汽車工廠焊接車間通風方式的選擇

馮志明 張 濤 王 浩

(中國汽車工業工程有限公司，天津 300113)

0 引言

焊接工藝是汽車制造的四大工藝之一，生產工藝就決定了在生產過程中產生大量的銅煙、氧化鋅、錳煙(二氧化錳)、氧化氮、氯乙烯、臭氧、一氧化碳、電焊粉塵等污染物，導致車間內的空氣質量達不到工業企業設計衛生標準，對操作人員的身體健康產生危害。但通過通風系統的設計，就可以降低車間空氣里的污染物濃度[1-3]。隨著我國汽車產業的不斷發展，車身焊接車間的通風問題也越來越受到關注。

1 傳統的通風系統

目前,國內外汽車工廠車身焊接車間通風系統主要采用局部通風和全面通風兩種傳統的通風方式。

1.1 局部通風方式

局部通風方式能夠有效的控制污染物擴散,排風量較少。局部通風方式需要設置局部通風罩。在車身焊接車間中,有固定工作臺的手工焊接,局部通風的方式是可行的,是比較經濟的通風方式。但很多情況下,受生產過程、工藝布置及操作等條件限制,不能設置局部排風,或采用了局部排風,仍有部分有害物質在室內擴散,當有害物質的濃度超過國家標準時,應輔以自然或機械的全面排風,或采用自然或機械的全面排風將其替代[4]。

1.2 全面通風方式

根據我國《焊接作業廠房供暖通風與空氣調節設計規范》的要求，焊接作業廠房通風應在污染物放散源設置局部機械通風，當不能滿足生產工藝、職業安全健康及節能要求時，可設計全面通風或組合通風。

通常焊接車間廠房比較高大、焊接件大小不定、焊接地點不固定、焊接方式較多。污染物放散源設置局部機械通風系統比較困難或者難以實現，通常采用全面通風的方式。但是由于焊接車間比較高大，為了保證通風效果，有效的將車間內的污染物排出，就必須加大通風量，這樣通風系統的能耗就很大，運行費用很高，特別是對于設有空調系統車間，會大大增加夏季空調能耗；對于冬季需要供暖的車間,也會大大增加冬季供暖能耗。

2 置換通風方式

基于傳統的通風系統存在的問題和不足，置換通風的方式能夠在較小通風量下，可以有效改善焊接車間的空氣質量。置換通風以低速在房間下部送風，氣流以類似層流的活塞流的狀態緩慢向上移動，可以有效地將車間空氣中的污染物控制在車間的上部，使車間下部也就是操作人員的工作區域形成一個新鮮空氣湖。置換通風方式已經在新建和改造項目中進行了實際應用，并取得了良好的通風效果[5]。

2.1 單純的置換通風

置換通風具體應用形式因具體情況不同而有差異。其中較為典型的一種是車間底部設置置換風口送風，通過排風罩排風；另外一種是，車間底部設置置換送風口，由于工藝干涉，無法設置排風罩，則在車間屋面設置屋頂排風機，從而達到置換通風的效果(見圖1)，這種通風方式的優點是：

1)能形成有效的置換通風效果；2)通風管路簡單，減小風機耗電；3)不必設置單獨的風機房或者風機平臺，送風管路沿著立柱布置，基本與工藝無干涉，安裝方便；4)風機設在屋面上，風機運行噪聲基本上釋放到室外，降低風機對車間內噪聲污染；5)初投資小。雖然這種簡單的置換通風可以有效地降低焊接車間內的污染物濃度，改善車間內的空氣質量，但是車間內工人的熱舒適性較差。

2.2 置換通風+空調送風的通風方式

為了提高車間的熱舒適性，在單純置換通風的基礎上，將送風進行處理后再送入車間，見圖2。這樣一方面達到了置換通風的效果，改善了車間內的空氣質量；另一方面由于采用了空調送風，提高了車間內人員的熱舒適性。但是由于該系統全年都是全新風運行性，在冬季和夏季系統能耗很大。

2.3 置換通風+循環過濾系統的通風方式

對于設有空調系統的車間,為了減少由于通風帶來的冷熱能耗損失，在置換通風的基礎上，設置循環過濾系統。根據室外新風狀態調整新風量,在過渡季節可全新風運行。過濾器采用初效、高效過濾器,附加碳吸附方法，可以有效過濾粉塵顆粒和吸附空氣中的氣體污染物，而且活性炭通過再生可以重復使用，見圖3。這種方式除了具有置換通風的優點外，還可以有效降低車間供冷和供熱的運行能耗，而且污染物沒有直接排到室外，減少了空氣污染，由于增加了循環過濾系統所以增加了初投資，也增加了運行維護費用。

2.4 置換通風+熱回收系統的通風方式

對于新風和排風有較大溫差的焊接車間，新風與排風之間設轉輪熱回收裝置，來對新風進行預熱和預冷，再經過表冷或者加熱器達到使送風狀態滿足要求。這種通風系統沒有循環過濾系統，而是將排風經過顯熱回收后，直接排出，這樣減少了初投資和運行費用，而且對排風進行了熱回收，從而可以減少能源消耗[6]，見圖4。由于這種系統是全新風運行，采用置換通風的方式，可以有效改善焊接車間的空氣品質，提高了車間的熱舒適。但是由于采用了轉輪熱回收，會造成新風和排風之間的污染物的交叉感染。因此，實際工程中，采用這種方式的焊接車間，每個工位需加裝焊接煙塵凈化機。

3 對比分析

上述的四種通風方式綜合對比分析詳見表1。在實際工程中，在夏熱冬暖地區，部分汽車廠采用單純的置換通風的方式，為了改善工人的熱舒適性，在每個崗位上加裝工位壁扇，這種通風方式也是可以接受的。但是對于夏季高溫高濕的地區或者冬季寒冷地區，不適宜用單純的置換通風方式，送風必須經過冷卻或者加熱，通過綜合對比分析，置換通風+熱回收系統的通風方式是比較好的，但是由于采用了轉輪熱回收，會造成新風和排風之間的污染物的交叉感染。因此，實際工程中，采用這種方式的焊接車間，每個工位需加裝焊接煙塵凈化機。

表1 四種通風方式的對比分析

4 結語

首先，焊接車間采用置換通風的通風方式，能夠取得很好的通風效果，可以保證車間內的空氣質量；其次，車間采用空調送風，能大大改善車間工人的熱舒適性。最后，采用置換通風+熱回收系統的通風方式是比較節能的通風方式。在選擇通風方式時，設計者要因地制宜，根據工藝要求，合理選擇。