某大空间工业建筑采暖通风设计

王桂坤

中煤科工集团南京设计研究院

某大空间工业建筑采暖通风设计

王桂坤

中煤科工集团南京设计研究院

结合蒙古UHG选煤厂主厂房，介绍了严寒地区大空间工业建筑的采暖及通风设计。主厂房集中采暖系统主要采用低温热水地面辐射采暖辅以暖风机采暖，连接厂房外皮带接口处设置热空气幕，厂房内矿粉池以及厂房外门坡道防冻均采用伴热电缆加热方式；屋顶设置轴流风机进行机械排风。本文的研究对于大空间工业建筑采暖及通风设计具有较好的参考价值。

大空间工业建筑 地面辐射供暖 暖风机 热空气幕 伴热电缆 机械排风

1 工程概况

蒙古 UHG选煤厂主厂房位于蒙古中南部Umnugovi Aimvan盟，海拔高度2000m，环境气温-40～50℃。该地区冬季采暖室外计算温度为-25℃，极端最低气温达到-38℃，并且冬季采暖期长，室外平均风速大；主厂房建筑面积7072m2，建筑高度为40.6m，内部设备种类多，构造复杂，选煤、水道、电气及暖通等专业之间互有交叉协作。恶劣的室外气象条件以及复杂的内部构造皆给主厂房的采暖及通风设计造成了很大的不利影响。

2 技术方案

2.1 采暖

按照GB50176-93《民用建筑热工设规范》[1]及JGJ 26-2010《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准》[2]主厂房所处的位置隶属严寒地区，必须设置集中采暖系统。因冬季室外计算温度低，采暖期长，主厂房空间大，各层互相连通，采用常规散热器采暖难以达到预期效果，且布置散热器比较困难，故本设计采用低温热水地面辐射采暖为主，辅以暖风机采暖的方式。其中地面辐射采暖热媒为60/50℃热水，由场地锅炉房换热机组供给；暖风机采暖热媒为110/70℃热水，由场地锅炉房直接供给。同时，连接厂房外皮带接口处设置热空气幕，采暖热媒为110/70℃热水。

2.1.1 热负荷计算

根据主厂房外围围护结构的具体做法，结合UHG选煤厂的实际情况，进行了详细的热负荷计算，得出两种采暖方式提供的热负荷计算如表1。

表1 热负荷计算汇总表

2.1.2 采暖设施和设备

根据主厂房热负荷计算结果，结合UHG选煤厂业主要求，地面辐射采暖加热管采用De20 PE-RT耐热聚乙烯管[3]，等级4，S=6.3，壁厚2.3mm，总长度6010m。选用11套T400分集水器以及1套T600分集水器；暖风机选用14台RH-165热水型暖风机。由此来满足主厂房内部采暖需求；同时可以根据冬季室外温度变化灵活调节开启暖风机台数，实现节能控制。

蒙古UHG选煤厂外部皮带采用不封闭的方式，皮带211、711、801及802与主厂房连接处洞口冷风侵入量太大。由此，提出尽量减小连接处洞口尺寸，在皮带与主厂房连接处采用悬挂橡胶皮帘的方式，同时设置垂直式热空气幕进行冷风隔断，以此来保证主厂房内部采暖温度。

2.2 通风

根据规范[4]要求，为满足夏季通风降温需求，在主厂房屋顶设置10台DWT型屋顶风机。

2.3 矿粉池及门口坡道防冻

主厂房地处严寒地区，冬季室外采暖温度很低，同时风雪天气较多，采暖期太长，导致主厂房内部矿粉池以及门口坡道容易结冰，给生产带来很大的弊端，由此考虑采用伴热电缆融冰化雪的方式。根据场地实际情况，采用2根单位长度发热量为17W/m的电缆以及18根单位长度发热量为18.5W/m的电缆。

3 本项目设计特点

3.1 采暖

主厂房采暖一改传统的散热器采暖方式，采用低温热水地面辐射采暖辅以暖风机采暖。同时考虑主厂房与皮带连接处的冷风侵入过大，采用垂直式热空气幕隔断冷风，保证室内采暖效果。地面辐射采暖系统图见图1。

图1 地面辐射采暖系统图

暖风机采暖方式灵活，可适用于多种类型的车间厂房，当空气中不含易燃或易爆性的气体时，可以作为循环空气供暖用。暖风机不仅可以独立作为供暖设备用，也可以作为补充地面辐射采暖散热的不足部分。本设计中，暖风机悬挂安装于主厂房内部钢柱上，不占用生产空间。另外，暖风机开启方式灵活，可以根据室外温度的变化灵活调节实现节能控制。暖风机采暖系统图见图2。

图2 暖风机采暖系统图

根据GB50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》[4]规定，位于严寒地区工业建筑，当生产或使用要求不允许降低室内温度，宜设置热空气幕。主厂房与211、711、801及802皮带连接处开口大，冬季冷风侵入量大，必须设置热空气幕隔断冷空气。

3.2 通风

根据主厂房生产情况，夏季厂房内部散热量大，需设置机械通风。本设计中在屋顶均匀布置10台轴流风机，新鲜冷空气从下部外窗进入，热空气上浮经风机排出，室内空气组织流动合理。不仅改善了室内空气质量，而且带走了厂房内部积聚的热量，可谓一举两得。

3.3 矿粉池及外门坡道防冻

针对主厂房内部矿粉池及外门坡道的结冰现象，采用伴热电缆加热的方式，利用电能转化为热能且主要通过热辐射方式向结冰部分输送热量，以此达到融冰化雪的目的。这种加热方式，启动迅速、温度 均匀、安装维护方便、节能环保、安全可靠。同地面辐射热水系统相比，没有试漏、清洗、维护等麻烦。同时，电缆布置方式灵活，控制方便，表面温度一目了然，是一种快捷、有效、安全的加热方式。它为选煤厂主厂房的安全生产提供了有效的保障措施。坡道电缆平面布置图见图3。

图3 坡道电缆平面布置图

3.4 节能评估

本工程中的采暖及通风设备均选用符合国家能效标准的节能型产品[5-6]。同时注意改进热力管道的调节方式，采用平衡阀、自力式流量调节阀，实现管道调度、运行、调节的自动监控。采暖和供热管道保温采用导热系数低的玻璃棉管壳保温，外包铝箔保护层。对采暖管道、法兰、阀门及附件按国家有关标准采取保温措施。系统运行后加强热力阀门及附件等维护管理，降低供热管道热损失，使管道热损失降至5%以下，系统总泄漏率控制在2‰以下。

4 结语

本设计采用的采暖及通风方式，针对严寒地区大空间工业建筑是一种行之有效的设计方案，今后遇到类似建筑物暖通设计时，可以参考借鉴本设计。

[1]民用建筑热工设规范(GB 50176-93)[S]

[2]严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准(JGJ 26-2010)[S]

[3]辐射供暖供冷技术规程(JGJ 142-2012)[S]

[4]采暖通风与空气调节设计规范(GB 50019-2003)[S]

[5]煤炭工业供热通风与空气调节设计规范(GB/T50466-2008)[S]

[6]煤炭工业矿井设计规范(GB 50215-2005)[S]

He a ting a nd Ve ntila tion De s ign for a La rge Spa c e Indus tria l Building

WANG Gui-kun
China Coal Technology and Engineering Group Nanjing Design and Research Institute

With Mongolian UHG main building,presents the design of heating and ventilation for large space industrial building in severe cold area.The concentrated heating system for main building mainly adopt floor radiant heating using low-temperature hot water and complement with unit heater,hot air curtains are set up at the interface of main building and the belt,powder pool in main building and ramp of outer door of main building adopt heating method of heat tracing cable;axial fans are set up on the roof of the building for mechanical exhaust.The study would have important guidance value to the design of heating and ventilation for large space industrial building.

large space industrial building;floor radiant heating;unit heater;hot air curtain;heat tracing cable; mechanical exhaust

1003-0344（2015）01-103-3

2013-12-8

王桂坤（1982～），男，硕士，工程师；江苏省南京市浦口区浦东路20号（210031）；025-85046309；E-mail:kedawgk@163.com