随着我国经济的发展,对于电力的需求日益增大,对于电网的安全性要求更高,抽水蓄能电站依靠运行灵活可靠、增荷速度快等优点被广泛推崇,同时,抽水蓄能电站调峰性能优异,与调节性能相对较差的发电机组配合使用,经济效益显著。该抽水蓄能电站地处河北省承德市某满族自治县境内,冬季寒冷漫长,厂内机电设备布置庞大。为了保证机组的正常运行以及健康的人员工作要求,合理可靠的采暖通风系统十分重要。本文总结了模型试验研究的主要理论,为开展试验的科学性和实际操作的可行性提供了理论根据;阐述了模试验台设计的注意要点、通风空调系统以及热源系统的设计原理以及厂房温度、风速测点的布置;总结了试验数据的无量纲化处理方法,为试验结果的研究提供了理论依据;根据工况条件,计算出模型冬夏季各层的热量阿基米德数与弗诺德数,与原型数值进行相似性判断;最后对各引风系统送风均匀性、温度均匀性、总风量以及各层发热体发热量进行调试,保证试验结果的准确性。主要研究成果如下:首先,本文在“直流式”通风系统背景下,以地下水电站主厂房夏季满负荷通风工况为例,研究了地下主厂房、母线洞以及主变洞的温度场、速度场的分布规律。研究结果表明:一二期厂房两端1~#~3~#(12~#~10~#)机组段无因次温差在1~1.4之间波动,标准差为0.1,3~#(10~#)机组段至安装场无因次温差下降较快,安装场无因次温差稳定在0.8。发电机层竖直温度分布而言:机组段上层的无因次温差明显高于中下层,标准差在0.08~0.15之间,而安装场段,上下层无因次温差接近,标准差在0.03~0.05之间。母线层、水轮机层与蜗壳层的温度场分布不太均匀,标准差在0.1~0.2之间,原因是工作区内机电设备较多,对气流组织影响较大。最后,水轮机层从发电机层上游侧引风、蜗壳层从发电机层下游侧引风以及两层之间的楼梯间通风有效提高了水轮机层和蜗壳层温度分布的均匀性,避免了“气流死区”的出现。最后,12条母线洞温度分布规律相同,沿母线洞上游侧至下游侧温度逐渐升高,母线洞尾部温度最高,靠近机电设备处温度较高。然后,本文以水电站主厂房冬季满负荷通风采暖工况为例,论述了该电站采取“循环风”通风系统的必要性;并基于“循环风”通风系统,研究了冬季满发与部分工况下地下主厂房、母线洞的温度场、速度场的分布规律。研究结果表明:冬季,由于母线洞排风循环引入发电机层,导致发电机层机组段与安装场段温度分布差异较夏季工况加大,其中一、二期厂房两端1~#~3~#(12~#~10~#)机组段无因次温差1~1.4,安装场无因次温差0.4~0.6;其次,满发工况下,母线层、水轮机层、蜗壳层温度场分布较之部分工况更加均匀,部分工况下,散热设备集中开启、引风机全开导致主厂房水轮机层与蜗壳层无因次温差出现大量负值。同时,相比于夏季,在冬季采暖工况下,母线洞中部区域的温度较高,这是因为母线洞回风管布置于母线洞内部上层区域,其对于中部气流有一定的辅热作用。其次,本文对主变洞各洞室温度场分布进行了研究,得出如下结论:联合单元母线廊道内工作区无因次温差分布规律与启动母线廊道一致,较之以往通风设计方案,上下游侧均匀送排风使工作区的无因次温差分布更加均匀。试验工况条件下,主变室内温度相对较高;同时,主变室内竖向无因次温差的梯度比较大,无因次温差随竖向高度增加而增大。同时,论文基于CFD数值模拟软件,对部分典型房间进行了室内热环境数值模拟分析,得到了副厂房典型房间的室内温度与风速分布规律;基于模拟计算结果,对副厂房部分房间的通风空调方案提出设计建议,以保证室内环境调控安全可靠、系统运行节能。最后,本文根据主厂房夏、冬季满发工况的温度场分布规律以及《规范》对主厂房各洞室的温度设计要求,对夏、冬季主厂房以及主变洞的进风参数限值进行了计算、分析。得到:夏季,主厂房拱顶送风上下限温度为一期6.35~15.19℃、二期7~16.52℃;冬季,拱顶送风上下限温度为一期-17.75~-9.69℃、二期-17.9~-9.9℃;主变洞最高进风温度为18.89℃。根据冬、夏季主厂房以及主变洞的进风温度限值,提出地下厂房通风系统的全年实际运行调控方案建议。同时,以冬季“循环风”通风系统方案为背景,计算得出较之冬季“直流式”通风系统,其每小时一期节能量为6.44?10~5KJ,二期为7.4?10~5KJ,充分利用厂房内部热源所散发出的热量,极大的降低了主厂房通风采暖能耗,节能潜力巨大。