工业厂房自然通风设计的探讨

2020-11-27贾章椿

建材发展导向 2020年10期

贾章椿

（中铝山东工程技术有限公司设计院，山东淄博 255052）

1 概述

工业厂房通常会产生大量的余热余湿，近几年随着工业生产规模的逐渐扩大，工业厂房设计趋向大跨距的高大空间型联合厂房发展，使得控制工业厂房室内空气品质的难度加大，与机械通风相比自然通风不仅节能，还可兼顾自然采光和自然排烟，如何通过自然通风设计解决工业厂房的通风换气要求，还需进一步深入的研究。

2 自然通风的形式

目前，工业厂房的自然通风主要有三种形式：穿堂风通风，天窗通风，侧窗通风。《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2015） 6.2.4 条规定：“利用穿堂风进行自然通风的厂房，其迎风面与夏季最多风向宜成60°～90°角，且不应小于45°角。”由此可见，利用穿堂风可以最大限度的利用自然风，但受地理位置和生产工艺影响较大。工业厂房最常见的天窗通风主要是采用避风天窗或屋顶通风器排风，避风天窗结构复杂、造价高，现行设计中多数以屋顶通风器代替，屋顶通风器具有模块化结构、质量轻、造价低等优点，常用屋顶通风器有流线型和旋流型两种。

3 自然通风的重要影响因素

自然通风不消耗机械动力，最基本的动力是风压和热压。工业厂房的自然通风设计中，风压和热压的作用是同时存在的，由于风压作用的随机性、多样性决定了一般考虑以热压作用为主。自然通风的重要影响因素主要有以下三个方面：1）气象环境因素：室外风的风速和风向是经常变化的，这种气象参数的不稳定导致了自然通风效果的不稳定；2）建筑结构形式因素：建筑四周的风压分布，与该建筑物的几何形状有关，同时与周边建筑物和植被分布也有关；3）室内气流组织因素：室内气流组织的好坏直接影响着建筑物能耗、室内空气品质和和室内热环境。

4 工业厂房自然通风设计的注意事项及改进措施

根据上述自然通风的重要影响因素，并结合实际工程设计中遇到的问题，作者针对工业厂房自然通风设计提出下列几点的注意事项及改进措施，希望能够给相关从业人员的研究起到一定的参考作用。

4.1 合理设计气流组织

针对高大空间的工业厂房通风设计之初，应该落实厂房内散发的余热余湿情况，结合建筑设计规划合理的进排风气流组织。作者遇到多起旧厂房通风改造案例，由于原设计气流组织不当，导致室内作业环境恶劣。例如，高大空间工艺布置有散热量大的设备，原设计仅在外窗顶部或侧部设有机械排风机，虽然排风量设计满足要求，但是由于进风窗与排风机在同一面外墙且高差较小，造成气流短路，设备顶部的热空气无法有效的排出室外，导致室内环境温度超过设计参数，严重情况导致电气设备温度过高，造成生产事故。此类情况的改进措施：①如果原厂房屋面允许增加一定荷载，屋顶改造流线型通风器，采用底部侧窗进风屋顶通风器排风的气流形式；②如果原厂房屋面允许增加的荷载有限，屋顶改造旋流型通风器，同样采用底部侧窗进风屋顶通风器排风的气流形式；③如果原厂房屋面无法改造，根据厂房所处的周边环境，选择夏季主导风向的外墙窗户作为自然进风口，在进风口对侧外墙最高处设机械排风机，形成单侧自然进风对侧机械排风的气流形式，此时应当关闭机械排风机底部的窗户，避免气流短路。

4.2 合理设计进、排气口面积

在厂房自然通风设计中，必须合理协调进、排气口面积，力求进气口面积不小于排气口面积，这应该是提高自然通风效果的极为重要和有效的技术措施。然而，在实际工程设计中，某些加工主体厂房，由于缺乏精心的合理规划，造成公辅设施建筑和生活福利建筑，把主体厂房围得严严实实、水泄不通，使厂房失去了大片可开设进气口的宝贵位置，而厂房自然通风设计中，又未认真进行研究推敲，只是迁就于既定的建筑设计现状，不管合理与否，消极的拼命加大天窗面积，将天窗高度加大至8m 左右，结果导致进气口面积不足排气口面积的1/3，使厂房自然通风模式形成极不合理的状况。改进措施：为了保证厂房自然通风效果，厂区总平面规划之初应当合理布局，具体厂房建筑设计过程应该充分考虑周围环境的影响，工艺布置以热压为主的厂房，应尽量将散热设备布置在屋面下方，暖通专业应当积极配合好建筑专业和工艺专业，优化厂房结构形式，设计合理的气流组织。

4.3 对多跨热加工厂房的自然通风设计，必须采取有效的措施

在大型钢铁企业中，有一些多跨热加工厂房，如热轧带钢厂的热卷库、热轧型钢厂的冷床区等等。这类厂房内不但散热量很大而且是多跨，由于厂房很宽，仅靠两侧外墙进气，不但进气口面积无法满足要求，厂房中部会形成进气短流，进气深度达不到要求。改进措施：多跨热加工厂房如果只采用自然通风，无法保证中部位置的通风要求，可以考虑以天窗通风为主，以机械通风为辅相结合的形式解决此类问题，合理设计气流组织屋面分开设置自然通风窗和机械排风机，厂房中部位置可以考虑采用地沟送风，彻底改善通风效果。