随着国家经济的快速发展,传统化石能源消耗日益紧张,电力需求日益增大,抽水蓄能电站能满足电网的调频调相、调峰填谷和紧急事故备用需求,其在电网中的作用日趋显著,预计到2020年我国需要建设4000~6000万k W的抽水蓄能电站。敦化抽水蓄能电站位于我国东北严寒地区,冬季寒冷漫长,为保证电站工作人员的健康要求和机电设备的正常工作,地下厂房良好的通风空调方案和气流组织是十分重要的。本文基于相似模型理论和热量阿基米德模型律,建立敦化抽水蓄能电站地下主厂房和母线洞1/20模型试验台,根据试验任务建立模型本体结构、测试系统、模拟热源系统和模型送排风系统的设计并开展地下厂房通风空调及采暖方案模型试验研究。主要研究成果如下:首先,本文以主厂房夏季空调工况为例研究了地下厂房2种通风空调布置方案下主厂房及母线洞温度场、速度场的分布规律。研究结果表明该电站母线层送风应从发电机层上游侧引风,蜗壳层送风应从发电机层下游侧引风能够提高主厂房温度分布均匀性,避免了水轮机层、蜗壳层“气流死区”的出现。进而开展了冬季采暖工况时主厂房送风方案的研究,进行了发电机层两种采暖送风方案的模型试验。研究结果表明冬季采暖工况时发电机层总送风量不变时不同拱顶送风量1L和母线洞回风量2L的比例对主厂房及母线洞温度场、速度场分布规律影响不大。然后,根据空调、采暖工况模型试验结果分析了主厂房空调季设计工况为“拱顶送风温度20.00℃,送风量168000m3/h”、采暖季设计工况为“拱顶送风温度5℃,送风量85000m3/h,母线洞回风量为83000m3/h”。并分析了设计工况下主厂房各洞室工作区冬夏季温度场、速度场的分布规律。其次,本文以该电站为例研究了采用拱顶均匀送风的水电站地下主厂房当发电机组处于部分发电运行工况时,拱顶送风量减少,为提高通风空调系统的节能效果,分别研究了发电容量为发电机组设计容量的25%、50%、75%时不同拱顶送风方案下发电机层工作区温度场、速度场的分布规律。研究结果表明对于采用拱顶均匀送风的地下主厂房,可以减少各风口支管调节阀设置个数,当发电机组运行台数减少时,根据发电机组的位置分布,合理调节拱顶两端的空气处理机组运行方式。最后,根据厂房夏季冬季通风空调及采暖工况模型试验结果,考虑当地气象条件和主厂房最小新风量要求,全面分析主厂房和母线洞通风、空调、采暖工况的划分原则和切换条件、提出了全年逐时热环境调控策略、研究了主厂房各洞室工作区全年逐时平均温度分布。本文在对敦化抽水蓄能电站地下主厂房和母线洞采暖、空调工况下各洞室温度场、速度场分布规律研究的基础上,分析了严寒或寒冷地区水电站地下主厂房采暖方案设计方法,分析了采用拱顶均匀送风的水电站当发电机组处于部分发电运行工况时主厂房的通风空调运行方案,提出了主厂房全年逐时调控策略,为寒冷地区水电站热环境和运行调控策略提高了参考。