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摘要 本文简述了控制室在油气田项目中的功能、重要性以及影响控制室内各设备精度的因素，提出控制室内温度、湿度和含尘量要求，主要因素及计算方法。为满足控制室的温度、湿度要求，介绍了油气田项目中控制室的采暖、通风及空调系统的设计要求、设计原则、设计方案，介绍了暖通设计计算考虑的因素，采暖通风及空调方式，着重介绍了控制室的正压通风方式。
关键词控制室采暖空调正压通风
中图分类号： S611 文献标识码： A
0绪论
随着我国经济的发展，能源需求的日益增加，国内油气田开发规模满足不了需求，海外油气田项目不断增多。近年来，我国在海外开发的油气田项目多处于高温、高风沙地区，如伊拉克、伊朗、乍得、尼日尔，苏丹等国家。
控制室作为控制中心在油气田生产运行中的作用显著。油田的生产运行数据都在控制室中反映。其内部设备主要用于生产过程控制及监控系统，包括远程终端装置及可编辑程序控制器等。控制室内设备精密度高，易受温度、湿度影响；同时各电气、仪表、通信设备价格昂贵，温湿度过高或过低，会影响设备的使用寿命。因此，确保控制室内各设备的安全运行，延长控制室内各设备的寿命在油气田项目中显得尤为重要。
1控制室基本要求
控制室内温度、湿度及含尘量均有相应要求，见表1[1]。
表1开机时温度、湿度 及含尘量要求
等级 状态 温度 相对湿度 温度变化率 粒度 个数
A级 开机时 夏季22～25℃
冬季18～20℃ 40%～70% ≤5℃/h ＞0.5
μm ＜1000
粒/L
停机时 5～35℃ 20%～80% ≤10℃/h
要求不结露
B级 开机时 15～30℃ 30%～80% ≤10℃/h ＞0.5
μm ＜1800
粒/L
停机时 5～40℃ 8%～80% ≤15℃/h
要求不结露
2控制负荷计算考虑因素及计算方法
2.1考虑因素
为满足控制室的温度、湿度和含尘量的要求，设计控制室采暖、通风、空调设计，除满足传统负荷计算因素外，还需考虑以下特殊因素：
(1) 室内设计工况，包括温度、湿度、通风及相应的精度要求。
(2) 室外设计工况，当地室外气象参数、控制室所处工艺生产区域的特殊要求，如是否防爆区等。
(3) 控制室内设备得热负荷，包括未来扩充的预备量。
(4) 已安装设备的厂家现场计划指南，包括设备对温度、湿度的要求。
(5) 正压设计，控制室是否需要保证一定的正压值[2]。
2.2负荷计算方法
负荷包括采暖热负荷，空调冷负荷、湿负荷，通风负荷。在设计的不同阶段（方案、初步、施工图设计），负荷的计算一般或受资料齐全方面的影响，计算方法不一致。
(1)指标估算法
方案设计、初步设计阶段，建筑资料不能完全确定或者建筑资料不能提供时，一般采用面积指标和体积指标估算方法计算负荷。此方法受控制室所在地域、是否节能建筑等因素影响较大。
苏丹、乍得、伊拉克、伊朗等地，室外温度过高，不单独设置采暖装置，空调冷负荷估值范围取200~250W/m2。
通风负荷采用体积指标法。维持室内微正压，根据建筑物特点和室内正压值不同，通风换气次数估值范围取2~8次/h。
(2)详细计算法
详细设计阶段，各项资料（当地气象资料；围护结构参数；室内人员数量及设备）齐全的情况下，详细计算。具体计算方法：
采暖热负荷按稳态方式计算，考虑工艺房间得热因素。
空调冷负荷24小时逐时计算，国际项目使用开利软件计算。
空调湿负荷：包括：设备散湿量、人体散湿量等。
通风量按设计正压条件下围护结构渗漏风量计算；为保持室内正压要求的新风量[3]。
3采暖设计
3.1为满足生产工艺及生活要求，考虑采暖方式：
(1)寒冷地区温湿度要求高的控制室可采用热风采暖或电采暖，可避免漏水事故发生。
(2)冬季室外温度大于-5℃的地区，控制室内散热量可满足室内温度要求，可不设采暖。
(5)冬季室外温度小于-5℃的地区，采暖方式应考虑室内散热量及温度要求，优先考虑热风采暖，其次利用热水采暖：
采用管径大于DN80的焊接钢管进行采暖。要求管径较大部分与采暖系统管道焊接连接。此种采暖方式散热量不大，不能满足面积较大的控制室内生产工艺的要求。
采用钢制散热器。要求散热器内部及其连接管应采用钢管焊接，且不应有法兰、螺纹接头、阀门等。条件允许的建筑单体，可将采暖立管及其阀门设于相邻房间内，钢制散热器设于控制室内，可通过阀门调节散热设备的水量。从而控制室内温度。这种方式要求散热器本身不能有丝扣连接的地方，需要设计时考察散热器制造工艺，对散热器做出细致的规定，以防止采购产品达不到设计要求。
3.2热源 油气田生产区域内设热水锅炉房时，应采用热水采暖；无热水锅炉房，但有可利用的蒸汽时采用蒸汽采暖。
4空调设计
4.1设计原则
大型控制室温度、湿度要求高，应采用集中空调。设置独立空调机房，通过风管将处理过的空气送入控制室内，形成一定的气流组织。小型控制室，温度要求精度不高，湿度没有要求，采用普通冷暖型分体空调。
4.2设计方案
(1) 控制室空调设备应常年运转行，主要设备应设置备用主机，以保证不间断运行。A级控制室空调应具有温、湿度调节功能。
(2) 空调气流组织应避免短路和循环不良[4]。操作区上送下回式；机柜间下送上回式。
(3) 噪声等级应≤45dB，无法满足时设置独立空调机房。
(4) 空调机房应考虑隔声、防振、防潮、防尘。
(5) 无条件设置集中空调系统的小型控制室，根据要求可设壁挂式或柜式空调器。B级控制室空调设备一般采用分体式空调器。
(6) 沙漠地区空调必须考虑加湿功能；设置无加湿功能空调器时，应单独配置加湿器，确保满足控制室内湿度要求。
5正压通风
单纯的通风设计一般设于室外温湿度能满足室内要求的外界条件或过度季节的通风设计。非单纯的通风一般与空调结合，将室外送风处理到室内温度、湿度要求标准，然后送入室内循环。
5.1正压通风必要性
油气田项目中，由于条件限制，控制室不得不设置于以下条件的区域内：
(1) 爆炸危险区域，室内的电气、仪表和分析设备等又属于非防爆型，有很多易发生火花、电弧的触点，分布也较为分散，极难对其进行局部防爆处理。
(2) 室外空气污染严重区域，空气中含尘量大于表1所列标准，甚至室外含大量硫化氢。
为使控制室能安全运行，必须将控制室设计成正压室，向室内送入足量的洁净空气，使室内保持一定的正压，防止室外爆炸危险性气体或污染物侵入室内。这样控制室外处于危险区域，但室内属于安全生产环境。
5.2设计原则
控制室的正压范围一般在25Pa～50Pa，各国国家标准不尽一致。如伊朗IPS标准[5]中有上限和有下限，当正压值达到上下限时，具体规定了一定的操作方式。其他国家的设计规范对正压通风也有相应的要求[6]。
5.3设计方案
以伊朗IPS标准中规定油气田中控制室的通风设计为依据，说明控制室的通风设计方案。
（1）室内应保持25Pa～50Pa。室内外压差计与风机连锁，正压值小于25Pa时，应能自动启动通风机，对室内送风；当室内正压大于50Pa时，室内余压阀启动，自动排除室内多余气体，维持正压值。
（2）保证室内正压所需的新风量，首先应根据设计正压值下围护结构渗漏风量确定，在缺乏资料时，可用换气次数发计算，见表2。
（3）室外空气污染严重地区，进风口设过滤器；室外空气中含有毒物质时，进风应通过管道取自安全区域并設化学过滤。
（4）过渡季节，室外温度与室内温度相当，可将室外空气做净化处理后直接通入室内；冬、夏季节，室外温度远小于或远大于保持室内正常运行所需要的温度范围，将新风通入机房专用空调中做加温或降温处理后再通入室内循环利用。
表2换气次数与正压值统计关系
室内正压值（Pa） 换气次数（次/h）
无外窗房间 有外窗、密闭性较好的房间 要外窗、密闭性较差的房间
20 2 3 4
30 3 4 5
40 4 5 6
50 5 6 7
60 6 7 8
6设计难度
精密度与寿命与室内温湿度关系密切。过度干燥或潮湿，影响设备精准度；设备本身的散发的热量散不出去，影响设备正常运行；室内温度过高影响设备寿命，过低影响室内操作人员正常工作。
我国在海外开发的油气田项目多处于自然环境较差地区，如伊拉克、伊朗、乍得、尼日尔，苏丹等国家。同时，多数国家气象资料的不完善，不能提供暖通专业设计计算需要的多年统计气象资料，只能提供极端最高或最低温度，造成设计计算时气象资料取用与实际存在偏差，达不到设计的理想效果。
7结论
国际油气田中控制室的暖通设计正处于探索研究阶段。多数项目刚开始运行，处于设计验证阶段。我国在苏丹境内的油气田项目有多项已经结束，控制室内暖通系统运行良好。其他国家的油气田项目，陆续完成，控制室的暖通设计有待进一步的完善。
8参考文献
[] SH/T 3004-2011，石油化工采暖通风与空气调节设计规范[S].
[2] GB50074-2002，石油库设计规范[S].
[3] GBJ19-1987，采暖通风与空气调节设计规范[S].
[4] 石油地面工程设计手册
[5] 伊朗国家石油设计规范
[6] 美国采暖, 制冷与空调工程师学会手册（ASHRAE Handbook）
关键词控制室采暖空调正压通风
中图分类号： S611 文献标识码： A
0绪论
随着我国经济的发展，能源需求的日益增加，国内油气田开发规模满足不了需求，海外油气田项目不断增多。近年来，我国在海外开发的油气田项目多处于高温、高风沙地区，如伊拉克、伊朗、乍得、尼日尔，苏丹等国家。
控制室作为控制中心在油气田生产运行中的作用显著。油田的生产运行数据都在控制室中反映。其内部设备主要用于生产过程控制及监控系统，包括远程终端装置及可编辑程序控制器等。控制室内设备精密度高，易受温度、湿度影响；同时各电气、仪表、通信设备价格昂贵，温湿度过高或过低，会影响设备的使用寿命。因此，确保控制室内各设备的安全运行，延长控制室内各设备的寿命在油气田项目中显得尤为重要。
1控制室基本要求
控制室内温度、湿度及含尘量均有相应要求，见表1[1]。
表1开机时温度、湿度 及含尘量要求
等级 状态 温度 相对湿度 温度变化率 粒度 个数
A级 开机时 夏季22～25℃
冬季18～20℃ 40%～70% ≤5℃/h ＞0.5
μm ＜1000
粒/L
停机时 5～35℃ 20%～80% ≤10℃/h
要求不结露
B级 开机时 15～30℃ 30%～80% ≤10℃/h ＞0.5
μm ＜1800
粒/L
停机时 5～40℃ 8%～80% ≤15℃/h
要求不结露
2控制负荷计算考虑因素及计算方法
2.1考虑因素
为满足控制室的温度、湿度和含尘量的要求，设计控制室采暖、通风、空调设计，除满足传统负荷计算因素外，还需考虑以下特殊因素：
(1) 室内设计工况，包括温度、湿度、通风及相应的精度要求。
(2) 室外设计工况，当地室外气象参数、控制室所处工艺生产区域的特殊要求，如是否防爆区等。
(3) 控制室内设备得热负荷，包括未来扩充的预备量。
(4) 已安装设备的厂家现场计划指南，包括设备对温度、湿度的要求。
(5) 正压设计，控制室是否需要保证一定的正压值[2]。
2.2负荷计算方法
负荷包括采暖热负荷，空调冷负荷、湿负荷，通风负荷。在设计的不同阶段（方案、初步、施工图设计），负荷的计算一般或受资料齐全方面的影响，计算方法不一致。
(1)指标估算法
方案设计、初步设计阶段，建筑资料不能完全确定或者建筑资料不能提供时，一般采用面积指标和体积指标估算方法计算负荷。此方法受控制室所在地域、是否节能建筑等因素影响较大。
苏丹、乍得、伊拉克、伊朗等地，室外温度过高，不单独设置采暖装置，空调冷负荷估值范围取200~250W/m2。
通风负荷采用体积指标法。维持室内微正压，根据建筑物特点和室内正压值不同，通风换气次数估值范围取2~8次/h。
(2)详细计算法
详细设计阶段，各项资料（当地气象资料；围护结构参数；室内人员数量及设备）齐全的情况下，详细计算。具体计算方法：
采暖热负荷按稳态方式计算，考虑工艺房间得热因素。
空调冷负荷24小时逐时计算，国际项目使用开利软件计算。
空调湿负荷：包括：设备散湿量、人体散湿量等。
通风量按设计正压条件下围护结构渗漏风量计算；为保持室内正压要求的新风量[3]。
3采暖设计
3.1为满足生产工艺及生活要求，考虑采暖方式：
(1)寒冷地区温湿度要求高的控制室可采用热风采暖或电采暖，可避免漏水事故发生。
(2)冬季室外温度大于-5℃的地区，控制室内散热量可满足室内温度要求，可不设采暖。
(5)冬季室外温度小于-5℃的地区，采暖方式应考虑室内散热量及温度要求，优先考虑热风采暖，其次利用热水采暖：
采用管径大于DN80的焊接钢管进行采暖。要求管径较大部分与采暖系统管道焊接连接。此种采暖方式散热量不大，不能满足面积较大的控制室内生产工艺的要求。
采用钢制散热器。要求散热器内部及其连接管应采用钢管焊接，且不应有法兰、螺纹接头、阀门等。条件允许的建筑单体，可将采暖立管及其阀门设于相邻房间内，钢制散热器设于控制室内，可通过阀门调节散热设备的水量。从而控制室内温度。这种方式要求散热器本身不能有丝扣连接的地方，需要设计时考察散热器制造工艺，对散热器做出细致的规定，以防止采购产品达不到设计要求。
3.2热源 油气田生产区域内设热水锅炉房时，应采用热水采暖；无热水锅炉房，但有可利用的蒸汽时采用蒸汽采暖。
4空调设计
4.1设计原则
大型控制室温度、湿度要求高，应采用集中空调。设置独立空调机房，通过风管将处理过的空气送入控制室内，形成一定的气流组织。小型控制室，温度要求精度不高，湿度没有要求，采用普通冷暖型分体空调。
4.2设计方案
(1) 控制室空调设备应常年运转行，主要设备应设置备用主机，以保证不间断运行。A级控制室空调应具有温、湿度调节功能。
(2) 空调气流组织应避免短路和循环不良[4]。操作区上送下回式；机柜间下送上回式。
(3) 噪声等级应≤45dB，无法满足时设置独立空调机房。
(4) 空调机房应考虑隔声、防振、防潮、防尘。
(5) 无条件设置集中空调系统的小型控制室，根据要求可设壁挂式或柜式空调器。B级控制室空调设备一般采用分体式空调器。
(6) 沙漠地区空调必须考虑加湿功能；设置无加湿功能空调器时，应单独配置加湿器，确保满足控制室内湿度要求。
5正压通风
单纯的通风设计一般设于室外温湿度能满足室内要求的外界条件或过度季节的通风设计。非单纯的通风一般与空调结合，将室外送风处理到室内温度、湿度要求标准，然后送入室内循环。
5.1正压通风必要性
油气田项目中，由于条件限制，控制室不得不设置于以下条件的区域内：
(1) 爆炸危险区域，室内的电气、仪表和分析设备等又属于非防爆型，有很多易发生火花、电弧的触点，分布也较为分散，极难对其进行局部防爆处理。
(2) 室外空气污染严重区域，空气中含尘量大于表1所列标准，甚至室外含大量硫化氢。
为使控制室能安全运行，必须将控制室设计成正压室，向室内送入足量的洁净空气，使室内保持一定的正压，防止室外爆炸危险性气体或污染物侵入室内。这样控制室外处于危险区域，但室内属于安全生产环境。
5.2设计原则
控制室的正压范围一般在25Pa～50Pa，各国国家标准不尽一致。如伊朗IPS标准[5]中有上限和有下限，当正压值达到上下限时，具体规定了一定的操作方式。其他国家的设计规范对正压通风也有相应的要求[6]。
5.3设计方案
以伊朗IPS标准中规定油气田中控制室的通风设计为依据，说明控制室的通风设计方案。
（1）室内应保持25Pa～50Pa。室内外压差计与风机连锁，正压值小于25Pa时，应能自动启动通风机，对室内送风；当室内正压大于50Pa时，室内余压阀启动，自动排除室内多余气体，维持正压值。
（2）保证室内正压所需的新风量，首先应根据设计正压值下围护结构渗漏风量确定，在缺乏资料时，可用换气次数发计算，见表2。
（3）室外空气污染严重地区，进风口设过滤器；室外空气中含有毒物质时，进风应通过管道取自安全区域并設化学过滤。
（4）过渡季节，室外温度与室内温度相当，可将室外空气做净化处理后直接通入室内；冬、夏季节，室外温度远小于或远大于保持室内正常运行所需要的温度范围，将新风通入机房专用空调中做加温或降温处理后再通入室内循环利用。
表2换气次数与正压值统计关系
室内正压值（Pa） 换气次数（次/h）
无外窗房间 有外窗、密闭性较好的房间 要外窗、密闭性较差的房间
20 2 3 4
30 3 4 5
40 4 5 6
50 5 6 7
60 6 7 8
6设计难度
精密度与寿命与室内温湿度关系密切。过度干燥或潮湿，影响设备精准度；设备本身的散发的热量散不出去，影响设备正常运行；室内温度过高影响设备寿命，过低影响室内操作人员正常工作。
我国在海外开发的油气田项目多处于自然环境较差地区，如伊拉克、伊朗、乍得、尼日尔，苏丹等国家。同时，多数国家气象资料的不完善，不能提供暖通专业设计计算需要的多年统计气象资料，只能提供极端最高或最低温度，造成设计计算时气象资料取用与实际存在偏差，达不到设计的理想效果。
7结论
国际油气田中控制室的暖通设计正处于探索研究阶段。多数项目刚开始运行，处于设计验证阶段。我国在苏丹境内的油气田项目有多项已经结束，控制室内暖通系统运行良好。其他国家的油气田项目，陆续完成，控制室的暖通设计有待进一步的完善。
8参考文献
[] SH/T 3004-2011，石油化工采暖通风与空气调节设计规范[S].
[2] GB50074-2002，石油库设计规范[S].
[3] GBJ19-1987，采暖通风与空气调节设计规范[S].
[4] 石油地面工程设计手册
[5] 伊朗国家石油设计规范
[6] 美国采暖, 制冷与空调工程师学会手册（ASHRAE Handbook）