度空氣將至70%，在大氣溫度28℃、風(fēng)量≧40Km3工況下，每小時(shí)需要的除水量≧330Kg。
2）熱脹降低相對(duì)濕度的方法除濕
熱脹降低相對(duì)濕度的方法除濕，即采用加熱升溫將氣態(tài)水的相對(duì)濕度降低，該除濕方案利用的熱脹原理：升溫時(shí)，含水蒸氣的空氣膨脹，分子距離變大，水蒸氣分子距離也隨之變大，相對(duì)濕度降低，即使空氣中含有較大的絕對(duì)水蒸氣量，但是也能降低相對(duì)濕度，從而除濕。
溫度上升，濕度降低，那么水蒸氣去哪里了呢？主要是氣體膨脹，擴(kuò)大體積，減少了單位體積內(nèi)的水蒸氣量。
3、SVG的智能通風(fēng)防塵和除濕方案
耐斯普特公司采用SVG智能通風(fēng)防塵和除濕方案，解決SVG通風(fēng)散熱、防塵和除濕防潮的問題，同時(shí)還可以對(duì)原配離心風(fēng)機(jī)進(jìn)行各路獨(dú)立變頻調(diào)速改造。
SVG智能通風(fēng)防塵和除濕方案的重點(diǎn)功能：
1）檢測(cè)與控制
SVG室內(nèi)的溫度、濕度和灰塵濃度實(shí)時(shí)檢測(cè)，并根據(jù)參數(shù)自動(dòng)控制通風(fēng)、防塵、清灰和除濕，形成SVG內(nèi)部微環(huán)境閉環(huán)控制
自動(dòng)控制，手動(dòng)遠(yuǎn)程控制（解決異常天氣情況的環(huán)境控制）
2）通風(fēng)散熱且防灰塵方案
2.1）采用IP65防護(hù)等級(jí)進(jìn)風(fēng)窗，保障高效通風(fēng)散和完好防塵
配置IP65防塵級(jí)別的過濾風(fēng)扇及風(fēng)窗（已通過中國(guó)合格評(píng)定國(guó)家認(rèn)可委員會(huì)（CNAS）機(jī)構(gòu)IP65防護(hù)等級(jí)型式檢驗(yàn)），保障強(qiáng)迫風(fēng)冷對(duì)流散熱（即存在內(nèi)外壓差≦2Kpa且空氣對(duì)流的工況下，即動(dòng)態(tài)），防止灰塵進(jìn)入。
防護(hù)等級(jí)IP6X：設(shè)備正常工作周期殼內(nèi)的氣壓低于周圍大氣壓力, 例如熱循環(huán)效應(yīng)引起，在壓差≦2KPa 時(shí)，應(yīng)無灰塵進(jìn)入，簡(jiǎn)稱動(dòng)態(tài)防塵或塵密，該測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)柜體內(nèi)外存在強(qiáng)迫空氣循環(huán)時(shí)，也須是防塵的；
2.2）配置自動(dòng)濾材自潔功能，以灰塵防堵塞濾材
該系統(tǒng)能根據(jù)溫度和灰塵濃度，自動(dòng)控制IP65過濾風(fēng)扇清潔被濾材擋住的灰塵，以保障通風(fēng)散熱良好和延長(zhǎng)濾材使用的期限，降低維護(hù)更換間隔和成本。
該功能也很好的解決了濾材透塵的隱患。
2.3）濾材需要清理提示
該系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)室內(nèi)溫度和灰塵濃度，提示濾材清理或更換的需求信息，更加智能運(yùn)維和更好的保障SVG室運(yùn)行環(huán)境良好。
3）防液態(tài)水（雨水）進(jìn)入方案
配置IP65防塵級(jí)別的過濾風(fēng)扇及風(fēng)窗，防水級(jí)別提升至IPX5，該產(chǎn)品在進(jìn)風(fēng)速≦4m/s工況下，仍能防止雨水進(jìn)入。
注：根據(jù)GB/T 4208-2017《外殼防護(hù)等級(jí)（IP 代碼）》為防止室外大雨時(shí)體水進(jìn)入，SVG進(jìn)風(fēng)窗應(yīng)符合防水級(jí)別IPX5并應(yīng)通過CNAS試驗(yàn)室型式試驗(yàn)測(cè)試
防水級(jí)別IPX5的測(cè)試方法：每單獨(dú)通風(fēng)濾塵裝置，每分鐘噴射水12.5升，連續(xù)噴3分鐘，應(yīng)無水進(jìn)入。
4）氣態(tài)水（水蒸氣）除濕防凝露
我們采用熱脹降低相對(duì)濕度的方法除濕。
由于SVG通風(fēng)量巨大，需要對(duì)巨大風(fēng)量實(shí)時(shí)除濕，工業(yè)除濕機(jī)的能耗太大，且占用較多空間，而影響SVG內(nèi)的電氣安全距離。
采用熱脹降低相對(duì)濕度的方法，有兩種：進(jìn)風(fēng)界面除濕和SVG室內(nèi)露點(diǎn)控制除濕。
4.1）進(jìn)風(fēng)界面處除濕
SVG運(yùn)行時(shí)，采用進(jìn)風(fēng)界面處除潮，其方法：
所配置的智能風(fēng)扇控制器會(huì)根據(jù)進(jìn)風(fēng)的濕度，自動(dòng)控制位于進(jìn)風(fēng)界面室外型加熱器，將進(jìn)風(fēng)通過升溫以降低濕度的方式進(jìn)行除濕。
智能風(fēng)扇控制器會(huì)在室內(nèi)溫度高時(shí)，停止界面處的室外型加熱器，避免室內(nèi)過溫。
界面除濕依據(jù)：雨、霧、雪等高潮濕（接近100%濕度）天氣時(shí)，通常溫度≦27℃，通過控制進(jìn)風(fēng)界面的室外型加熱器使進(jìn)風(fēng)溫升3~5℃，使進(jìn)入的空氣濕度降低到70~80%，既能除濕，也不影響SVG散熱需求。
空氣進(jìn)入室后，SVG運(yùn)行時(shí)發(fā)熱，借助SVG運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量，使?jié)穸壤^續(xù)下降到50~70%，這樣空氣中的氣態(tài)水就不會(huì)對(duì)SVG設(shè)備產(chǎn)生危害。
進(jìn)風(fēng)界面除濕，可應(yīng)用在SVG運(yùn)行和SVG停機(jī)時(shí)除濕，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)溫度、濕度狀況，自動(dòng)啟動(dòng)室外型加熱器和IP65過濾風(fēng)扇進(jìn)行往SVG室送熱風(fēng)以加熱除濕。
4.2）露點(diǎn)控制除濕（高濕地區(qū)選配）
該方案是直接對(duì)SVG設(shè)備本身進(jìn)行熱脹除濕，在SVG停運(yùn)時(shí)或者極端惡劣天氣時(shí)可啟動(dòng)露點(diǎn)控制除濕，檢測(cè)SVG室的溫濕度變化，得出凝露溫度，溫度過低時(shí)通過工業(yè)加熱器加熱，使其無法凝露對(duì)SVG設(shè)備產(chǎn)生威脅。
兩種除濕方案同時(shí)啟動(dòng)保障SVG的安全運(yùn)行。
5）SVG原配離心風(fēng)機(jī)的變頻改造
智能通風(fēng)防塵系統(tǒng)可檢測(cè)達(dá)32臺(tái)離心風(fēng)機(jī)所在SVG裝置的溫度，并可將數(shù)據(jù)提供給系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器可根據(jù)采集到的各SVG的溫度，獨(dú)立PID調(diào)速控制各離心風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以使發(fā)熱量與散熱能力匹配，進(jìn)行有效散熱。
6）中控室閉環(huán)監(jiān)控
配置中控室監(jiān)控箱，實(shí)現(xiàn)中控室對(duì)SVG室內(nèi)的環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)視，也可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程手動(dòng)操作，如雪天時(shí)，可遠(yuǎn)程手動(dòng)控制濾材外表面清雪，或者濕度異常時(shí)等。
7）針對(duì)性方案
每個(gè)SVG室（集裝箱）灰塵狀況、潮濕狀況，都有自有獨(dú)特性，我司經(jīng)驗(yàn)豐富，善于根據(jù)SVG室的特點(diǎn)和難點(diǎn)做出針對(duì)性方案。
4、案例安裝簡(jiǎn)介
4.1 過濾風(fēng)扇及加熱器安裝
將SVG室的進(jìn)風(fēng)窗，按照下面進(jìn)行通風(fēng)防塵改造：
1）金屬支架功能與安裝：
根據(jù)每個(gè)SVG室或集裝箱的進(jìn)風(fēng)窗情況，設(shè)計(jì)支架，用于安裝IP65過濾風(fēng)扇和室外型加熱器。
金屬支架安裝在SVG室的進(jìn)風(fēng)窗上，固定后，采用發(fā)泡膠、密封膠等材料將周邊縫隙封嚴(yán)實(shí)，達(dá)到IP65級(jí)別。
根據(jù)SVG室進(jìn)風(fēng)窗數(shù)量配置支架；支架根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)狀況，設(shè)計(jì)成可打開式的門結(jié)構(gòu)，便于后期維護(hù)。
某SVG進(jìn)風(fēng)窗改造（含進(jìn)風(fēng)界面除濕）
2）IP65過濾風(fēng)扇安裝：
IP65過濾風(fēng)扇安裝于根據(jù)于SVG室設(shè)計(jì)的支架上，并合理布線。
4.2 智能風(fēng)扇控制器安裝
智能風(fēng)扇控制器安裝在SVG集裝箱內(nèi)，采用35mm導(dǎo)軌安裝，安裝箱合適位置，參見智能風(fēng)扇控制器安裝。
智能風(fēng)扇控制器安裝
4.3 現(xiàn)場(chǎng)控制箱安裝
現(xiàn)場(chǎng)控制箱放置于SVG低壓室內(nèi)，用于執(zhí)行智能風(fēng)扇控制器的控制執(zhí)行部件和與遠(yuǎn)程通信的部件，主電源取自SVG低壓室（如負(fù)荷滿足）或取自場(chǎng)站低壓配電室輸出回路（在SVG室低壓負(fù)荷不夠的情況下），根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)柜型。
某現(xiàn)場(chǎng)控制箱安裝
4.4 顯示控制箱
顯示控制屏及通信器件，安裝在顯示控制箱中，該控制箱通常壁掛在場(chǎng)站監(jiān)控室等位置。
中控室顯示控制箱
4.5 耗材使用
該方案中的耗材為耐大風(fēng)壓的濾材，該濾材可用水沖洗或風(fēng)吹清灰，優(yōu)先選風(fēng)吹清灰，因而可反復(fù)使用，通常1~2年，甚至更長(zhǎng)時(shí)間，無需更換.
5、經(jīng)濟(jì)性分析
本SVG智能通風(fēng)防塵、防潮系統(tǒng)方案，造價(jià)成本、人工成本低（運(yùn)行后約1~2年無須更換濾材）、運(yùn)行成本低（耗電量低）和自動(dòng)化程度高，同時(shí)有很好經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。
本SVG智能通風(fēng)防塵、防潮系統(tǒng)運(yùn)行后，運(yùn)行成本（約）與空調(diào)方案的對(duì)比，見圖5.1通風(fēng)防塵防潮方案與空調(diào)方案的年度費(fèi)用分析。
圖5.1 通風(fēng)防塵防潮方案與空調(diào)方案的年度費(fèi)用分析
5.1 耗電費(fèi)用：
1）10兆乏的SVG年度費(fèi)用
智能通風(fēng)防塵、除濕系統(tǒng)方案：通風(fēng)防塵耗電費(fèi)≦0.5萬元，除濕耗電費(fèi)≦1萬元（根據(jù)地區(qū)不同，會(huì)有差異）；
空調(diào)方案的年度耗電費(fèi)用卻15~20萬元左右
2）40兆乏的SVG年度費(fèi)用
智能通風(fēng)防塵、除濕系統(tǒng)方案：通風(fēng)防塵耗電費(fèi)≦1.5萬元，除濕耗電費(fèi)≦3萬元（根據(jù)地區(qū)不同，會(huì)有差異；無需除濕的SVG工況可節(jié)省該部分電費(fèi)）；
空調(diào)方案的年度耗電費(fèi)用高達(dá)60~88萬元
5.2 改造費(fèi)用經(jīng)濟(jì)性好，投資成本，幫助用戶節(jié)省解決SVG微環(huán)境問題的投資，如水冷改造費(fèi)用的節(jié)省或空調(diào)散熱防塵電費(fèi)的節(jié)省。
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