火电厂主厂房的通风工程项目设计探究

摘要：火电厂主厂房分别采用自然进风与机械排风相结合或机械进风与自然排风相结合的多元通风方式，均能达到通风降温的设计要求。

本文主要阐述火电厂大型机组主厂房天然采光结合自然通风特点、类型，以及设计原则、影响因素和技术措施。

关键词：火电厂主厂房天然采光自然通风设计特点

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：

火电厂主厂房天然采光结合自然通风是主厂房建筑设计重要组成部分。天然采光结合自然通风设计机理，利用天然光和自然风通过设置在建筑物墙上的窗门进行室内采光和通风，置换新鲜空气，降低室温，改善工作环境，延长建筑物的使用寿命。

由于主厂房生产的特殊性，天然采光结合自然通风的工艺知识、技术要求和设计要领内容较多，设计的具体技术措施比较复杂，缺少系统而完整的技术规范和设计指南，在设计中常出现差错，施工运行后又难于纠正，给运行带来麻烦。因此，有必要对火电厂主厂房的通风工程项目设计进行探究。

一、主厂房天然采光结合自然通风的特点

主厂房在生产过程中，设备产生大量多余的热量和湿气，在厂房内长期存在，危害人身健康，缩短建筑物构件使用年限。因此，设计中须采取有效的预防措施。

1.生产工艺的特点：第一，散热量大。主厂房内的汽机房、锅炉房及除氧间内的设备在生产过程中散发出大量的余热，同时汽机房还散发出大量的余湿。第二，通风换气量大。主厂房设备散热量和散湿量很大，通风换气量相应也很大，散热量和散湿量随着机组容量的增大而增大。通风换气量也随进风、排风量的大小相应变化。第三，热压大。第四，锅炉房送风机吸风量大

在锅炉房内， 一台600MW机组的锅炉送风机吸风量为2800 t/h，在室内的最低吸风量(包括锅炉漏风量)为700 t/h，这些吸风量在室内吸走大量热量。剩余的热量靠自然热压作用将余热排出室外。

2.主厂房天然采光结合自然通风的特点：范围-根据工艺生产的特点，要求主厂房采光结合通风的车间和部位，包括汽机房底层、夹层及运转层；除氧间的管道层及除氧器层；锅炉房底层、运转层、各层平台、炉顶等部位。形式-根据主厂房通风换气的要求，进风口一般通过各层楼面低侧窗进风，排风口一般利用屋面天窗、高侧窗或通风器三种形式。窗型-按通风的要求，进风窗有百页窗、平开窗、推拉窗、中悬窗等类型；排风窗有上悬窗、中悬窗。另外还有通风器。进排风窗的构造措施、启闭方式须满足通风要求。板孔-根据采光窗进风口面积的要求，需要在进风的楼板上预留风孔或利用部分设备管道、起吊设备的孔洞。

二、主厂房天然采光结合自然通风类型

1.采光窗结合自然进风和自然排风。此种通风方式是一种全面的通风方式，即通过低侧窗进入室内的冷空气被室内的余热加热成热空气，利用热压的作用，将余热、余湿通过设在屋面的通风天窗、侧墙上的高侧排风窗或通风器排出室外。

2.采光窗结合自然进风和机械排风。此种通风方式是利用各层楼面的低侧窗进风、屋顶机械排风的方式。这是负压通风系统，不考虑热压和风压，但需考虑风速的影响。

3.机械进风和自然排风。机械进风、机械排风的类型进排风方式与采光都无联系。

三、主厂房天然采光结合自然通风设计原则

1.根据《火力发电厂暖通设计技术规定》和《火力发电厂建筑设计规程》有关规定，主厂房的开窗应充分满足采光和通风的需要，主厂房尽可能利用自然通风，即利用采光窗进风，天窗、高侧窗或屋顶通风器排风。只有自然通风达不到运行要求时，才可采用机械通风与自然通风相结合的方式进行通风。

2.天然采光结合自然通风要根据地区特点，严寒或寒冷地区主厂房进风口设置采光时，要预留进风面积，便于启闭。炎热地区通风和采光窗可分开设置。

3.有条件时，汽机房排风尽可能利用汽机房与除氧间之间超出汽机房屋面的高侧窗。

4.主厂房天然采光结合自然通风的形式。实践证明，因天窗的阻力系数大，流量系数小，通风效果最差；反之，通风效果就佳。因此，排风可以选择合理形式，比较经济。

四、主厂房天然采光结合自然通风的设计影响因素

1.室外影响因素：朝向和风向的影响。按采光的要求，主厂房汽机房的朝向一般宜为南向或偏西，按通风的要求，进风宜朝主导风向或与主导风向偏45°。但两者往往互相矛盾，设计中应采取协调措施。建筑物遮挡的影响。在汽机房墙外侧往往布置有两层偏屋以及邻近的变压器。偏屋墙上虽然可以开窗进风，但加大了进风流程，降低了流速，对气流组织不利。变压器距汽机房外侧墙或偏屋外侧墙的距离较近(一般为10~50 m)，变压器安放相对应的位置不能开窗，使采光进风窗布置分散，进风面积得不到保证。在封闭锅炉房外侧一般都布置了高大的除尘器设施，对锅炉房一侧利用采光窗进风受到一定的影响。

2.室内影响因素：设备及风管布置的影响。在锅炉或汽机房底层都布置了大小不同的设备及风管道，这些设施对气流的流速和走向都产生不同程度的阻碍。楼面开孔的影响：排出室外的余热和余湿是以气流通过各层楼面孔洞由屋面排风装置完成的，楼面孔洞的大小是影响通风的重要因素。屋架形式的影响：在大型电厂主厂房设计中，屋架的结构通常采用双坡，采用单坡较少。从通风角度分析，双坡屋架易产生涡流现象，气流阻力较大。单坡屋架气流顺畅，阻力较小，因此屋架形式是影响气流阻力和走向的因素之一。

五、设计方法和设计技术措施

1.设计方法：首先，计算主厂房采光面积，然后根据通风要求，确定进风口的位置、进风面积的大小和启闭的形式。其次，进排风面积的确定。按设计程序，首先由建筑工程师向暖通工程师提供建筑布置图，再由暖通工程师根据通风要求返回资料。建筑工程师也可参照估算表列出的数据分析：汽机房和锅炉房的进风面积≥排风面积。进风面积的分配比例如下：汽机房底层约占60%，运转层约占40%；锅炉房底层约占30%，运转层约占70%。

按上述估算法，基本可以确定汽机房和锅炉房各层楼面低侧窗进风面积和屋面排风面积的大小，以满足通风的要求。

2.设计技术措施：首先是从进排风口位置及方向的确定试验和实践表明，进风口位置与排风口位置、气流组织的合理走向相一致，通风效果最佳。根据工艺布置、厂房空间组合的特点和气流组织排出的走向，无论汽机房或锅炉房，排出口的位置都是确定的。进风口的位置因受到厂房内外诸因素的影响，往往是变化的。但从汽机房及锅炉房排风口的位置分析，基本可以确定进风口的最佳位置及方向。设计中不能随意设置进风口，否则将破坏气流组织的合理流速和走向，影响通风效果。

第二，进风口窗台高度的确定。在工业与民用建筑设计中，窗台距楼面的高度为0. 9~1. 2 m，从采光、采暖、生活和工作条件来说，都可以满足要求。但从电厂主厂房通风考虑，就不能适应。实践表明，窗台以下的温度高于窗台以上的温度，窗台高度越高，气流速度降低，因些降低窗台高度有利于通风。在北方地区，考虑到冬天采暖，窗台高度不得低于0. 6 m；在南方炎热地区，采光和通风可分开设置。下部为通风百叶窗，窗台高度可定为0. 1~0. 3 m，上部为采光窗。

第三，窗型及开启方式的确定。在以往的工程设计中，设计人员采用过不同类型不同材料的窗户。实践证明，采用立旋窗或外开的平开窗，通风效果最佳。立旋窗可调整气流量及气流的水平方向，外开的平开窗则可采取不同的开启方式，起到调节气流的作用。在南方的高温车间，天窗不设窗扇，仅考虑防雨措施，防雨角度一般为30°~35°。在北方寒冷或严寒地区，排风窗常采用三种形式:矩形通风天窗、加挡风板的高侧窗以及屋面的通风器。矩形天窗采用上悬窗的较多，高侧窗的开口净面积计算法与低侧窗进口净面积计算法相当。

第四，降低影响进排风设计因素：在总平面设计中，在满足工艺生产流程的前提下，应考虑主厂房天然采光结合自然通风的朝向和风向；主变压器距汽机房的距离应加大到11 m以外，基本可以解决主厂房汽机房一侧的天然采光结合通风问题；在汽机房、锅炉房的各层楼面，除工艺生产须预留的孔洞外，应核算预留面积能否满足通风要求，否则应增加面积；汽机房屋架应尽可能采用单坡和结构形式；采用屋顶矩形天窗或高侧窗的结构形式。应加挡风板，挡风板的高度按天窗总高度加0. 5 m计算。挡风板距窗边的距离可按天窗高度的1. 5倍计算。由于屋顶通风机的抽吸作用，主厂房内部空间形成负压。窗外压力的减小会影响主厂房的通风效果。

六、建议和注意事项

天然采光结合自然通风设计，涉及到电气、暖通、结构和热机等专业，各专业间应由建筑师牵头，加强各专业间的联系配合，协调一致，共同负责。大型机组主厂房很高，面积较大，窗户数量多，开启量大，也易损坏。根据窗户的不同用途、启闭措施和季节的变换，应有专人负责开启、关闭、定期检查和维护。窗形的定购和安装应注意的两个问题。采购任何材质和窗形的窗户，启闭形式和措施必须符合设计要求；窗户的构造除了满足采光和通风要求外，还应满足防雨、防晒要求。

近几年来，在我国干旱、半干旱地区兴建的火电厂，也常采用空冷器替代冷却塔。空冷器是靠吹过的空气带走管中乏汽的废热，将乏汽凝结成水达到循环使用的目的。根据经济分析和考虑受平面布置所限，空冷器距主厂房的水平距离一般取为12m。研究结果表明，对于300 MW机组的火电厂，当空冷器与主厂房水平距离为12 m时，空冷器对主厂房的自然通风会带来一定的影响。增加空冷器与主厂房水平距离，会明显减轻这一影响。

参考文献：火力发电厂及变电所供暖通风空调设计手册[M].北京:中国电力出版社，2000.

作者简介：乔小壮、1976.05出生、男、籍贯：河南省西峡县、现户口：浙江省杭州市西湖区、现工作单位：浙江城建煤气热电设计院有限公司、现任职称：工程师、毕业学校：研究生 /湖南大学/供热、供燃气、通风及空调工程、研究方向：从事暖通专业工程设计12年左右，对工业厂房特别是火电厂主厂房的通风有一定的研究。