htr-pm通风空调系统核电站hvac简介

核电站HVAC系统

第一篇核电站HVAC系统简介制作人:封洁2012年8月17日HVACHeat（供热）Ventilation（通风）Airconditioning（空调）Cleaning（净化）目录一、目的与任务二、专业名词三、系统设置的基本原则四、通风量的计算方法五、送排风系统及其空气净化处理六、通风系统主要设备及性能参数简介一、目的与任务反应堆的通风、空调及空气处理（简称HVAC)系统属于核岛辅助系统，它除了像一般民用与工业通风系统那样能保持室内良好的空气质量，给工作人员创造舒适的工作环境之外，还承担控制和消除放射性物质对环境污染的责任，是保障工作人员及反应堆周围公众健康的重要系统和设施。因此，HVAC系统在反应堆运行中有重要的意义，并成为不可缺少的组成部分。它承担以下几方面的任务。1

确保人身安全

若工作场所的通风不能满足要求，泄漏出的放射性物质不能有效地限制和排除，则空气中放射性气体或气溶胶被工作人员吸入体内，长期积累会引起内照射而危害健康。所以良好的通风和合理的气流组织可以有效防止工作场所空气中放射性剂量的增高，保障人身安全。2

满足人体的舒适感

人体本身经常不断排出废气，又需不断补充新鲜空气，当人们长期停留在密闭小空间中就会感到不舒服。为使运行人员高效率而又舒适地工作也要创造一个良好的空气环境。3

满足工艺要求

例如反应堆主控制室内温度、湿度和洁净度有较高要求。此外在运行中产生大量热、湿及有毒有害或易燃易爆气体等都会直接影响反应堆工艺设备的安全运行，需要进行有效合理的处置。4

控制污染源HVAC系统可以控制被污染空气局限在一个小范围内，不让其任意扩散并净化处理后就地排放，从而防止其蔓延到周围地区和形成大面积污染。5

保护环境卫生HVAC系统不仅保证工作场所的空气质量，同时还承担着处理放射性污染的空气，使之在排向大气环境前进行净化处理，有效保护反应堆邻近地区的工厂和公众的健康安全。反应堆通风及空气净化的任务可归纳为两点：一是排除和净化工作场所内放射性物质避免污染空气，以减少放射性有害物对室内外环境及人体的危害。二是供给工作场所符合一定温、湿度及洁净度要求的新鲜空气，并有合理的气流组织，良好的通风换气，创造良好的工作环境。二、专业名词室内温湿度冬季空调室内计算温湿度——舒适性空调室内计算温度为18℃—22℃；相对湿度为40—60%。

夏季空调室内计算温湿度——舒适性空调室内温度为24℃—28℃，相对湿度为40—65%。

正、负压室内环境处于正压或负压状态都是指相对于室外或相邻房间、走廊等区域而言。其目的是防止室外或相邻区域空气进入或泄漏出该室。正、负压以Pa表示。例如主控制室为30～50Pa，放射性工作场所根据其剂量大小设计成-50～-200Pa。

洁净度洁净度即空气清洁的程度，也即是空气中含有灰尘、杂质多少的程度。含灰尘、杂质越少表明空气洁净度越高。其单位以毫克/米3表示。对高清洁度场所则用粒/米3表示。气流组织为了防止放射性物质污染任意扩散，在建筑设计上应遵守分区的原则，即所谓的三区划分、四区划分原则。这种原则只提供了防止污染扩散的良好条件，但它不能控制空气的流动，空气污染传播是通过空气流动而形成的，气态物质的扩散性很强，无孔不入而且传播的方向无规律性，因此必须通过正确的气流组织设计才能使空气按要求的方向流动。要求流动的方向是：清洁空气由干净区（又称清洁区、操作区）流经较脏区（又称过渡区）再流向最脏区（又称设备区）。也就是空气由清洁逐渐被污染为脏空气经排风净化处理后由烟囱排至室外大气中。通风目的是消除有害物，保证人员健康和设备正常运行。有四类有害物：热湿有毒粉尘（气溶胶、尘埃）有毒气体（CO2、氢、氘、碘、氡、氙）。有害物种类定义：每小时送入或排出若干倍于某

一工作场所的体积空气量，单位是次/小时。例如换气次数为3，即每小时送入或排出三个房间体积的空气量。换气次数

透过率、过滤效率和去污因子透过率P—当空气净化设备（例如过滤器）在规定条件下（例如用DOP液态粒子，NaCl固体粒子，并有一定粒径要求……），用一种已知特性的试剂（例如0.3μm单分散相液体球形粒子，质量中直径为0.5μm的多分散相固体立方体粒子等）进行试验时，测得的从空气净化设备中透过的试剂浓度与空气净化设备上游处试剂浓度的百分比：——净化设备下游空气中有害物浓度；mg/m3——净化设备上游空气中有害物浓度；mg/m3过滤效率E——空气通过净化设备时滞留在净化设备中的有害物量与其上游的同体积空气中有害物量的百分比。由于滞留在设备中的量不易测出，故采用净化设备上、下游空气中有害物浓度表示。

去污因子DF——是衡量空气净化效果的一个尺度；它是净化设备上游空气或气体污染物浓度与净化设备下游空气或气体污染物浓度之比值。透过率、过滤效率和去污因子之间的关系是：过滤机理在各种不同的净化过滤设备中，灰尘因不同的作用而分离。特别是在纤维过滤器中灰尘的分离机理是较复杂的在纤维过滤器中的分离效应主要有：惯性效应、拦截效应、扩散效应和静电效应吸附原理有毒有害气体用物理方法是过滤不掉的，必须用吸附的方法来去除。在核空气净化中最应引起注意的气体是放射性碘，它对工作人员及反应堆周边公众成为一个主要潜在放射性源。除碘器及吸附机理

放射性碘可能是元素碘（I2）也可能是以甲基碘（CH3I）为主的有机碘化合物。采用吸附剂吸附有害气体的原理是利用吸附材料有巨大的表面和内部的微孔隙这一特性，把有害气体吸附于其表面和内部孔洞中而达到净化空气之目的。有时还将有针对性的溶剂浸渍在多孔材料中，在纯物理吸附的同时还可起化学反应达到提高吸附效率的目的。三、系统设置的基本原则系统设计准则可靠性多重性独立性对释放出来的放射性物质的控制防止内部灾害防止外部灾害运行管理抗地震和安全等级其它系统设置原则分区布置原则建筑分区为三区（或称为非限制区、限制区和控制区，又称Ⅲ区、Ⅱ区、Ⅰ区）。通风的任务就是要使空气从清洁区流向较脏区（低放射性污染区），最后流向最脏（高放射性污染区）。为了保证空气的有序流动，在三区之间都应有一定的空气压差，即Ⅱ区相对于Ⅲ区保持30—50Pa的负压度，Ⅰ区相对于Ⅱ区保持50—100Pa负压度。这种负压度是依靠送排风量的差值或一种特殊的余压阀来实现的。气流组织就是使空气按照设计所规定的方向流动。空气流动方向，必须从清洁区流向污染区，最后从污染区排出。从局部工作地点来说，空气流动方向应先经过人的工作岗位（即将清洁空气优先送到工作人员的滞留地点），而后再流向工艺设备，最后由工艺设备的排气罩排出。在任何情况下，都不允许污染空气经过清洁区，尤其是有人工作的地点。污染空气必须就地或从污染最严重的地区排出。气流组织设计原则辐射分区及气流组织一般在清洁区只设置送风系统而不设置排风系统，使清洁区形成正压，让新鲜空气靠压差流向过渡区（限制区）再流入脏区（控制区）；在过渡区内有送有排；在脏区只设置排风系统，使脏区形成负压。送风系统设置原则送风系统应遵循将新鲜空气送到清洁区，然后再流向污染区这一原则，让新鲜空气靠压差流向过渡区（限制区）再流入脏区（控制区）。在系统设置上应考虑：

各自独立性，例如主控制室及其辅助房间单独设置一个系统，因为有其特殊性，若与其它许多无关房间组成一个庞大送风系统是不经济的。

服务功能相似的房间可设置成一个系统，例如与电气有关的配电中心、低压电柜间等。反应堆的排风系统除了少数非放射性的排风外，一般都集中到一个排风烟囱至高空。对放射性物质和有毒有害物质须进行空气净化处理并达到国家标准后才允许排入烟囱。空气净化处理部件一般集中设置在一个金属的或混凝土的净化小室中，便于运行中的监督和管理。针对不同服务对象（工艺设备间、操作间、反应堆安全壳内各个不同区域等）的不同要求而定（如确定系统大小专一或共用，分散与集中等）。凡因工作性质不同而使排出气体不允许合并或不允许气流互相串通时，应分别设置排风系统。

排风系统划分原则系统划分原则如下：1）排出的气体和粉尘混合后能形成有还害的混合物和化合物的；2）凡两种或两种以上的气体、蒸汽和粉尘混合后能引起燃烧或爆炸；3）混合后的蒸汽容易凝结和聚积粉尘的；4）剧毒物的排风与一般排风应分开；5）有放射性的与非放射性的应分开；6）放射性强度相差悬殊的应分开；7）需要过滤的或特殊处理的与不要求过滤的应分开；8）以风量为主的和以负压为主的系统应分开。四、通风量的计算方法负压计算法式中：L—按负压法计算的排风量；m3/hH—密闭空间所需的负压值；Pa(一般为150—200Pa)—局部阻力系数之和

—进入空气的密度；Kg/m3g—重力加速度；m/s2l—密闭空间不严缝隙长度；m—密闭空间不严缝隙宽度；m（一般取0.1—0.5mm）速度计算法式中：L—按速度法计算的排风量；m3/hF—孔口面积；m2V—孔口处风速；m/s按照反应堆内有害物的性质及散发的数量，按照将其稀释到容许浓度值计算通风量。反应堆的有害物主要有放射性气溶胶、余热、余温等。如果在某工作场所同时产生有害物、余热、余湿，则取其中最大所需排风量作为该工作场所所需要的风量。浓度计算法式中：n—换气次数；次/hV—工作场所有限空间的体积；m3换气次数法五、送排风系统功能及组成送风系统功能及组成目的

送风系统的目的是将室外清洁空气吸入。根据需要对其进行过滤、加热或降温、干燥或加湿、消毒放臭或电离处理等，然后将符合质量要求的新鲜空气通过送风系统送到各房间或工作区，使室内或工作区进行通风换气、消除余热、稀释有害物以及保持室内所要求的空气温度、湿度、清洁度及正负压等。功能：

1)将室外空气吸入系统;

2)按工艺及人员要求对空气进行温湿度和净化处理;

3)然后通过送风管道将空气送入各房间。系统组成

送风系统由进风采气口（包括进风百叶）、进风过滤器、空气加热器（空气冷却器）、空气加湿器、送风调节阀、风机、风管、调风阀、关闭阀、防火阀以及送风口等组成。在特殊情况下有些进风系统还有高效空气过滤器、气体吸附器等。送风系统组成示意图某些特殊的送风系统（如主控室送风系统）还需要加入高效空气过滤器和除碘器等设备系统布置1）进风采气口

一般设置在送风机房的外墙上，但有时系统较大可根据需要设置送风地沟引到室外设置独立的采风塔。因此要求进风口应远离排气点及其它污染源，并位于主导风向的上风侧。

在大风沙地区，宜在高处吸入新鲜空气。因为离地面越高大气中含尘量越少。

一般情况下，进风采气口与排风口之间的水平距离不应太小，至少大于20米，垂直距离也应如此考虑。2）送风机房

送风机房位置应尽可能远离放射性工作区，而选择在该建筑物空气污染最小的区域。为了免受污染及便于工作，送风机房应与其它房间完全隔开，设在建筑物一端。可使管理人员不经其它房间而直接出入，送风机房应考虑有通往外部清洁道路的出入口。机房应有值班室和考虑进行零星维修工作的场所，并有通讯设施。3）送风净化处理机组

送风净化处理机组的布置基本上与一般民用建筑相同，都由空气净化处理段、通风机和控制等部分组成。由于反应堆是昼夜不间断运行，所以重要的送风净化机组应有备用机组。

送风净化设置原则1）送风净化的必要性：a）反应堆中有许多贵重精密仪器，例如中央控制室中的许多安全级仪器仪表都对空气洁净度有要求，需要对室外进入的空气采取必要的净化措施，以维护设备、仪器仪表的正常运转。b）从卫生防护方面考虑，如未经净化的空气进入室内，空气中的灰尘会在室内散布。因为尘埃具有容易吸附放射性物质的特点。这样增加了放射性污染的弥散，也增加了放射性物质进入人体的机会，从而影响室内卫生及人体健康。c）用较低的投入实施送风净化，可大大减轻价格昂贵的排风净化的负担，从经济性方面考虑也是十分必要的。2）送风的净化处理：

送风净化处理一般比较简单，同工业与民用建筑中送风净化处理一样，使用各种初效、中效空气过滤器去除空气中的灰尘。

反应堆的主控制室因为在内部或外部事件时要成为独立的“安全岛”所以在送风净化处理上有特殊要求，它不但要加高效空气过滤器，还要加活性炭吸附器，以便当外界被放射性污染或毒气污染时，仍能维护主控制室工作人员必要的操作。

排风系统的目的是按照辐射防护卫生要求将反应堆运行中及发生事故后散入空气中的有害物充分排除，使空气中放射性有害物的空气导出浓度不超过国家标准规定的限值。排风系统功能及组成目的功能：

1）通过局部排风或全面排风，可以限制有害气体的流动，不使其向周围环境扩散；

2）通过净化装置去除气体中的有害物质；

3）通过烟囱有序地高空排放。系统组成

排风系统由排风风口、排风管道、调节阀、关闭阀、防火阀、排风过滤器、吸附器及风机、烟囱（风帽）等组成。上述的这些部分分内部部件和外部部件。内部部件是安装在一个金属箱体内或混凝土小室内的部件，例如排风净化箱体或排风净化小室。即把排风系统中最重要的过滤、吸附等净化设备集中组成一个独立单元，并进行现场检测以保证其安全性和可靠性。因为它是反应堆对外界大气环境有效保护的最后和最重要的屏障，要求极为严格。排风系统组成示意图系统布置1）排风口布置

室内排风口应避免靠近送风口，防止气流短路，应使其与送风口位置相协调，以便达到较好的通风效果。

例如工艺设备房间，排风口应设在设备附近，若工艺设备为散热设备，则排风口应设在设备附近的房间上部，若用风罩则更有利于热量的收集排除。如有害气体密度比空气轻时，排风口应设在上部；反之则应引管到地面附近设排风口。2）排风机组的布置

从辐射防护的要求来讲，排风机组宜靠近排风烟囱（风帽），以减少风管的正压段。从操作管理的要求来讲，应尽量集中布置。对于放射性剂量水平不高的系统，经剂量防护专业核对后从屋顶上直接排入大气，而对于高放射性剂量的排风系统，则必须从高空排放（即排风烟囱排放），其风机应集中设置在专门的排风中心内。如果排风机房布置在楼层顶层，必须与其它清洁房间隔开，并有单独的出入口，室内围护结构应考虑能去污。3）净化小室的布置

净化小室分成两大类型，一种是经常采用的混凝土过滤净化小室，另一种是金属组件过滤净化小室。

小室要求在指定压差下通过压力边界的泄漏量小于指定值。一般小室多安装在风机吸入端，即负压端，这样即使有泄漏，也只能使外部空气向小室内泄漏，可以避免外部空间被污染。排风净化设置原则1）排风净化的必要性a）在反应堆运行过程中，工艺设备及一回路各个

工艺系统中不可避免会有“跑冒滴漏”现象，如果空气中携带的放射性物质从排风系统里排放出去，会造成厂区和那边地区的严重污染。b）在反应堆发生设计基准事故时，阻止这些放射性有害物排放到大气中去，从而保护了公众的安全。2）排风的净化处理

在反应堆通风系统中，排风净化处理远比进风净化处理重要得多，也比一般工业与民用建筑中排风净化处理要求严得多。设置排风中心的要求1）排风中心主要功能a)抽吸各建筑物带有放射性物质的空气。b)对上述空气进行过滤净化处理。c)经净化处理后的空气通过高烟囱排至大气中进行扩散。2）排风中心位置的选择a)应设置在常年主导风向的下侧，设置在厂区的“脏区”内，又能有较好的向大气扩散的条件。b)在满足上述要求条件下，应尽量设置在靠近它所服务的排风净化量最大的厂房，一般为反应堆的主厂房（核岛）。c)还应考虑设备运输、排风管沟敷设合理、方便等。d)高烟囱应尽可能靠近排风中心。使风机出口正压管道长度尽量减少。3）排风中心内排风系统划分原则a)排风系统可以合并为一个系统的条件：排出有害物污染程度相近似，不仅放射性剂量水平相近似，并且工艺性质和操作工况也相近似。排除有害物含有的化学成分性质相似排风管道的风压损失相近似b)从反应堆主厅来的污染排风，按其放射性剂量水

平大体可分为两类：一类是放射剂量水平较高、含有碘污染排风经过滤净化和除碘器吸附后排入大气；另一类放射性剂量水平较低，如一回路水蒸发的结果，产生放射性污染空气，其排风只经过过滤后即可排入大气。4）排风中心的组成a)通风机大厅---包括风机间、电机间、风道间、配电室、控制值班室、卫生通道等。b)空气净化小室（金属和混凝土两种）c)通风烟囱5）排风中心的三区划分

电机间、控制值班室、配电室、防护剂量室及其它不受放射性有害物污染的房间为Ⅲ区。

风机间及检修走廊、风道间、卫生通道等为Ⅱ区。

空气净化小室内为Ⅰ区。6）排风系统设计中的几个问题对于直接保证不允许排风系统失效的重要系统，其功能部件（例如风机组、电动阀等）应有100%的备用排风机出口电动密闭切断阀应与排风机连锁排风中心应设置各排风系统的流量指示及净化小室中各过滤段及吸附段的压差指示各排风系统的排风机应与相对应的各送风系统的送风机连锁控制值班室应设置电话与送风中心及中央控制室直接通话Ⅰ、Ⅱ区排风系统在风机出口应设置放射性剂量检测装置，在高烟囱内应设置连续在线剂量检测装置六、通风系统主要设备

及性能参数简介预过滤器高效空气过滤器（HEPA）除