工業(yè)建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)范文

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我國建筑能耗約占全國能源消耗總量的30%。每年完成的建筑工程投資額中，工業(yè)建筑與民用建筑之比約為53:47，工業(yè)建筑占多半[1]。因此，工業(yè)建筑節(jié)能潛力是非常大的。目前，國家針對民用建筑出臺(tái)了多項(xiàng)節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)建筑由于所處行業(yè)眾多，工藝要求有其特殊性，目前還沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范和節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，只能參照民用建筑相關(guān)規(guī)范和節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。以下就西安地區(qū)工業(yè)建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)的節(jié)能措施進(jìn)行介紹。

1燃?xì)廨椛洳膳?/p>

目前工業(yè)建筑常見的采暖形式有散熱器采暖、暖風(fēng)機(jī)采暖、燃?xì)廨椛洳膳取Ｉ崞鞑膳饕且宰匀粚α餍问郊訜峥諝猓饕m用于民用建筑和層高不高的工業(yè)建筑。高大空間的工業(yè)廠房如果采用散熱器采暖，室內(nèi)高度方向上會(huì)產(chǎn)生較大的溫度梯度，往往會(huì)造成下部冷，上部熱的現(xiàn)象。在設(shè)計(jì)當(dāng)中，為保證下部工作區(qū)的溫度達(dá)到要求，一般會(huì)采取加大設(shè)計(jì)散熱器的措施，這樣會(huì)導(dǎo)致熱量的浪費(fèi)。燃?xì)廨椛涔┡抢锰烊粴狻⒁夯蜌獾瓤扇細(xì)怏w，通過發(fā)生器進(jìn)行燃燒產(chǎn)生各種波長的紅外線進(jìn)行輻射供暖的。目前產(chǎn)品類型主要有負(fù)壓單體式、微正壓單體式、負(fù)壓連續(xù)式、板式等。燃?xì)廨椛洳膳膬?yōu)點(diǎn)：節(jié)能、舒適、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保。燃?xì)廨椛洳膳到y(tǒng)初投資略高于散熱器采暖系統(tǒng)，可節(jié)約采暖能耗10%～20%，可降低運(yùn)行費(fèi)用30%以上。適用于機(jī)械加工、鑄造、鍛造、焊接、沖壓、裝配、熱處理等生產(chǎn)廠房。目前已廣泛應(yīng)用于通用機(jī)械、汽車制造、煤礦機(jī)械、飛機(jī)制造、電力設(shè)備制造、鋼鐵等行業(yè)廠房采暖。

2屋頂通風(fēng)器

工業(yè)廠房在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一定的余熱（如熱處理）、煙氣、粉塵（如鑄造、焊接）等，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝、衛(wèi)生要求，合理、有效利用自然通風(fēng)技術(shù)，滿足節(jié)能和環(huán)保的要求。自然通風(fēng)的作用原理是以熱壓和風(fēng)壓作為動(dòng)力，使得氣流有組織的流動(dòng)，排除室內(nèi)污染物，滿足室內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生要求。屋頂通風(fēng)器是以型鋼為骨架，用彩色壓型鋼板（或玻璃鋼）組合而成的全避風(fēng)型自然通風(fēng)裝置。具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、不消耗動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)。鑄造、電鍍、鍛造、熱處理等發(fā)熱量大或散發(fā)有害氣體多的廠房，適宜在廠房屋脊處設(shè)置屋頂通風(fēng)器。對于多跨度、大面積的聯(lián)合廠房，可以在每一跨的屋脊處設(shè)置屋頂通風(fēng)器。設(shè)計(jì)自然通風(fēng)器時(shí)，廠房下部應(yīng)設(shè)置自然進(jìn)風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口面積為通風(fēng)器出風(fēng)口面積的1.5倍，進(jìn)風(fēng)口應(yīng)設(shè)置可以啟閉的閥門。西安地區(qū)設(shè)置集中采暖的廠房，宜采用帶有可關(guān)閉閥板的通風(fēng)器，當(dāng)不需要通風(fēng)時(shí)可以關(guān)閉，起到節(jié)能的作用。目前也有集通風(fēng)和采光為一體的通風(fēng)器，布置在屋面邊坡處，替代采光帶，作為全面通風(fēng)或局部通風(fēng)使用。對于有排煙要求的廠房，可以設(shè)置采光排煙天窗，平時(shí)作為采光、通風(fēng)之用；發(fā)生火災(zāi)時(shí)，由消防控制系統(tǒng)打開采光排煙天窗，作為自然排煙口。采光排煙天窗的面積、間距需滿足防火設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

3分層空調(diào)

建筑高度≥10m且體積≥10000m3的建筑稱為高大建筑。分層空調(diào)是指僅對高大空間下部區(qū)域進(jìn)行空調(diào)，保持一定的溫濕度，對上部區(qū)域無空調(diào)要求的空調(diào)方式。與全室空調(diào)相比，分層空調(diào)夏季可節(jié)省冷量30%左右。生產(chǎn)工藝要求為舒適性空調(diào)、潔凈度要求不高（低于8級）、工作區(qū)溫度波動(dòng)＞±1℃的高大空間廠房，均適合采用分層空調(diào)系統(tǒng)。分層空調(diào)負(fù)荷計(jì)算時(shí)，夏季冷負(fù)荷一般為全室空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算值的70%，冬季熱負(fù)荷取全室空調(diào)熱負(fù)荷計(jì)算值。分層空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)一般采用射流風(fēng)口側(cè)送風(fēng)，同側(cè)下部回風(fēng)。車間跨度大于25m時(shí)，宜采用雙側(cè)射流風(fēng)口送風(fēng)，側(cè)送多股平行射流應(yīng)互相搭接，雙側(cè)射流風(fēng)口對送時(shí)，射程按兩側(cè)噴口重點(diǎn)的90%計(jì)算[2]。回風(fēng)口布置在送風(fēng)口的同側(cè)下方，使得工作區(qū)處于回流區(qū)，可以獲得均勻的溫度場和速度場。分層空調(diào)系統(tǒng)在夏季使用，節(jié)能效果顯著，但是在冬季，由于熱氣流的上升，溫度梯度的加大，反而會(huì)加大熱耗。在設(shè)計(jì)時(shí)，送風(fēng)口角度可調(diào)，大于30°。夏季水平送風(fēng)，冬季斜向下送熱風(fēng)，利用較大的送風(fēng)速度，送入工作區(qū)，減輕熱氣流的上升。分層空調(diào)系統(tǒng)可以采用全空氣系統(tǒng)，也可采用水—空氣系統(tǒng)。水—空氣系統(tǒng)末端采用無風(fēng)管遠(yuǎn)程射流空調(diào)機(jī)組，風(fēng)口為遠(yuǎn)程射流噴口。

4吊頂式單元空調(diào)機(jī)組

吊頂式單元空調(diào)機(jī)組安裝在屋頂天花板下，通過單元內(nèi)的熱交換器實(shí)現(xiàn)對空氣的加熱（冷卻），隨后將空氣通過噴射器分布到室內(nèi)各處。由于使用了高效率且功能強(qiáng)大的空氣分布裝置，單元式空調(diào)機(jī)組可以覆蓋很大的面積，與其他系統(tǒng)相比可以有效減少通風(fēng)單元的數(shù)量，從而節(jié)省空間。安裝高度距地面4～20m，適用于廠房、展覽廳等高大空間具有舒適性空調(diào)的場合。吊頂式單元式空調(diào)機(jī)組可以根據(jù)不同的使用要求，通過多種功能組合，在同一設(shè)備上可以實(shí)現(xiàn)制冷、供暖、通風(fēng)、熱回收等各項(xiàng)功能，并且可進(jìn)行模塊化處理，使用更加靈活，設(shè)計(jì)更加簡便。吊頂式單元空調(diào)機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)：(1)吊頂式單元空調(diào)機(jī)組采用集中分組自動(dòng)控制系統(tǒng)，調(diào)控方便，可以做到按需供冷/供暖，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行節(jié)能。(2)吊頂式單元空調(diào)機(jī)組能將送風(fēng)空氣直接送入人員活動(dòng)區(qū)，通風(fēng)效率高，無強(qiáng)烈吹風(fēng)感，達(dá)到節(jié)能和舒適的統(tǒng)一。(3)空氣噴射器通過自動(dòng)控制的角度可調(diào)配風(fēng)板，能夠?qū)崿F(xiàn)對送風(fēng)角度的連續(xù)校正調(diào)整。能夠?qū)崿F(xiàn)空氣的垂直向下送風(fēng)，圓錐形吹送以及水平吹送，從而保證覆蓋更大面積的區(qū)域，在工作區(qū)域內(nèi)無吹風(fēng)感，有效避免室內(nèi)空氣溫度分層，從而節(jié)省能量。(4)吊頂式單元空調(diào)機(jī)組通過強(qiáng)制射流方式，采用下送風(fēng)形式，使整個(gè)空間內(nèi)空氣換熱比較充分，因此，可以大大降低溫度分層次現(xiàn)象，根據(jù)實(shí)測一般在10米的空間內(nèi)，只有2～3℃的溫差，能保持室內(nèi)較小的垂直溫度梯度，有效減少建筑物上部維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱損失，可節(jié)能15%～20%。(5)吊頂式單元空調(diào)機(jī)組不需設(shè)置空調(diào)機(jī)房，車間內(nèi)不需設(shè)置送、回風(fēng)風(fēng)管，不占用多余車間空間，在廠房內(nèi)布置簡潔、美觀。吊頂式單元空調(diào)機(jī)組設(shè)備高度一般為1.0～2.5m，安裝吊車的車間必須考慮空調(diào)設(shè)備高度對起重機(jī)的影響，必要時(shí)加高廠房高度，滿足設(shè)備安裝和吊車的正常運(yùn)行。

5工藝循環(huán)水熱量回收

目前在我國的電子技術(shù)、新能源等行業(yè)，在其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量低品位余熱，這些熱水溫度一般為30～60℃。為了滿足生產(chǎn)工藝需要，通常這些余熱通過冷卻塔排向大氣或直接排放，對能源造成巨大浪費(fèi)，同時(shí)對環(huán)境造成熱污染。這些低品位余熱可以通過水源熱泵、吸收式熱泵加以回收利用，通過消耗一小部分電能，吸收大量低品位熱量，供采暖、空調(diào)或衛(wèi)生熱水使用。某多晶硅鑄錠廠房線切機(jī)需要使用12/17℃工藝?yán)鋮s循環(huán)水，冷卻循環(huán)水量：241m3/h，回收熱量為1400kW。選用一臺(tái)螺桿式水-水熱泵機(jī)組。夏季工況：熱泵機(jī)組冷凝器側(cè)采用冷卻塔，將冷卻循環(huán)水由37℃降至32℃。冬季工況：熱泵機(jī)組回收工藝循環(huán)水熱量，提供45/40℃熱水供廠房供暖。由于采用了水-水熱泵機(jī)組，回收工藝?yán)鋮s循環(huán)水，該項(xiàng)目不需設(shè)置鍋爐房等熱源，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。大容量空壓機(jī)采用的冷卻方式多為水冷，大量的熱量通過冷卻塔散發(fā)到了環(huán)境中。冬季冷卻水溫度＞10℃，一般在14℃～18℃；夏季冷卻水溫度30℃～40℃。在空壓機(jī)冷卻水系統(tǒng)加裝水源熱泵機(jī)組，對空壓機(jī)冷卻水中的熱量進(jìn)行回收，可以加熱衛(wèi)生用熱水，也可以加熱供暖熱水。

6煙氣熱回收

某光伏玻璃生產(chǎn)廠房，燃燒爐排放高溫?zé)煔猓瑹煔馀欧帕浚?1000m3/h，煙氣溫度：400℃，余熱利用后煙氣溫度：200℃，余熱回收熱量為1745kW。由于煙氣中含有酸性腐蝕性氣體，為確保設(shè)備安全，采用煙氣—水換熱器間接換熱。煙氣換熱側(cè)：進(jìn)口煙氣溫度400℃，煙氣出口溫度200℃，高空排放。水換熱側(cè)：冬季提供80/60℃熱水供采暖系統(tǒng)使用。夏季提供產(chǎn)生98/88℃熱水，作為吸收式熱泵機(jī)組的熱源，產(chǎn)生7/12℃冷凍水，供空調(diào)系統(tǒng)使用。燃?xì)忮仩t通過回收利用煙氣中水蒸氣冷凝潛熱，可以有效降低排煙熱損失，提高鍋爐效率。通常可采用冷凝式鍋爐或在煙道上加裝熱回收裝置。冷凝式鍋爐采用低溫回水來冷卻煙氣，煙氣降溫到50～70℃時(shí)，鍋爐效率可提高10%以上。煙道加裝熱回收裝置，回收煙氣熱量，可以加熱軟化水或生活用水，該裝置可用于常規(guī)燃?xì)忮仩t節(jié)能改造。

7空氣熱回收

空氣熱回收裝置是利用空氣-空氣熱交換器來回收排風(fēng)中的冷（熱）量。目前常見的有轉(zhuǎn)輪式、板式、板翅式、溶液吸收式等換熱器。(1)轉(zhuǎn)輪式換熱器處理風(fēng)量范圍：500～100000m3/h，可同時(shí)回收顯熱和潛熱，主要有以下幾種形式[3]：ET型：適用常規(guī)舒適性空調(diào)系統(tǒng)以及有濕度要求的空調(diào)系統(tǒng)，如紡織廠等。：RT型：主要回收顯熱，適用于一般工業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)。：PT型：能耐高溫，無吸濕性，只能回收顯熱，適用于印染、干燥等高溫通風(fēng)系統(tǒng)。：KT型：無吸濕性，主要回收顯熱；有較強(qiáng)的耐腐蝕性，適用于電鍍車間、電機(jī)實(shí)驗(yàn)室等。轉(zhuǎn)輪式換熱器有可能有少量滲漏，適用于排風(fēng)中不帶有害物的場合。(2)板式換熱器處理風(fēng)量范圍：250～5000m3/h，只能回收顯熱，適用于一般工業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)。:(3)板翅式換熱器處理風(fēng)量范圍：250～8000m3/h，可同時(shí)回收顯熱和潛熱，適用于一般工業(yè)通風(fēng)系統(tǒng)。:(4)溶液吸收式換熱器可同時(shí)回收顯熱和潛熱，可去除空氣中大部分的微生物、細(xì)菌和可吸入顆粒物，凈化空氣，一般在溶液調(diào)濕式空調(diào)系統(tǒng)中使用。適用于印刷廠、生物實(shí)驗(yàn)室、電子廠房等。

8結(jié)語

工業(yè)建筑暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)具體設(shè)計(jì)要求采取適合的節(jié)能措施。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注重暖通空調(diào)系統(tǒng)整體的節(jié)能，選取冷熱源設(shè)備、風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵等設(shè)備時(shí)應(yīng)選取性能滿足節(jié)能要求的產(chǎn)品，暖通空調(diào)系統(tǒng)還應(yīng)配置必要的監(jiān)測和控制系統(tǒng)。

作者：陳浮 吳花蓉 徐續(xù) 單位：陜西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 中聯(lián)西北工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 中國城市建設(shè)研究院有限公司