某高大空间厂房自然通风现场测试结果分析

刘显晨，郭西龙

(沈阳铝镁设计研究院有限公司，沈阳110001)

某高大空间厂房自然通风现场测试结果分析

刘显晨，郭西龙

(沈阳铝镁设计研究院有限公司，沈阳110001)

良好的自然通风设计，既可以达到节能的目的，又有助于改善室内的舒适性。通过对某高大厂房室内温度分布的现场测试结果分析，讨论自然通风应用在有大量热量散发厂房中应用的实际效果，为类似的厂房设计起到一定的指导作用。

自然通风；现场测试；结果分析

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.09.006

1 引言

自然通风是暖通空调行业利用自然资源最直接的方式之一。在工业建筑中，自然通风既能满足车间厂房内部的温度要求，又能最大程度地节省成本以及运行费用，因此，自然通风这一通风降温形式被广泛应用于工业厂房设计中。论文以某一有大量热源散热的高大空间工业厂房为例，通过对现场实际测试数据的分析，对自然通风效果进行评价，发现存在的问题，为今后的设计起到一定的指导作用。

2 工程概况

某厂房位于陕西省榆林市。厂房为双联跨结构，建筑外形尺寸为342m×66m×22m。厂房顶部设自然通风用通风器，喉口宽度为6m，厂房两侧设置进风窗。主要热源为焙烧炉，共有54个，总计散热量为1.2×108kJ/h。热源散热为周期性分布，热源表面温度在不同阶段也有较大差异。

车间通风形式采用下部进风上部排风的自然通风方式，由厂房内部热源散热导致厂房在垂直高度上产生空气密度差，从而使热空气向上运动，将内部大量热量带出厂房。

3 现场数据测试

3.1 测试方案

主要测试设备：铂热电阻Pt100、B级，温度显示仪，测温范围0～100℃，测温精度0.1℃。

考虑整个厂房较大，根据双连跨厂房结构特点及热源运行特点，对现场测点分布进行简化。双连跨厂房两跨厂房成对称布置，因此测试单个厂房可反映整个车间温度分布情况，另外热源运行过程具有周期性，因此，考虑测量一个周期内的温度分布即可。

根据现场实际运行情况，对测试区域内的不同点进行测试，测点平面布置图如图1所示。

图1 测点平面布置图

在垂直方向上，以热源表面为基准面，分别在热源表面，距离热源表面1m、3m、5m、7m布置测点。

3.2 主要测试结果

测试时间室外温度范围：16～24℃。

热源对应侧墙外窗情况以及对各测点数据记录入表1。

4 测试数据分析

根据测得的数据，对于不同高度以及不同热源的测点进行综合分析，具体分析图表以及结果如图2～图5所示。

表1 各测点温度值 ℃

图2 热源表面温度分布图

通过热源表面温度分布可以看出，在车间内部，热源表面温度分布不均而且温度差异较大。这一情况与热源工作形式有关，热源工作状态分为焙烧、自然冷却、强制冷却、出炉，装炉等，其中在焙烧状态下炉表面温度较高，而自然冷却以及强制冷却条件下炉面温度相对焙烧状态偏低，而出炉、装炉等运行工况下炉表面温度略高于室温。

图3 第1行测点不同高度温度分布图

图4 第2行测点不同高度温度分布图

图5 第3行测点不同高度温度分布图

通过不同行测点温度分布图3、图4、图5可以看出，总体温度随高度上升而升高。对热源表面温度分布进行综合分析可知，基本热源表面温度越高，整个空间空气温度也越高。但对于6号、7号热源，距离热源表面3m和5m高的高度上温度最高，并不是按高度方向进行温度分布。主要原因是6号、7号热源正处在强制冷却状态，由风机对炉体进行送风，从炉内吹出的热空气直接由火孔喷射而出，热空气具有一定的向上的初速度，不能与进入车间内部的室外空气进行充分混合，因此，在5m以下高度空气温度较7m高度略高。

对于有侧部外窗的热源区域，在水平方向上空气温度与距外窗的距离成正比，即距外窗越远温度越高，由外窗进入的冷空气在掠过热源表面时温度逐渐升高，到车间中部时温度已超过40℃，在垂直方向，空气温度随着高度的增加而升高，距外窗越近温度的垂直梯度越大，热浮升力作用越明显。对于无侧部外窗的热源区域，由于没有外窗，空气沿水平和垂直方向的温度梯度不明显，热浮升力作用较小。

5 结论

通过现场测试及测试结果分析，该厂房自然通风效果与热源的运行方式及侧部外窗的设置有很大关系，这2种因素直接影响室内自然通风效果。因此，在今后的设计中应在以下2方面进行改进。

1）在工业厂房自然通风设计过程中，除应根据热源的全部散热量进行计算外，还应根据热源的具体运行形式进行有针对性的气流组织设计，以保证室内温度分布能满足工作人员舒适性需要。

2）在工业厂房自然通风设计过程中，除考虑进风窗总面积能够保证通风需求外，还应该针对室内不同的热源分布状况调整可开启外窗的布置位置，进而保证通过外窗的冷风能够从热源表面滤过，起到对热源的冷却作用。

【1】刘远禄,王怡,高洁,等.高大空间工业厂房地道通风系统的优化设计研究[J].建筑科学,2015(6)∶35-40.

Analysis on Field Test of Natural Ventilation in a High Ceiling Factory Building

LIU Xian-chen,GUO Xi-long
(Shenyang Aluminium&Magnesium Engineering&Research Institute Co.Ltd.,Shenyang 110001,China)

The proper design of natural ventilation can not only save energy,but also improve the indoor comfort.According to analysis on field test of temperature distribution in a high ceiling factory building,the actual performance of natural ventilation in the factory building with vastamounts of waste heatis discussed.Theresults can guide the natural ventilation design of similare factory buildings.

natural ventilation;field test；result analysis

TU834.5+3

A

1007-9467（2016）09-0011-02

2016-08-16

刘显晨（1983～），男，黑龙江绥化人，工程师，从事暖通设计研究。