巧用温度差降温不耗能

管道设计院被动式冷却技术研发记

  6月中旬,正在进行尼日利亚AKK管道设计的史玉峰遇到了一个老难题:在气候炎热、没有外电的地区,无法通过空调降温,如何保证RTU(监控)阀室设备间的温度保持在适宜范围内呢?此前,在伊拉克巴德拉输油管道工程设计中同样遇到过这个问题。

  伊拉克巴德拉输油管道工程是管道局EPC工程,管道设计院负责其施工图设计。由于RTU阀室设备间运行温度要求不超过40摄氏度,但是RTU阀室附近无外电依托,意味着无法通过空调降温。伊拉克地温和室外温度过高(夏季室外温度高达55摄氏度,地下1米地温高达34摄氏度),采用传统的全地下设备间并辅助自然通风方案肯定是不可行的。如果使用太阳能做动力源,进行空调降温,单个阀室增加设备投资120万元以上,增加占地面积1000至2000平方米,投资过大,施工工期太长,这可怎么是好?

  史玉峰针对伊拉克当地夏季气候特点进行了仔细的琢磨:室外最高温度55摄氏度,昼夜温差大。如果能把昼夜温差大这个气候特点变成可以利用的资源,以此解决设备间的温度问题,不仅绿色环保、节约投资,还能更好地实现在合理间距下布置RTU阀室的目标。

  通过仔细查阅资料,研究了伯努利方程等技术,史玉峰认为能和温差大结合的技术只有被动式冷却技术。被动式冷却是以不消耗能源或者消耗极少的能源来实现冷却的方式,它利用白天和夜晚的温度差通过蓄冷系统实现。水具有很大的热容量,可作为蓄冷媒介来存储和输送夜晚的低温。被动式冷却过程不消耗任何电能,完全靠温度差和密度差的作用循环冷却。此技术在RTU阀室设备间使用还没有先例。

  基于此原理,史玉峰采用了被动式冷却系统,由三部分组成:放置在室内的蓄热水箱、换热器和放置在屋顶的室外换热器。这三部分通过管路连接,组成室内和室外的两个闭式循环系统,采用水作为循环媒介。

  同时,史玉峰确定了历年最热日前一晚室外平均温度、室内设计温度、室内设备持续发热量、维护结构冷负荷等数值计算参数,利用软件进行冷却系统计算和温度模拟,经过计算完全满足要求。

  被动式冷却系统设计完成后,与橇装小屋厂家结合将被动式冷却系统与设备间整体成橇为被动式冷却小屋,避免现场安装破坏保温层产生冷桥,增加冷负荷。被动式冷却小屋由小屋本体、被动式冷却设备、爬梯、照明设备、灭火器、电缆进线密封堵块等部分组成。施工时,整体运到现场,只需安装在预留基础上即可投入使用,减少土建施工及安装的工程量。

  管道设计院成功将被动式冷却技术用于伊拉克巴德拉及格拉夫输油管道工程的共计18座RTU阀室。与传统降温技术相比,每个阀室节省设备费用大约17万美金,节约占地约1000至2000平方米,减少建筑单体面积约100平方米。系统运行3年从未发生超温报警情况,彻底解决了高温、无外电RTU阀室设备间温度问题。

  被动式冷却以温差为循环动力,冷却过程零能耗。这项技术可广泛应用于中东、非洲等热带沙漠地区及缅甸、印度等炎热多雨地区的RTU阀室温度设计。此次在尼日利亚AKK管道再次遇到这个问题,史玉峰已经能利用该技术轻松解决问题了。

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