工业厂房暖通空调的节能设计探讨

2020-02-15王昊鲁

设备管理与维修 2020年20期

刘禹，王昊鲁

（海南核电有限公司，海南昌江 572733）

0 引言

随着我国社会经济的不断发展，推动了我国建筑行业的蓬勃发展。在建筑工程中，存在着较大的能源消耗，这不符合当前的节能环保理念。暖通能耗占到建筑能耗总量的一半以上，因此，在建筑工程的暖通设计中，设计人员要做好节能的设计。基于此，围绕工业厂房暖通空调的节能设计进行探讨，具有重要的现实意义。

1 开展负荷计算

与民用建筑相比，工业厂房的采暖计算和制冷计算更加复杂。在工业厂房的设计中，室内空调及采暖设计温度通常控制在26～27 ℃和14～16 ℃。因为设计温度的差值较小，这导致部分设计人员认为工业厂房类的建筑冷暖负荷变化有限，与民用住宅没有明显的差别。但实际上厂房的类别不同，其负荷大小差异较大。例如，有些厂房的新风负荷较大，甚至占到总负荷量的50%以上，有些厂房要常年进行连续热加工处理，还有些厂房因为工作人员数量较多、员工分布密集，厂房内部的发热能量必然会不断上升，这样就会使空调的冷、湿负荷比例较高[1]。因此，在设计过程中设计人员应以厂房的实际生产情况为依据，科学选择负荷计算方式、控制暖通空调的设计温度，以达到节能的目的。

2 冷热源的选择

当厂区以采暖用热为主时，或者只有采暖用热时，可以以高温热水作为热媒。如果厂区工艺系统中有较多蒸汽，也可以以蒸汽作为热媒。如果厂区内既没有热水热源也没有蒸汽，那么那些不具有易燃危险的车间则可以采用燃气辐射采暖，其经济性较好。通常情况下，因为工业用电价格较高，厂房类建筑不会采用电采暖。可以根据各厂区的具体情况选择冷源，为了达到节能的目的，也可以采用多联机制冷机组。非严寒地区可以使用风冷热泵机组，冬季制热、夏季制冷[2]。

3 厂房大门的空气幕装置

为了便于生产管理，许多厂房的大门会长时间开启，只有在下班后才会关闭，这就给了冷风侵袭的机会，从而增加了冷负荷的入侵比例，并且破坏了厂房内部的热源维持需求。特别是在我国的东北地区，因为气候较为寒冷、厂房内部的热源散耗较快，可以采取设置空气幕。在实际生产中，有些设计人员为了省事直接将大门的空气幕与暖气片串联，这背离了相关的设计规范，正确的做法是在厂房大门出口处设置贯流模式的空气幕。那些出口非常大的厂房大门，应在其上方设置装配式的热空气幕，以将风口控制在大门的两侧。因为厂房大门的冷风负荷侵入较大，采用电能作为热源会增加厂房的能耗量，热空气幕的热源通常选择蒸汽或热水的方式[3]。

4 采暖通风空调方式的选择

4.1 厂房的通风

工业厂房的通风有许多种，不应局限于一种通风方式：如果车间或厂房的工种相同，那么可以做全室的通风换气，否则散热区域可以进行排风处理，尽量减少一些不必要的通风量；如果车间或者厂房的散热量不大，可以选用屋顶自然采光通风器的厂房设计，来实现无动力散热排风，达到节能减排的目的；如果车间或者厂房的面积较大，仅用自然通风的方式则很难满足通风散热的要求。除了要满足散热要求外，还要满足排烟、除尘等方面的要求。在一些化工企业中，厂房内会产生一些有毒有害的气体，在设计这类厂房或者车间时，设计人员要先了解工艺专业，确定气体或者烟尘的量级，而且还要了解厂房的生产规模，然后选择局部排风净化处理或全车间烟尘净化[4]。厂房生产中产生的有害气体以及烟尘，需要在气体排放前进行净化处理。例如，某车间长630 m、宽100 m，如果仅仅通过外墙的窗户进行通风，显然该车间无法满足通风的要求，可以在厂房中间的屋顶上设置双速风机，该风机具有排风、排烟功能。

4.2 重视散热器的选择

选择散热器时应遵循设备的实用性、经济性和适用性的3个原则。如果车间或者厂房的负荷较大，可以选用钢制翅片管散热器，这种散热器的散热面积、散热量较大，必要时也可增设暖风机辅助采暖。如果车间或者厂房的粉尘较多，可以选用钢制柱式散热器，因为一旦积累了较多的粉尘就很难去清理，这样时间一长散热效果就会受到影响。如果厂房或者车间有腐蚀成分，则应尽量选择耐腐蚀性较强的散热器。如果是厂房的辅助用房，也可以选择钢制柱型散热器。如果车间的热负荷不大，可以选用光管散热器，这种散热器有易清理的优点。如果企业想节省造价，那么可选用铸铁散热器[5]。严寒地区的厂房或者车间，在条件允许的情况下可以采用地板辐射采暖。

5 全新风运行

通过新风供冷技术，也可以达到不错的节能效果。在过渡季，可以将暖通空调系统设置为全新风运行模式，即当室外空气低于厂房内空气时，沿着厂房外墙布设回风型空调机组，开启风机期间处于全新风运行模式，利用新风来达到冷却降温的效果，这样可以缩短空调系统的运行时间。

6 设计过程中其他需要注意的问题

6.1 分层空调设计

对于建筑面积大、层高较高的大空间厂房，可以采用分层暖通空调的设计，即全空气分层空调方案。当分层空调区的高度与建筑高度之比小于0.5 时，经济效益较好。设计时可如果根据厂房内部生产机械设备高度以及气流组织相关指标的要求，对建筑物进行上、下分层。在分层面以下的空间范围设置为空调区，上层设置为非空调区，在上层非空调区采用机械通风（包括送风与排风），以排除建筑物上层的余热，降低上层空调的温度及厂房屋顶内的表面温度。通过合理通风系统减少上层非空调区域的对流热转移及辐射热转移量，进而达到节能降耗的目的。

6.2 其他节能设计方式

也可以对工业厂房中的冷热媒管道进行保温设计。空间较大的厂房或车间，可以合理利用置换通风，为工作人员提供较为舒适的工作环境，还可以节省空调的运行费用。如果厂房或者车间的排风量较大，可以设置热回收机组或进行分散设置。不过由于许多工业建筑会产生大量的粉尘污染，所以不宜使用翅片热回收器。

在节能设计中，还有一些地方需要注意：①工业厂区内一般蒸汽热水管道较多，穿越非采暖空间较为普遍，这些区域的热力管道一定要给予足够的保温；②厂房的采暖系统与空调系统需要设置相应的温控系统，通过其来控制整个系统的负荷输出，并且应以厂房的负荷变化为依据进行调整；③厂房或车间的设备会产生较大噪声的，还应做隔声处理，以减少设备的共振。