石油化工建筑通风空调节能措施

【摘要】石油化工厂有大量的余热，将余热用于溴化锂吸收式制冷剂作为空调冷源，节能效果显著。中心控制室恒温恒湿空调系统的新风应降温除湿避免冷热互相抵消，其排风应进行热量回收。中心化验室应采用变风量通风系统，其新风再热应采用工厂余热。生产厂房优先采用自然通风，机械通风为辅。配电室尽量采用通风降温，如设置空调系统，应考虑过渡季节全新风运行。

【关键词】石油化工 节能 余热 溴化锂制冷 热回收 变风量 机械通风

随着石油化工行业的快速发展，石油化工建筑物的规模越来越大，建筑物对暖通空调的要求也越来越高。以前对温度和湿度没有要求的建筑物现在对温度和湿度有了要求；以前对房间有害物的浓度要求较低而现在要求较高。以前依靠通风降温的建筑物可能需要设置空调系统；特别是对温度、湿度、有害物浓度均有要求的建筑物，通风量很大，可能既要设置采暖系统、还要设置通风系统和空调系统，这就导致暖通空调的能耗大量增加。如何在遵守相关国家及行业标准规范的前提下，选择合理的设计方案，降低能耗，减少运行费用，是每一个暖通空调设计人员的重要责任和义务。本人在石油化工设计单位工作多年，这方面有一些心得体会，供石油化工行业的技术及管理人员参考。

1 石油化工建筑空调冷源节能

石油化工厂在生产过程中，大量的物料要进行冷却，目前空冷器的使用非常普遍。空冷器将大量余热排放到空气中，同时空冷器上的通风机还要消耗大量的电力。如果上述冷却过程改为水冷，可产成大量的热水，将热水用于溴化锂制冷机，生产7～10℃的冷冻水用于办公楼、中心化验室、中心控制室、变电所等建筑的空调系统，将大大降低制冷的电力消耗。以国内华南地区某炼油化工一体化项目为例，生产装置可提供的余热是90℃的热水，用于溴化锂吸收式制冷机，制取7℃冷冻水用于空调系统。按空调制冷量13970kW计算，使用溴化锂制冷机可节省用电约4600kW，空调系统按每年运行8个月（即5760h），则每年空调节能折合10740吨标准煤。如果电价按0.6元/度计算，每年可节省运行费用1590万元。可以看出，将工厂余热用于作为空调冷源的溴化锂制冷机，无论是减少能源消耗，还是降低空调系统的运行费用，效果都是十分可观的。

溴化锂吸收式制冷机和蒸汽压缩制冷机一样，都是利用液体在汽化时要吸收热量这一物理特性来实现制冷的。蒸汽压缩式制冷机要消耗电能来制取冷量，而吸收式制冷机主要是消耗热能来制取冷量，其最大特点是可以利用低势热源来制冷，因此，它特别适用于有余热可供利用的场合。

2 中心控制室空调系统节能

随着石油化工行业的迅猛发展，石油化工中心控制室早已再是单纯的“控制室”，已经变成为管理控制中心，建筑面积可达7000㎡。空调系统节能设计主要应注意下列三个方面：

2.1 正确选择和合理划分空调系统

全厂性中心控制室内的主要房间包括：主操作中心、机柜间、工程师站、指挥调度中心、电信机房、配电室、UPS室、会议室、办公室等。中心控制室内主要房间的室内温湿度要求见表1。 各个房间的余热量不同，而且各个房间对温度、湿度、新风量的要求不一样。 对于配电室，可设置风冷冷风型空调机。对于会议室、办公室等单独划分一个空调系统。对于主操作中心、机柜间，虽然室内设计参数一样，但由于机柜间的余热量很大，而主操作中心的余热量较小，应尽量划分为两个空调系统。当由于受条件所限，只能设置一个空调系统时，建议将温度传感器设在主操作中心，在机柜间另外设置风冷冷风型空调机，从而避免在主操作中心设置末端电加热器，造成冷热抵消。

2.2 恒温恒湿空调系统的夏季新风应降温除湿

机柜间、主操作中心一般采用一次回风恒温恒湿空调系统，室内除了人员之外基本没有余湿产生，只有余热。如果新风不经降温除湿直接与空调回风混合，需要先降温除湿，再用电加热器二次加热，形成冷热抵消，浪费能源严重。

如果在新风机组内设置加热和冷却装置，则恒温恒湿空调机不用除湿，也就不需要对送风进行二次加热，可以大量节省不必要的能源消耗。

2.3 对排风进行热量回收

随着国标《石油化工中心控制室抗爆设计规范》的发布，大部分的中心控制室采用抗爆结构。由于没有外窗进行自然通风换气，抗爆中心控制室的新风量比普通建筑物的新风量要高，按人计算的新风量每人为50m3/h，按新风比计算的新风量为10%，新风量很大。目前大部分工程项目没有对排风的冷（热）量进行回收。根据《公共建筑节能设计标准》GB50189-2009的规定，当新风量大于3000m3/h时，应该设置排风热回收系统，尽可能减少能源消耗。热回收设备采用采用转轮式换热器、板翅式全热换热器。

3 中心化验室通风系统节能

随着石油化工厂的规模越来越大，中心化验室的面积也越来越大。一方面，由于很多实验设备为进口设备，对环境条件要求较高，不仅需要控制实验室的温度，还要控制湿度，否则常出现故障甚至损坏，既影响生产又会造成很大经济损失。另一方面，随着社会的进步，以人为本的理念越来越深入人心，全新风空调系统被普遍采用。这就造成了新风处理能耗非常大，新风冷负荷指标高达400W/m2甚至更高，运行费用非常高。所以通风系统的节能潜力巨大。主要应注意一下两个方面：

3.1 通风柜通风系统采用变风量控制

为了降低通风空调系统的能耗，通风柜排风系统建议采用变风量系统，保证通风柜的操作面风速为0.5m/s，排风量随着柜门的开启高低不同自动调整排风量，只要保证换气次数不小于6次/h即可，送风量随着房间排风量的变化而变化，始终保持恒定的负压值，排风机、新风机采用变频通风机，风管末端定静压控制。采用上述变风量通风系统，既保证了通风效果，由在最大程度上减少通风量，有效减小了新风冷、热负荷。

3.2 新风再热使用余热

由于石油化工厂均有相当多的余热可以利用，为了节能，应尽可能利用余热，在新风机组表冷段后设施加热盘管，对冷却后的新风进行再热，不要选择在各个房间送风支管上设置电加热器再热。以华南某中心化验室设计为例，新风量为90000m3/h，新风加热量230KW，如果采用电加热，以每年运行三季也就是270天，每度电0.5元计算，一年的加热电费为75万元。为了节约能源消耗和新风机组运行费用，该项目新风加热使用的是厂内提供的110热水。

4 生产厂房通风系统

（1） 对于散发热量的生产厂房如空气压缩机房、循环水泵房等，优先采用自然通风，设置天窗或风帽排风，节省通风机的能耗。当自然通风不能满足要求时，设置机械排风，排风机可采用屋顶通风机。通风机自带重力止回阀，冬季通风机停运时风阀自动关闭。无论是自然排风还是机械排风，冬季均应做到关闭排风口，防止热量散失。

（2） 对于散发爆炸危险气体的生产厂房，如氢气压缩机房、烃类气体压缩机厂房，通风机可划分为两组，第一组作为平时通风之用，第二组作为事故通风之用，第二组通风机与厂房内的可燃气体报警器连锁，当报警器报警时自动启动。两组通风机总的通风量折合房间换气次数不小于12次/h。当厂房内设置采暖时，补风加热量不考虑第二组排风机的排风量，减少补风机的规格及能耗。

节能减排越来越受到全社会的关注，公共建筑、居住建筑均有了节能设计标准，唯独工业建筑还没有这方面的标准。这说明大家对工业建筑节能的重视程度还远远不够。实际上，工业建筑的能耗总量不小于民用建筑的能耗总量。由于各个工业行业的建筑物均有其特殊性，无法像民用建筑那样给出具体的能耗指标，但定性的节能标准还是可以制定的。作为工业建筑的暖通空调设计人员，每个人都应该从我做起，为节能减排贡献自己的聪明才智。

参考文献

[1] 张俊，中心化验室湿度控制及空调系统节能

设计要点；炼油工程与设计，2013（2），62～64

作者简介

张俊，高级工程师，暖通专业副总，1986年毕业于西安冶金建筑学院环境工程系供热及通风专业，长期从事石油化工建筑物暖通空调设计和技术管理工作。