核电厂通风系统湿度控制浅谈

摘 要：本文以在建三代核电为基础，阐述核电厂通风系统中对于有湿度要求的房间的控制方式，本文较为详细地探讨了三代核电暖通系统中对于房间温湿度控制方式及存在的问题，对今后核电项目暖通系统的设计工作具有一定的参考和借鉴意义。

关键词：暖通系统；核电；设计管理

附件2暖通系统作为核电厂重要辅助系统之一，主要功能包括维持特定

区域的正负压、空气净化过滤、防止有害气体的聚集、消防相关功能以及厂房内热湿环境的控制，担负着维持运行人员适宜的工作环境，工艺设备适宜的运行环境的任务，是核电厂正常运行不可或缺的组成部分。

目前国内核电场址大多位于沿海地区，夏季新风湿度较高，直接影响开放式厂房空气湿度，同时在暖通系统引入新风时导致送风整体湿度高，对于人员舒适性和设备稳定运行造成一定影响，因此做好核电厂暖通系统的设计工作显得十分必要。

1 核电厂暖通系统的组成

国内核电厂暖通系统设置上基本遵循辐照控制区与非辐照控制区隔离的原则，对于放射性控制区及非放射性控制区实行严格物理隔离。在放射性控制区，通风系统按照从放射性低污染区流向放射性高污染区，低污染区域流向较高污染风险的区域采用直流系统通风的方式开展气流组织设计；对于非辐照控制区厂房的通风系统，为考虑经济性，需充分利用回风，混合部分新风经空气处理机组统一处理后向厂房内送风，维持所需温湿度条件。

核电厂的暖通系统主要有空气处理机组、风机、风管以及风阀、防火阀、风管保温等配件组成，经过空气处理机组的空气由风机经由风管输送至相关的厂房区域，为适应不同气候条件及温湿度需求，暖通系统中空气处理机组通常设置有

加热器（电、热水）、冷却器（冷水）、加湿器等，根据是否有放射性控制，设置低效、高效过滤器、活性炭吸附器及HEPA过滤器等；同时，根据所服务厂房的性质及通风需求，选择是否设置冗余的通风机组序列。

2厂房湿度控制要求

根据设备运行所需湿度范围以及人员舒适性要求，目前国内核电厂主控制室、技术支持中心及电气相关房间相对湿度的大致范围设置为25~60%，由暖通空气处理机组中冷热盘管与加湿器共同控制。

由于核电厂选址通常靠近海边且周边环境空旷，夏季运行时，夜间新风相对湿度通常接近100%，是全新风直流系统以及新风与回风混合送风系统，均有可能超出空气处理机组除湿能力，导致有运行湿度要求的房间存在空气湿度超标的风险，对人员舒适性以及设备安全稳定运行造成影响。

3湿度超标原因分析

核电厂针对有湿度要求的厂房，通过空气处理机组中的冷却盘管冷冻除湿、加湿器加湿的方式实现湿度控制。根据实测运行数据，某核电厂主控制区域室内温度约为21℃，按照相对湿度60%考虑，空气露点温度为13℃，即当送风温度低于13℃时，冷却盘管才能发挥除湿的功能，送风温度越低，除湿效果越好，但过低的送风温度会导致厂房内温度过低，降低人员舒适性，甚至导致厂房内温度低于设计要求温度下限，核电厂的送风温度与制冷机组的冷冻水流量通过反馈自动控制，厂房温度限值同时限制了送风温度的下限，若想通过降低送风温度的方式加强湿度控制，可以通过增加房间热负荷及降低送风量两种途径实现。

以核电厂主控制室为例，在调试阶段主控制室房间内设备未全部运行，导致房间热负荷偏低，在机组满负荷运行阶段，厂房内电仪设备发热量也会增加，可在一定程度上缓解厂房内湿度超标的问题。在房间内热负荷与设计计算热负荷相差较大时，可在降低机组送风温度的同时，降低机组送风量，以维持房间内温度恒定，湿度维持在设计要求范围内。采用降低送风量的方式维持房间湿度时，送风温度进一步降低，需充分考虑送风口的布置，避免布置于人员活动区域，影响人员舒适性。

3.1改进措施

由上述湿度超标原因分析可知，主控制室及其他有湿度控制要求的房间送风温度受冷冻盘管控制阀开度直接影响，阀门开度大可有效降低除湿但也会降低送风温度，可通过增大房间热负荷的方式抵消这部分影响，并同时降低送风量，进而进一步降低送风温度，因此针对目前的湿度超标问题，考虑以下控制措施：

（1）优化冷冻盘管三通调节阀的控制逻辑。可通过优化其PID参数设置、调整临近管路上平衡阀开度等手段使冷冻盘管三通调节阀开度处于一个平稳理想的调节区间；

（2）增加房间热负荷。机组进入满功率运行状态，室内电仪发热量会增大，可一定程度缓解主控制室区域湿度超标问题；

（3）降低送风量。在室内热负荷与设计热负荷偏差较大的情况下，可通过改变空气处理机组出口压力设计值，降低机组送风量，以降低送风温度；

另外，在湿度超标区域安装除湿机也是降低房间湿度的一个直接手段，但由于主控制室区域和电气房间是核心电仪区域，设置除湿机存在下述问题：

1)除湿装置会产生凝结水，对主控制室和电气房间有不利影响，若除湿机为永久措施则需要增设排水管道、排水地漏以及防水淹措施。目前很多电气房间无地漏，主控制室内有地漏但需新增排水管道，排水管道若布置在架空地板下因架空地板下有接地端子，有水管将会造成较大的安全隐患。走在地板上因冷凝水是重力流，会靠近地板上布置，对人员通行、美观性会有较大影响。因此在依托项目的这些房间内部增设排水管道、地漏等基本都不具备条件；

2)需要为除湿机新增备用柴油机用电负荷；

3)核电厂主控制室及电气房间新增除湿机需考虑为抗震类设备，目前市场上暂时无法采购到抗震类除湿机；

4)电气房间内部空间紧凑，除湿机布置空间不足。

建议首选通过优化调整冷冻盘管三通调节阀控制逻辑、增加房间热负荷及降低送风量及送风温度等措施解决主控制室湿度超标问题。若需要使用除湿机解决湿度超标问题，仅建议为临时措施，可考虑临时排水。

综上所述湿度控制措施，形成以下建议，用于指导后续核电机组厂房湿度控制设计工作的开展：

1)送风量、室内温度稳定的情况下，优化冷冻水流量调节逻辑，通过优化PID参数设置等手段，维持冷冻水调节阀平稳调节，避免送风温度波动过大；

2)降低送风量，在室内热负荷与设计热负荷偏差较大的情况下，可通过改变空气处理机组出口压力设计值，降低机组送风量，以降低送风温度；

3)在送风机组总管上设置电加热盘管，由房间温度控制加热量，将送风降至露点温度以下充分除湿后再热，有效除湿并降低服务区域人员冷感；

4)单独设置空气处理装置，为主控制室新风和部分回风除湿，进行湿度独立控制；原空气处理机组仍进行温度控制。

以上空气处理机组的湿度控制措施仍需结合场址气候条件在设计阶段选择确定并同步修改相关仪表、电气、信息及布置等设计，暖通系统具体的参数设置需在调试阶段通过系统整体调试确定。

4结论

近年来，随着国内核电项目建设的陆续开工，场址条件也各有不同，其中不乏季节性多雨且湿度较大的场址，在设计阶段充分考虑场址气候条件对主控制室及其他有湿度要求的厂房的湿度调节造成的影响并在设计中加以体现，有助于电厂后续稳定运行。