百萬千瓦級核電站主控室人員舒適性研究

楊繼偉　張聰然　梁雪飛　楊帥　張德山

【摘 要】本文對主控室人員舒適性研究提出了兩種改進(jìn)方案，并進(jìn)行了仿真計算，分別就主控室典型工況下的氣流組織和舒適性做了對比分析，提出了理論上均可不同程度改善主控室室內(nèi)熱舒適性，提高主控室內(nèi)人體舒適感的方案。

【關(guān)鍵詞】核電站；主控室；舒適性

1 概況

1.1 主控室介紹

核電站主控室，簡稱MCR，作為核電廠的控制中樞，是核島內(nèi)操作人員的主要工作活動區(qū)域。某核電站主控室溫度設(shè)計范圍為18-25℃，其中1/2/4號機(jī)主控室溫度長期處于下限，主控室溫度目前滿足工藝性要求，但是人員舒適性較差。為了提供主控室操作人員較為舒適的工作環(huán)境，需要對主控室內(nèi)的氣流組織與舒適度進(jìn)行分析，并采取有效措施提高主控室舒適度。

1.2 研究方法介紹

本項(xiàng)目主要采用CATIA進(jìn)行主控室結(jié)構(gòu)與設(shè)備人員的幾何建模；采用ICEM進(jìn)行模型的模塊化邊界分類與網(wǎng)格劃分；基于Fluent軟件進(jìn)行主控室內(nèi)氣流組織分析與溫濕度場計算；以及用Matlab等軟件進(jìn)行空氣均勻性指標(biāo)和熱環(huán)境PMV-PPD的編程計算等。

2 主控室人員工作環(huán)境舒適性分析與評價

2.1 典型工況下人員工作環(huán)境舒適性分析評價

1號機(jī)主控室典型工況的送風(fēng)條件如表1所示。

2.2 流場仿真計算結(jié)果分析

因主控室內(nèi)人員和設(shè)備的散熱作用，房間內(nèi)空氣在人體和散熱設(shè)備附近受熱而向上運(yùn)動，人體和設(shè)備附近空氣由于人員和設(shè)備散熱產(chǎn)生的浮力與送風(fēng)口射流的相互影響，氣體流動較為紊亂，在房間兩側(cè)產(chǎn)生圓形漩渦；而房間中部的流場較為穩(wěn)定，受射流影響較小。

因送風(fēng)口送風(fēng)射流的影響，主控室兩邊產(chǎn)生較大的漩渦，對主控室氣流分布的影響較大，對房間氣流組織的均勻性和人員舒適性產(chǎn)生較大影響。

2.3 舒適性評價

主控室內(nèi)空氣分布性能指標(biāo)ADPI計算方法編程計算分析，得到主控室不同高度X軸線的空氣分布性能指標(biāo)ADPI值如表2所示。

通常情況下，ADPI值大于等于80%可判斷環(huán)境滿足人體舒適性要求，由表2可以看出L710在典型工況下的人體舒適度較差。

3 主控室人員工作環(huán)境舒適性改進(jìn)方案

3.1 改進(jìn)方案的提出

通過對1號機(jī)主控室典型工況下氣流組織分布與舒適性評價分析，驗(yàn)證了房間的熱舒適性較差。接下來將考慮如何有效提高1號機(jī)主控室的熱舒適性。

目前核電站主控室已建設(shè)完成，故不考慮改動原有空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安裝布置方式，從送/回風(fēng)參數(shù)、送/回風(fēng)形式與室內(nèi)氣流組織調(diào)節(jié)輔助設(shè)施角度對主控室的氣流組織進(jìn)行多工況分析，研究分析提高室內(nèi)舒適性的方法。

綜上所述得出一些擬改進(jìn)的方案：

1）改變各個送風(fēng)口送風(fēng)參數(shù)，盡管位置是不可變的，但風(fēng)口內(nèi)部裝有閥門，可以關(guān)閉部分送風(fēng)口的內(nèi)部閥門，使總送風(fēng)量降低。

2）增設(shè)輔熱設(shè)備，提高主控室內(nèi)熱載荷，以提高室內(nèi)溫度，最大限度提高人員舒適性。

3.2 改進(jìn)方案的分析

方案一對1號機(jī)主控室選擇關(guān)閉部分送風(fēng)口的閥門，調(diào)節(jié)后的送風(fēng)條件如表3所示。

方案二在室內(nèi)增設(shè)輔助加熱設(shè)備，加熱設(shè)備散熱為3.6kw，即增加3.6kw的室內(nèi)熱負(fù)荷。

兩種改進(jìn)方案主控室的室內(nèi)熱舒適性都有不同程度的提高。在未采取措施的典型工況下，主控室處于涼、不舒適的的范圍，相比較方案一房間人體舒適度較好。

方案二由于室內(nèi)溫度均勻性不好，原因是增設(shè)輔助加熱設(shè)備方案只能改善局部區(qū)域的熱舒適性，房間總體的人員熱舒適性還是較差的。

4 結(jié)語

上文對兩種改進(jìn)方案進(jìn)行了仿真計算，并分別與主控室典型工況下的氣流組織和舒適性做了對比分析，對兩種方案的評價如下：

1）方案一為降低總送風(fēng)量。結(jié)果指出此方案可有效提高室內(nèi)溫度，而且溫度分布均勻；熱環(huán)境PMV值趨近于0，人的體感溫度也趨于常值，感覺舒適；預(yù)期不滿意百分率PPD也有所降低，說明在該方案的熱環(huán)境下，舒適度較好，人員滿意度較高。理論上此方案滿足改善主控室舒適性的需求；

2）方案二為增設(shè)輔助加熱設(shè)備。結(jié)果指出此方案可提高室內(nèi)溫度，但溫度均勻性差，局部區(qū)域溫度較高或較低；房間不同區(qū)域PMV值變化較大，局部區(qū)域的舒適性有所提高，但房間總體的熱舒適性還是較差的，這樣也使得預(yù)期不滿意百分率PPD較高，人員滿意度較低。理論上此方案滿足提高部分區(qū)域熱舒適性的需求；

綜上所述兩種方案理論上均可不同程度改善主控室舒適性，提高主控室內(nèi)人體舒適感。

【參考文獻(xiàn)】

[1]紀(jì)秀玲，李國忠，戴自祝.室內(nèi)熱環(huán)境舒適性的影響因素及預(yù)測評價研究進(jìn)展.衛(wèi)生研究，2003，03.

[2]鄭廣慧，趙新艷.核電廠主控室可居留系統(tǒng)的優(yōu)化.中國核電，2013，04.

[責(zé)任編輯：張濤]endprint