汽车工厂焊接车间通风方式的选择

2021-01-13冯志明

山西建筑 2021年2期

冯志明张涛王浩

(中国汽车工业工程有限公司，天津 300113)

0 引言

焊接工艺是汽车制造的四大工艺之一，生产工艺就决定了在生产过程中产生大量的铜烟、氧化锌、锰烟(二氧化锰)、氧化氮、氯乙烯、臭氧、一氧化碳、电焊粉尘等污染物，导致车间内的空气质量达不到工业企业设计卫生标准，对操作人员的身体健康产生危害。但通过通风系统的设计，就可以降低车间空气里的污染物浓度[1-3]。随着我国汽车产业的不断发展，车身焊接车间的通风问题也越来越受到关注。

1 传统的通风系统

目前,国内外汽车工厂车身焊接车间通风系统主要采用局部通风和全面通风两种传统的通风方式。

1.1 局部通风方式

局部通风方式能够有效的控制污染物扩散,排风量较少。局部通风方式需要设置局部通风罩。在车身焊接车间中,有固定工作台的手工焊接,局部通风的方式是可行的,是比较经济的通风方式。但很多情况下,受生产过程、工艺布置及操作等条件限制,不能设置局部排风,或采用了局部排风,仍有部分有害物质在室内扩散,当有害物质的浓度超过国家标准时,应辅以自然或机械的全面排风,或采用自然或机械的全面排风将其替代[4]。

1.2 全面通风方式

根据我国《焊接作业厂房供暖通风与空气调节设计规范》的要求，焊接作业厂房通风应在污染物放散源设置局部机械通风，当不能满足生产工艺、职业安全健康及节能要求时，可设计全面通风或组合通风。

通常焊接车间厂房比较高大、焊接件大小不定、焊接地点不固定、焊接方式较多。污染物放散源设置局部机械通风系统比较困难或者难以实现，通常采用全面通风的方式。但是由于焊接车间比较高大，为了保证通风效果，有效的将车间内的污染物排出，就必须加大通风量，这样通风系统的能耗就很大，运行费用很高，特别是对于设有空调系统车间，会大大增加夏季空调能耗；对于冬季需要供暖的车间,也会大大增加冬季供暖能耗。

2 置换通风方式

基于传统的通风系统存在的问题和不足，置换通风的方式能够在较小通风量下，可以有效改善焊接车间的空气质量。置换通风以低速在房间下部送风，气流以类似层流的活塞流的状态缓慢向上移动，可以有效地将车间空气中的污染物控制在车间的上部，使车间下部也就是操作人员的工作区域形成一个新鲜空气湖。置换通风方式已经在新建和改造项目中进行了实际应用，并取得了良好的通风效果[5]。

2.1 单纯的置换通风

置换通风具体应用形式因具体情况不同而有差异。其中较为典型的一种是车间底部设置置换风口送风，通过排风罩排风；另外一种是，车间底部设置置换送风口，由于工艺干涉，无法设置排风罩，则在车间屋面设置屋顶排风机，从而达到置换通风的效果(见图1)，这种通风方式的优点是：

1)能形成有效的置换通风效果；2)通风管路简单，减小风机耗电；3)不必设置单独的风机房或者风机平台，送风管路沿着立柱布置，基本与工艺无干涉，安装方便；4)风机设在屋面上，风机运行噪声基本上释放到室外，降低风机对车间内噪声污染；5)初投资小。虽然这种简单的置换通风可以有效地降低焊接车间内的污染物浓度，改善车间内的空气质量，但是车间内工人的热舒适性较差。

2.2 置换通风+空调送风的通风方式

为了提高车间的热舒适性，在单纯置换通风的基础上，将送风进行处理后再送入车间，见图2。这样一方面达到了置换通风的效果，改善了车间内的空气质量；另一方面由于采用了空调送风，提高了车间内人员的热舒适性。但是由于该系统全年都是全新风运行性，在冬季和夏季系统能耗很大。

2.3 置换通风+循环过滤系统的通风方式

对于设有空调系统的车间,为了减少由于通风带来的冷热能耗损失，在置换通风的基础上，设置循环过滤系统。根据室外新风状态调整新风量,在过渡季节可全新风运行。过滤器采用初效、高效过滤器,附加碳吸附方法，可以有效过滤粉尘颗粒和吸附空气中的气体污染物，而且活性炭通过再生可以重复使用，见图3。这种方式除了具有置换通风的优点外，还可以有效降低车间供冷和供热的运行能耗，而且污染物没有直接排到室外，减少了空气污染，由于增加了循环过滤系统所以增加了初投资，也增加了运行维护费用。

2.4 置换通风+热回收系统的通风方式

对于新风和排风有较大温差的焊接车间，新风与排风之间设转轮热回收装置，来对新风进行预热和预冷，再经过表冷或者加热器达到使送风状态满足要求。这种通风系统没有循环过滤系统，而是将排风经过显热回收后，直接排出，这样减少了初投资和运行费用，而且对排风进行了热回收，从而可以减少能源消耗[6]，见图4。由于这种系统是全新风运行，采用置换通风的方式，可以有效改善焊接车间的空气品质，提高了车间的热舒适。但是由于采用了转轮热回收，会造成新风和排风之间的污染物的交叉感染。因此，实际工程中，采用这种方式的焊接车间，每个工位需加装焊接烟尘净化机。

3 对比分析

上述的四种通风方式综合对比分析详见表1。在实际工程中，在夏热冬暖地区，部分汽车厂采用单纯的置换通风的方式，为了改善工人的热舒适性，在每个岗位上加装工位壁扇，这种通风方式也是可以接受的。但是对于夏季高温高湿的地区或者冬季寒冷地区，不适宜用单纯的置换通风方式，送风必须经过冷却或者加热，通过综合对比分析，置换通风+热回收系统的通风方式是比较好的，但是由于采用了转轮热回收，会造成新风和排风之间的污染物的交叉感染。因此，实际工程中，采用这种方式的焊接车间，每个工位需加装焊接烟尘净化机。