精密儀器廠房通風空調節能設計

摘 要:以某精密儀器生產廠房為例，介紹了該廠房通風空調系統的設置條件、通風空調系統形式的確定以及采取的節能措施，以期為類似廠房的通風空調設計提供參考。

關鍵詞:精密儀器廠房 通風與空調 節能設計

中圖分類號:TU83 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098x(2011)03(c)-0071-03

Ventilation Air Conditioning system Energy Saving Design for a precision instrument factory

By Wang Xuejing

(Tianjin Light Industry Design Institute)

Abstract:To take Precision Instrument manufacturing plant as an example，this letter introduces the pre condition of setting up plant Ventilation Air Conditioning system，system model selection and adopted energy saving measures，so that it can be the reference of ventilation Air Conditioning system design of similar plant.

Key words:Precision Instrument manufacturing plant;Ventilation Air Conditioning;Energy saving design

通常精密儀器生產廠房對環境溫濕度要求較高，由于廠房面積較大、空間較高，加之某些工段生產過程中產生大量余熱，致使空調能耗較大。隨著國家對工業企業節能減排要求的不斷提高，通風空調系統的節能措施已成為重要手段之一。

1 工程概況

某精密儀器生產廠房位于我國華北地區。該工程總平面布置結合廠區現狀及特定環境和生產工藝的連續性要求，將生產、辦公及附屬用房有機的組成為一體。其中綜合生產車間為兩層局部三層，建筑面積25430m2，為現澆鋼筋混凝土框架結構;動力及附屬用房建筑面積3454m2，為兩層現澆鋼筋混凝土框架結構。建筑剖面圖見圖1。

該項目建筑立面設計以現代、簡潔、明快為原則，綜合生產車間北側采用外挑玻璃雨棚和弧形玻璃幕墻，以突出建筑主體，其他部位配以帶狀條窗，體現了建筑外觀的連續性，建筑整體外墻采用淡灰色外墻涂料。通過體形的變換和內部功能的特性，使其立面既富有變化，又做到了整體統一，以充分體現現代工業建筑的風格。

2 暖通空調主要設計參數及設計特點

2.1 當地室外氣象參數

夏季:空調室外計算干球溫度33.4℃、濕球溫度26.9℃，通風室外計算溫度29℃。

冬季:采暖室外計算溫度-9℃、空調室外計算干球溫度-11℃、相對濕度53%。

2.2 室內主要設計參數

（1)溫濕度。

生產車間夏季26±2℃、相對濕度50±10%;冬季20±2℃、相對濕度50±10%;裝配車間要求恒溫恒濕，冬夏季均為25±2℃、相對濕度50±10%。

辦公區夏季26±2℃;冬季20±2℃。

（2)新風量。

生產車間采用全空氣系統一次回風形式，新風由室外引入，冬夏季送新風比例為10%，過渡季采用全新風。辦公區的新風量標準為30m3/人。

2.3 設計特點和難點

(1)廠房空間較大。

綜合生產車間主體建筑由兩部分組成，分別為:二層，局部三層，和三層。第一部分生產車間一層層高4.8m，二層層高5.1m，端部三層夾層高為3.3m;第二部分生產車間一層層高6m，二層層高4.5m，三層層高為3.9m。一層設有自動車工段、滾齒工段、夾板工段，機修及生產車間，二層設有機械車間、裝配車間、檢驗、滾齒、夾板、機修、生產車間及倉庫，三層設有生產車間及辦公用房，局部夾層為辦公及生產附屬用房。

(2)設備散熱量大。

一方面設備電功率大，散熱量大，導致空調冷負荷加大。如自動車多達435臺、滾齒機187臺，僅此兩項就消耗電功率1633.2kW;再如銑床、磨床等設備單臺電功率就達到20kW，加之機床臺數多，致使總電耗較高。另一方面某些工段在生產過程中使用加熱潤滑油，有大量余熱產生。

(3)冷熱負荷不均衡。

基于生產工藝的特點，綜合生產車間夏季冷負荷與冬季熱負荷存在嚴重不均衡現象。綜合生產車間夏季總冷負荷為3480.8kW，冬季總熱負荷為1117.4kW。因此，夏季冷負荷與冬季熱負荷的不均衡問題直接影響廠房冷熱源形式的選擇。

3 流體動力學分析

3.1 氣象風力數據

如圖2。

3.2 流體動力學分析

為進行流體動力學分析，建立了廠房氣流分析模型，確定了長450m、寬400m、高100m的測試區域模擬大氣邊界層風洞(見圖3)。建筑模型處于風洞的中心，連同控制范圍鄰近的建筑物均描述出相對位置。網格尺寸是經過仔細測試描繪出當地風力模型的，包括西北、東南、西南和東北四種主要風向。從圖3和圖4中可以看出，網格完全封閉，詳細地描述出廠房所在位置流體特征。為分析該區域流動問題共劃分了140多萬個單元。在定義的區域，全部數量的單元控制著運行時間，每一次操作的運行時間大約24h(如圖5）。

3.3 廠房自然通風模型

從圖6可以看出，通過建筑物內部產生的熱并通過天窗排出的情況。在平靜無風的日子，觀測到空氣的流動是通過煙囪效應進行的。隨著熱空氣排出建筑物，新鮮的冷空氣通過首層開啟的窗被吸入廠房。當天窗關閉后，熱空氣盤旋在加熱區域三層樓面以上4m的位置。

4 通風空調系統的節能措施

4.1 空調系統形式

生產車間采用一次回風全空氣系統形式。空調機組置于專門的空調機房內，經過濾、冷卻(加熱)等處理后的空氣由敷設于車間頂部的送風管道送入車間，氣流沿樓板送至工作區，回風直接回至空調機房。氣流組織形式為上送上回。新風由室外引入，冬夏季送新風比例為10%，過渡季采用全新風，電動天窗排風(如圖7）。

車間辦公區采用立柜式空氣處理機系統形式，新風量按30m3/人。

4.2 新風的采集

生產車間新風采自廠區內綠化帶，由于新風采集口位于樹蔭和草坪中，經位于車間地下設備間內的風道輸送至空調機組。夏季采集到的新風溫度比室外干球溫度低5℃，可大大減少新風冷負荷，降低了空調能耗。

4.3 熱回收系統

生產車間由于某些工段在生產過程中使用加熱的潤滑油，有大量余熱產生，空調系統分區域設置。對于有余熱產生的車間，冬季以送新風為主，回風先經油捕集器處理后通過顯熱回收裝置加熱新風，實現節能的目的，顯熱回收效率可達70%以上。

5 結語

工業建筑因其生產工藝對空氣環境的要求，加之體量大，能耗也大，因此在節能方面大有可為。廠房設計應該以綠色、節能、環保的工業建筑為主導理念，在供暖、通風及空調系統的節能設計方面作了一些有益的探索，為類似工業建筑的設計提供借鑒。

參考文獻

[1]陸耀慶.實用空調設計手冊[M].2版.北京:中國建筑工業出版社，2008.

[2]GB50019-2003采暖通風與空氣調節設計規范[S].北京:中國計劃出版社，2004.

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文