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    針對一例大型工業廠房通風空調系統設計的觀點

    來源:錦煜負壓風機 發布時間:2012年07月14日 瀏覽量:2690

    案例概況:廠房進深大,且廠房附樓占去主廠房一側或兩側外墻,使得廠房靠近附樓側變成了很大的內區,廠房中有污染物產生,大門常處于開啟狀態,故主廠房有明顯的內外區之分。外區空氣品質相對較好,內區較差;外區受室外空氣溫濕度、風速及日照影響較大,相對內區,冬季室溫低、夏季室溫高。而過渡季恰恰相反,外區室溫適宜,內區較悶熱。由于空調系統的設置,使得通風量減少,內區空氣品質就更差,這給氣流組織和節能設計帶來不少難題,缺少較好的處理手段。

    針對上述問題的觀點

    從20世紀80年代到今天,工業廠房越建越大,功能也由過去的專業車間性廠房向大而全的聯合車間廠房轉變。過去,國家工業企業室內衛生標準對生產車間有害物濃度允許限值要求不嚴,工人們對其每天工作環境的空氣品質認識不足、要求不高,對有污染物產生的高大廠房,控制和排除污染物的方式是局部通風與全室換氣相結合,由于廠房進深小,四周都有外窗、外門,一般采用機械排風自然進風方式,通風效果基本能滿足要求,主要的耗能設備就是通風機。現在,這類廠房隨著生產環境舒適性要求的提高,大部分設置了舒適性空調系統。空調的設置使得能耗大大增加。現行國家標準《工業企業設計衛生標準》(GBZ1—2010)對生產車間有害物濃度允許限值要求嚴格了,工人們的自我保護意識也加強了,要求生產車間的環境不僅溫濕度舒適,而且空氣清新無污染,企業要求保證建筑環境的各種系統在滿足功能的前提下,建設時必須省錢,運行時必須節能。創造一個低碳節能、清潔舒適的生產環境是設計要達到的最終目標。

    有研究表明,建筑節能可能是各類節能中潛力最大、可持續性最高的節能途徑,我國每年完成的建筑工程投資額中,工業建筑與民用建筑之比約為53:47,工業建筑占多半。可見像民用建筑一樣降低工業建筑能耗前景可觀,但在工業建筑領域,從各項節能管理機制到規范、實施細則的制定較民用建筑相對滯后。

    (1)目前的工業建筑設計是參考國家和地方民用建筑相關節能規范或標準,重點從合理的供暖、通風和空調系統設計以降低系統對能耗的需求著手,當然包括合理的運行調節達到真正減少能源消耗的手段方法,同時考慮一次投資和投資回報,這是優化設計的初衷。現在民用建筑設計了很多節能工程,工業建筑也跟隨設計投產了一些節能示范工程,一次投資無疑是增加的,但實際能源消耗的統計數據并不多,是否達到預期的節能效果無法考證;

    (2)很多用戶的建筑機電設備運行管理團隊技術力量較弱甚至很弱,各系統是否達到真正的節能運行不得而知。用戶的要求:建設時要省錢,運行時也必須省錢,如何實現?尤其是目前對工業建筑,國家還沒有強制性節能標準,我們應該如何做?

    ①對于這類僅有一般舒適性要求的高大廠房,若采用全空氣集中式空調系統,單臺機組的風量和風管截面均很大,大截面的空調風管將占用很多有效空間;若廠房有天車,還將影響建筑物的使用功能和增加建筑高度;若將空調機組設置在專用機房,將增加建筑成本。不設專用機房,將機組設置在廠房中的平臺上,機組噪聲又會惡化工作區的生產環境。故對高度大于l0m且體積為l0000m3左右的廠房,基本上就按分層空調的形式進行氣流組織設計,較多采用半集中式空氣一水空調系統,即:對上部非空調區域采用自然和機械相結合的通風方式,下部工作區域的冷、熱負荷由大型水表冷柜式或懸掛式空調機組負擔,以柱網為單元,采用可調節送風角度的射流方式,經計算使工作區處在渦流區域。溫濕度控制按照負荷特點,如不同朝向、內區與外區,以柱網為單元設置溫濕度傳感器,控制該區域內大型水表冷柜式或懸掛式空調機組電動水閥的開度,做到分區控制和管理,避免某些區域過冷或過熱。新風采用分散或半集中方式,分散就是根據需要就地設置水表冷柜式新風機組,新風就近從室外引入機組后處理;無條件時則采用分區域設置新風機房,新風處理后集中經風管送人需要的區域。新風量的設計以外區少、內區多并與排風量和冷熱量平衡為原則。尤其在空調季較長且有污染物散發的內區,為改善室內空氣品質,加大通風換氣次數效果最明顯,此時就應設置新、排風能量回收裝置,從而避免能源的浪費。有些廢氣在進能量回收裝置之前應進行凈化處理,對能量回收裝置而言,新風機應采用壓人式,排風機應采用抽出式,防止排風污染新風。

    ②大空間廠房的煙氣(如焊接車間)、油霧氣(如機械加工廠房)的凈化一直是行業性難題。當這類有污染物和熱量同時產生的廠房設置空調系統后,更增加了處理這些廢氣的難度。筆者曾在一些項目中嘗試:在污染物散發的敞開式加工區域附近設置油煙廢氣凈化循環機組和在空調系統中設置油煙廢氣凈化裝置相結合的方式,試圖解決機械加工中高速旋轉刀具使冷卻液蒸發而霧化散發到室內,影響室內空氣品質的問題。由于廠房體積太大,廢氣擴散后濃度降低,再加上循環機組的作用半徑有限,相比封閉式加工區的廢氣凈化效果,敞開式加工區效果要差很多。常規的分散式分層空調的氣流組織是側上送下回方式,使工作區處在回流區。夏季,生產中產生的上升煙氣、油霧氣的運動方向與空調送風氣流流向正相反,下降的冷空氣與上升的煙氣、油霧氣在車間中部形成懸浮層。這種由局部產生的廢氣不能就近有效地被凈化處理,而擴散至整個車間,由于體積濃度的降低,凈化總效率下降。若采用置換通風的下送上排的氣流組織,效果應該有所改善。因為夏季低溫的空氣從下部送入,然后在工作區慢慢擴散,遇人體和設備的熱負荷加熱低溫空氣使其上浮,與生產產生的煙氣、油霧氣運動方向一致,形成一致的上升氣流。在工作區形成空氣清潔、溫度適宜的區域,車間上部為溫度較高的混合層,經天窗或屋頂排風機排出室外。置換通風的送風,空氣不經混合直接送入工作區,溫度可以比常規上送風的溫度高,風量也可減少很多,既有效又節能。冬季,空調熱氣流與油霧氣運動方向一致,更利于廢氣的排出。盡管通風機理很好,但真正實施并不容易。

    a.工藝部門不同意送風管在生產區域下拉,占用工藝面積,尤其大廠房,下拉風管不是幾根,而應相對均勻布置,多少會占用一些工藝面積。

    b.為了將置換送風口敷設至工作區下位處,主風管不是敷設在廠房頂部,就是敷設在地溝。帶來新的問題是:敷設在廠房頂部的吊車梁之上時,要考慮與屋面采光窗、吊車運行方向與主次風管的協調和美觀性;敷設在地溝時,與結構基礎和工藝設備基礎交叉又多。不管是哪種敷設方法,一次投資較常規分散式分層空調系統都有很大增加,目前在外資企業有實施

    案例,而在我國各類機加廠房實施的并不多。如果工藝設備無法自身解決生產試驗中產生的污染物,本專業設計應積極采用先進技術和設備,推進工業建筑環境設施能上一個新臺階,使車間生產環境得到真正徹底的改善。

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