露天矿卡保车间暖通设计探讨

赵锦旗

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳110015）

露天矿卡保车间暖通设计探讨

赵锦旗

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳110015）

针对大型露天矿、矿井、选煤厂中卡保车间等高大厂房的特点，详细阐述了采暖、通风设计中需要考虑的设计要点，提出采暖设计采用散热器与热风相结合的通风方式介绍了全面通风和局部排烟两种方式。

采暖；附加；耗热；全面通风；局部排烟

0 引言

在露天矿、矿井、选煤厂工程设计中，经常遇到高大厂房，如大型机修车间、卡保车间等。这些高大厂房在暖通设计中都有着共同暖通设计特点。

1 采暖方案的设计要点

保车间建筑结构特点是单体面积和建筑高度都很大。由于要满足大型工程车辆进出和同时检修位，所以外门高大，数量多，差不多占据一面外墙，造成围护结构负荷较大，外门开启时冷风渗透量也很大，由于这些特点导致厂房采暖热负荷较大。且热空气上浮，形成上暖下凉，工作区采暖效果不好。如平朔安家岭露天煤矿的卡车保养车间，车间高20 m，体积4 000 m3，采暖热负荷为2 620 kW，车间内14个10 m×8 m的大门。另外外门、电器开关、消火栓等占据了很多位置，散热器布置起来很困难。所以高大厂房的采暖设计与普通厂房不论在负荷计算还是散热设备选择上都有所不同。

1.1 热负荷计算

1）围护结构热负荷。卡保车间采暖室内设计温度15℃。50019—2015工业建筑供暖通风与空气调节设计规范5.2.7中根据5.2.3的围护结构的基本耗热量计算公式：

式中：Q为围护结构基本耗热量，W；a为温差修正系数；F为围护结构的面积，m2；k为围护结构的平均传热系数；tn为供暖室内计算温度，℃；tw为供暖室外计算温度，℃。

结果进行朝向修正、风力附加（由于矿区基本属于空旷地带，且也算厂区内比较高的建筑。此项取值一般为5%～10%）、外门附加及高度附加率修正。因种种条件限制，基于露天矿暖通设计经验对于此类建筑采暖多采用散热器及热风混合采暖，此采暖附加率取2（H-4）%（H为房间高度），但总附加率不大于15%。此外还有一部分由门窗渗透入室内的冷风耗热量，采用百分比法计算（但要减去机械补风量的冷风耗热量）如补风耗热量大于百分比法计算的热量，则此项忽略不计。

另还有一种方法，在计算出围护结构的基本耗热量时，充分考虑厂房内温度梯度的影响。对地面，采用室内计算温度，对墙、窗、门采用室内空气温度的平均温度tpj·n，对屋顶和天窗采用屋顶下的空气温度td；）

式中：tg为工作地带空气温度，℃；H为屋顶距室内地面高度，m；△t为室内空气垂直方向上的温度梯度，0.3～0.5℃/m。利用上述方法计算围护结构的基本耗热量后，不再进行高度附加。

2）通风产生的冷风耗热量。由于卡保车间在采暖期内，房间处于全封闭状态，厂房内大型卡车在维修过程中发动机试车频繁启动，排出大量浓烟尾气，严重污染室内空气，致使工作环境恶劣。如果我们采取机械通风的形式，由于厂房高大，通风换气量大，产生的相当大的热损耗。冷风耗热量，包括射流式新风机组的耗热量，还有大门开启时的冷风渗透量（此项在围护结构的热负荷计算中已计入），还有由于风压经门窗缝隙的的渗透风耗热量。如果考虑冷风渗透量可以满足自然补风，但是采暖选用散热器一种采暖设备，散热量无法满足，故选取喷射式新风加热机组，不但满足散热量还得到了补风量。计算时风量取排风风量，新风机组耗热量：

式中：a为富裕系数，取1.1；G为新风量，m3/h；ρd为空气的干密度，1.284 kg/m3；C为空气的比热容，0.279 J（kg·℃），℃；tn为供暖室内计算温度，℃；tw为供暖室外计算温度，℃。

3）卡车吸热。进入厂房内的大型卡车自质量100余t，从寒冷的室外进入，车身温度很低，所以吸热量也很大，造成厂房内温度迅速降低，也要依靠采暖来补充。

式中：k为吸热量强度系数，0.7；Cg为钢的比热容，0.133 J（kg·℃）；W为汽车自质量，t；A为吸热系数，载重汽车A=1.0，自卸汽车取A=1.4。

1.2 散热设备选取

由于空间有限即使尽可能提高热媒温度，采用特高型散热器，大部分高大厂房单纯依靠散热器采暖依然无法保证室内温度，还需暖风机来补充不足的部分热负荷。散热器和暖风机之间承担暖负荷比例的多少直接影响采暖的合理性和经济性。从具体设计实例中发现，散热器应承担保证室内不低于5℃采暖负荷（约占总负荷的70%），余下热负荷由热风补充。晚上散热器维持值班温度，白天工作期间，开启热风，满足工作区域温度要求。另外因为厂房进深大，暖气片的自然对流，热空气自然上升，能辐射到的区域很小。如有条件，可考虑采用辐射板采暖，提高工作区温度，增加工作区域舒适感。

2 机械通风设计要点

换气次数严重影响热负荷，在满足工人正常所需的情况下，尽量减少通风量。

1）全面通风方式。当采用全面排风消除有害物质时，取0.5次/h换气次数考虑。选择有害物质浓度最大的区域排风，烟气的相对密度大于空气，主要沉积在下部区域，但是排放的烟气温度比周围空气温度高，且车间内由于热空气上浮存在上升气流，所以应当采用下送上排的方式。故选取屋顶风机进行排风。喷射型新风加热机组进风系统直接吹向工作地点的空气温度，不应低于人体表面温度（34℃），最好在37～50℃。

2）局部排烟方式。露天矿大型卡车的排放烟气80%都出自排气筒，如有针对性的及时排出必然大大节省了由于全面通风造成的热耗。针对厂房内污染物排放的特点，采用高速均匀的吸风管道对机车排气口、局部进行吸入外排的方式进行排烟。设计在每个卡车维修台位预埋排烟地下管道至室外，室外接烟囱顺墙壁而上，高于屋顶进行排放。室内采用D300 mm钢丝橡胶管与卡车排气筒链接，并根据卡车的排气筒高度设计移动式小车与其连接。

由于机车排烟介质密度大于空气，其风机的主要性能指标参数按流量、全压、转速进行选型。选用压头高的离心风机。

排烟要求高速、均匀吸、排风管道，此种方法在20世纪60年代广泛应用。由于从节能的角度考虑，对高速风道系统很少应用，其主要原因是能耗大。

根据以上确定的风量按2种风速计算后，选择同类型设备进行各项技术指标见表1。

表1 同类型设备各项技术指标

从表（1）可见，高速风道能耗是低速风道的2倍以上，因此无特殊情况不宜采用，因风道占用建筑空间，噪音大等弊端，采用地下排风管道方式可行。为降低卡车发动机排气阻力，本排烟系统宜采用低速排烟风道。除烟罩的设计主要根据被吸物体和设备而定，针对大型卡车的特殊排烟部位设计为移动式和插入式两种吸烟罩，可同时进行吸排烟。

采用这种局部排烟通风方案比全面通风可大大节省能耗，省去架空通风管道，不占用空间位置，并且局部排风的情况下，因风量平衡需要送风时还可以把把室外空气直接送到局部排风罩或排风罩的排风口附近，补充局部排风系统排出的风量。例如，采用送风通风柜，其70%的排风量由室外空气直接供给，这样的可以减小车间排风热损失。

3 结语

综上，采用散热器加热风采暖，增加局部热辐射设备不失为高大厂房采暖的最佳选择，而局部增加排烟设计减小全面通风带来的能耗损失也是经济节能的选择。

［1］陆耀庆.实用供热空调设计手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008.

［2］中国煤炭建设协会.煤炭工业供热通风与空气调节设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2009.

［3］中国有色金属工业协会.工业建筑供暖通风与空气调节设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2015.

［4］王新泉.通风工程学［M］.北京：机械工业出版社，2008.

［5］赵宇，高扬.高大厂房采暖设计形式探讨［J］.科技创新导报，2012（2）：43.

［6］王桂坤.某大空间工业建筑采暖通风设计［J］.建筑热能通风空调，2015，34（1）：103-105.

［7］张会琴.高大厂房热风供暖系统的应用［J］.建筑节能，2015（3）：18-21.

【责任编辑：陈毓】

Discussion on HVAC design in open-pit mine workshop

ZHAO Jinqi
(China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Design&Research Institute,Shenyang 110015,China)

According to the characteristics of large factory building in large open-pit mine,the author expounds the features of heating and ventilation design and presents that heating design uses the combination ventilation mode of radiator and hot air.The article introduces the overall ventilation and local exhaust two kinds of ways.

heating;affixation;heat consumption;overall ventilation;local exhaust

TK223.26

B

1671－9816（2017）01－0086－03

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.01.024

赵锦旗.露天矿卡保车间暖通设计探讨［J］.露天采矿技术，2017，32（1）：86-88.

2016-07-28

赵锦旗（1979—），女，辽宁锦州人，工程师，学士，2003年毕业于西南交通大学，主要从事煤炭行业采暖通风设计。