工業廠房暖通空調的節能設計探討

劉 禹，王昊魯

（海南核電有限公司，海南昌江 572733）

0 引言

隨著我國社會經濟的不斷發展，推動了我國建筑行業的蓬勃發展。在建筑工程中，存在著較大的能源消耗，這不符合當前的節能環保理念。暖通能耗占到建筑能耗總量的一半以上，因此，在建筑工程的暖通設計中，設計人員要做好節能的設計。基于此，圍繞工業廠房暖通空調的節能設計進行探討，具有重要的現實意義。

1 開展負荷計算

與民用建筑相比，工業廠房的采暖計算和制冷計算更加復雜。在工業廠房的設計中，室內空調及采暖設計溫度通常控制在26～27 ℃和14～16 ℃。因為設計溫度的差值較小，這導致部分設計人員認為工業廠房類的建筑冷暖負荷變化有限，與民用住宅沒有明顯的差別。但實際上廠房的類別不同，其負荷大小差異較大。例如，有些廠房的新風負荷較大，甚至占到總負荷量的50%以上，有些廠房要常年進行連續熱加工處理，還有些廠房因為工作人員數量較多、員工分布密集，廠房內部的發熱能量必然會不斷上升，這樣就會使空調的冷、濕負荷比例較高[1]。因此，在設計過程中設計人員應以廠房的實際生產情況為依據，科學選擇負荷計算方式、控制暖通空調的設計溫度，以達到節能的目的。

2 冷熱源的選擇

當廠區以采暖用熱為主時，或者只有采暖用熱時，可以以高溫熱水作為熱媒。如果廠區工藝系統中有較多蒸汽，也可以以蒸汽作為熱媒。如果廠區內既沒有熱水熱源也沒有蒸汽，那么那些不具有易燃危險的車間則可以采用燃氣輻射采暖，其經濟性較好。通常情況下，因為工業用電價格較高，廠房類建筑不會采用電采暖。可以根據各廠區的具體情況選擇冷源，為了達到節能的目的，也可以采用多聯機制冷機組。非嚴寒地區可以使用風冷熱泵機組，冬季制熱、夏季制冷[2]。

3 廠房大門的空氣幕裝置

為了便于生產管理，許多廠房的大門會長時間開啟，只有在下班后才會關閉，這就給了冷風侵襲的機會，從而增加了冷負荷的入侵比例，并且破壞了廠房內部的熱源維持需求。特別是在我國的東北地區，因為氣候較為寒冷、廠房內部的熱源散耗較快，可以采取設置空氣幕。在實際生產中，有些設計人員為了省事直接將大門的空氣幕與暖氣片串聯，這背離了相關的設計規范，正確的做法是在廠房大門出口處設置貫流模式的空氣幕。那些出口非常大的廠房大門，應在其上方設置裝配式的熱空氣幕，以將風口控制在大門的兩側。因為廠房大門的冷風負荷侵入較大，采用電能作為熱源會增加廠房的能耗量，熱空氣幕的熱源通常選擇蒸汽或熱水的方式[3]。

4 采暖通風空調方式的選擇

4.1 廠房的通風

工業廠房的通風有許多種，不應局限于一種通風方式：如果車間或廠房的工種相同，那么可以做全室的通風換氣，否則散熱區域可以進行排風處理，盡量減少一些不必要的通風量；如果車間或者廠房的散熱量不大，可以選用屋頂自然采光通風器的廠房設計，來實現無動力散熱排風，達到節能減排的目的；如果車間或者廠房的面積較大，僅用自然通風的方式則很難滿足通風散熱的要求。除了要滿足散熱要求外，還要滿足排煙、除塵等方面的要求。在一些化工企業中，廠房內會產生一些有毒有害的氣體，在設計這類廠房或者車間時，設計人員要先了解工藝專業，確定氣體或者煙塵的量級，而且還要了解廠房的生產規模，然后選擇局部排風凈化處理或全車間煙塵凈化[4]。廠房生產中產生的有害氣體以及煙塵，需要在氣體排放前進行凈化處理。例如，某車間長630 m、寬100 m，如果僅僅通過外墻的窗戶進行通風，顯然該車間無法滿足通風的要求，可以在廠房中間的屋頂上設置雙速風機，該風機具有排風、排煙功能。

4.2 重視散熱器的選擇

選擇散熱器時應遵循設備的實用性、經濟性和適用性的3個原則。如果車間或者廠房的負荷較大，可以選用鋼制翅片管散熱器，這種散熱器的散熱面積、散熱量較大，必要時也可增設暖風機輔助采暖。如果車間或者廠房的粉塵較多，可以選用鋼制柱式散熱器，因為一旦積累了較多的粉塵就很難去清理，這樣時間一長散熱效果就會受到影響。如果廠房或者車間有腐蝕成分，則應盡量選擇耐腐蝕性較強的散熱器。如果是廠房的輔助用房，也可以選擇鋼制柱型散熱器。如果車間的熱負荷不大，可以選用光管散熱器，這種散熱器有易清理的優點。如果企業想節省造價，那么可選用鑄鐵散熱器[5]。嚴寒地區的廠房或者車間，在條件允許的情況下可以采用地板輻射采暖。

5 全新風運行

通過新風供冷技術，也可以達到不錯的節能效果。在過渡季，可以將暖通空調系統設置為全新風運行模式，即當室外空氣低于廠房內空氣時，沿著廠房外墻布設回風型空調機組，開啟風機期間處于全新風運行模式，利用新風來達到冷卻降溫的效果，這樣可以縮短空調系統的運行時間。

6 設計過程中其他需要注意的問題

6.1 分層空調設計

對于建筑面積大、層高較高的大空間廠房，可以采用分層暖通空調的設計，即全空氣分層空調方案。當分層空調區的高度與建筑高度之比小于0.5 時，經濟效益較好。設計時可如果根據廠房內部生產機械設備高度以及氣流組織相關指標的要求，對建筑物進行上、下分層。在分層面以下的空間范圍設置為空調區，上層設置為非空調區，在上層非空調區采用機械通風（包括送風與排風），以排除建筑物上層的余熱，降低上層空調的溫度及廠房屋頂內的表面溫度。通過合理通風系統減少上層非空調區域的對流熱轉移及輻射熱轉移量，進而達到節能降耗的目的。

6.2 其他節能設計方式

也可以對工業廠房中的冷熱媒管道進行保溫設計。空間較大的廠房或車間，可以合理利用置換通風，為工作人員提供較為舒適的工作環境，還可以節省空調的運行費用。如果廠房或者車間的排風量較大，可以設置熱回收機組或進行分散設置。不過由于許多工業建筑會產生大量的粉塵污染，所以不宜使用翅片熱回收器。

在節能設計中，還有一些地方需要注意：①工業廠區內一般蒸汽熱水管道較多，穿越非采暖空間較為普遍，這些區域的熱力管道一定要給予足夠的保溫；②廠房的采暖系統與空調系統需要設置相應的溫控系統，通過其來控制整個系統的負荷輸出，并且應以廠房的負荷變化為依據進行調整；③廠房或車間的設備會產生較大噪聲的，還應做隔聲處理，以減少設備的共振。

7 結語

隨著節能環保理念的深入，節能減排與環保理念被廣泛應用在建筑工程設計之中。由于工業廠房類的建筑會產生較大的能源消耗，這就要求做好暖通空調的節能設計，如控制廠房的通風、選擇冷熱源、做好潔凈通風設計等，通過各種節能技術與手段來降低廠房的能耗，提升節能水平。