淺談工業(yè)廠房的通風設計

王新宇 柴永艷

0 引言

近些年來,隨著工業(yè)經濟的迅速發(fā)展,企業(yè)生產能力的擴大,在技術改造過程中,造成工業(yè)廠房內的空氣環(huán)境質量較差,引起操作人員不適,進而極大的影響了生產效率,因此,如何有效的改善廠房內環(huán)境已經成為一項重要的研究內容,而合理的通風設計可以將廠房內的大量余熱、污濁氣體和有害氣體帶走,在人體活動區(qū)維持一定的溫度、潔凈度,提高室內空氣品質。通風方式一般分為自然通風、機械通風和混合通風三種形式,對廠房的通風設計,必須結合實際情況進行考慮。

1 自然通風設計應注意的問題

自然通風分為無組織自然通風和有組織自然通風,有組織自然通風是指合理安排進、排風口的位置和面積,使室外空氣通過可調節(jié)的門窗、孔洞,有規(guī)律的流經生活或者作業(yè)地帶的自然通風[1]。在目前的廠房自然通風設計中,還存在著一些亟待改進的問題,應重點從以下幾點考慮:

1)合理設計進、排氣口面積。廠房自然通風是利用廠房內外空氣的溫度差所形成的熱壓作用和室外空氣流動時產生的風壓作用,使廠房內外空氣不斷交換,形成自然通風。但由于風壓作用受自然條件限制,具有多變性,無風時即無風壓作用,因此不宜作為廠房自然通風的動力考慮。在廠房自然通風設計中,必須合理協調進、排氣口面積,力求進氣口面積不小于排氣口面積,這應該是提高自然通風效果的極為重要和有效的技術措施;

2)盡量避免進氣短流問題。所謂進氣短流,系指由進氣口進入廠房內的新鮮空氣,在未進入作業(yè)區(qū)范圍之前,就已經被加熱而上升至天窗排氣口排出室外的現象。顯而易見,這樣的進氣,沒有起到提高作業(yè)區(qū)空氣質量和改善作業(yè)區(qū)熱環(huán)境的作用。因此,為提高廠房自然通風效果,應盡量避免這種進氣短流的現象;

3)注意解決通風天窗的飄雨問題[2]。通風排氣天窗嚴重飄雨會給生產造成一定的損失,因此,設計中這一問題必須認真予以解決。一般常用的是矩形通風天窗,在矩形通風天窗或在天窗垂直口設擋雨板,或在天窗水平口設擋雨片,其中在水平口設擋雨片做法的通風效果或防飄雨效果較好,在工業(yè)廠房中應用比較廣泛;

4)對多跨熱加工廠房的自然通風設計,必須采取有效的措施。在大型鋼鐵企業(yè)中,有一些多跨熱加工廠房,如熱軋帶鋼廠的熱卷庫、熱軋型鋼廠的冷床區(qū)等等。這類廠房內不但散熱量很大,而且是多跨。由于廠房很寬,僅靠兩側外墻進氣,不但進氣口面積無法滿足要求,而且進氣深度也遠遠無法達到。對于廠房中部而言,不可避免地將形成全面進氣短流。此種情況下,如果不采取有效措施,只是勉強通過自然通風計算求得天窗面積,再多的天窗也難以滿足要求。必須廣開思路、另辟新徑,采取有效措施,才是自然通風設計的出路;

5)不應忽視冷加工廠房的通風換氣問題。在廠房自然通風設計中,存在一個誤區(qū),即一提到自然通風,就只是與熱車間有關的事情。因冷加工廠房內不散發(fā)余熱或僅散發(fā)很小的熱量,使當前按熱壓作用進行自然通風設計計算的工作失去了依據,因而也就很少有人考慮冷加工廠房的通風換氣問題。盡管廠房內散發(fā)的生產余熱很小,但由于屋面輻射熱和通風換氣不良,導致廠房內部悶熱,且油污氣味令人難忍,嚴重影響工作人員的工作效率。而屋頂設置了采光天窗的廠房,由于部分玻璃窗扇為開啟狀態(tài),起到通風換氣作用,其室內熱環(huán)境明顯要好得多。因此,對于南方地區(qū)及北方夏熱地區(qū)的冷加工廠房,除了必須設置屋面隔熱層之外,設計上還必須創(chuàng)造良好的通風換氣條件。兩跨及以下廠房,可以利用高側窗進行通風換氣,多跨廠房則必須結合采光需要,設置足夠的天窗,以解決通風換氣及采光問題。對于規(guī)模較小的廠房,亦可采取設置通風屋脊的辦法來解決通風換氣問題。

2 機械送風設計應注意的問題

機械通風是指依靠風機提供的風壓、風量,通過管道和送、排風口系統(tǒng)可以有效地將室外新鮮空氣或經過處理的空氣送到建筑物的任何工作場所;還可以將建筑物內受到污染的空氣及時排至室外,或者送至凈化裝置處理合格后再予排放[3]。機械通風可以克服自然通風風壓動力小的問題,受室內外條件影響較小,保證車間作業(yè)環(huán)境的正常。

多數工業(yè)廠房存在使用功能不同,建筑面積大,廠房內部工藝設備及平臺分布復雜,采光窗及工業(yè)門窗數量較多,廠房以后的擴建及改建等等情況,機械通風設計時需要綜合考慮各種因素,合理設置通風。在廠房機械通風設置時應主要考慮以下幾個問題:

1)合理布置風機位置。對于工藝設備及管道復雜的單層廠房,普遍采用設屋頂式排風機排風,側墻開進風百葉自然進風或者設屋頂進風機進風。對于多層廠房,可設置墻裝或吊裝風機送排風。如果設置側墻開進風百葉,需要合理設置進風百葉的高度,以防止外部灰塵或雨水通過百葉進入廠房內部,因此進風百葉需作防雨防塵等措施;

2)注意進排風的短路問題。屋頂設置通風機時需要防止進排風的短路,同時除做好防水外,通風設計時可在屋頂風機上設置擋雨設施;

3)結合廠房功能設置換氣次數。通風設計時應根據廠房的使用功能不同合理設置通風換氣次數,對于門窗較多且常處于開啟狀態(tài)的廠房,需要校核門窗的漏風量對于通風的影響;

4)盡量避免管道交叉。廠房內的工藝設備及管道很多,加上建筑給排水管道及電氣的橋架,往往是管路錯綜復雜,而通風管道尺寸較大,管路占用空間大,因此通風機設置通風管道一般較短,避免管道之間過多的干涉問題;

5)考慮相鄰廠房通風換氣影響。對于不同用途的廠房,廠房內的正負壓要求也不同,尤其是對于某些大型工廠,不同用途廠房往往相鄰設置,設計通風時需要考慮相鄰廠房通風換氣的相互影響。另外,設置時需要考慮此處位置的通風,可局部設置風管加強通風死角的空氣流動。

3 混合通風設計應注意的問題

混合通風是指自然通風和局部機械通風相結合的通風方式。對于廠房車間來說,人員的活動區(qū)域較大,而污染源的部位相對集中和固定,采用局部排風措施與自然通風設計相結合,是廠房車間常用的通風方式。對于人員密集部位,安裝局部送風設備;熱量及污染物的發(fā)生源,往往有抽風機等局部排風措施,直接將廢氣排出室外。改善室內工作區(qū)域環(huán)境參數的同時,最大限度地減少通風能量的消耗?；旌贤L能充分結合自然通風節(jié)能、通風量大,以及機械通風針對性強、效率高的優(yōu)點,達到單一通風系統(tǒng)無法實現的目的,在節(jié)能與通風效果上,都有較好的效果。在混合通風設計中應注意以下兩個問題:

1)機械通風系統(tǒng)與自然通風系統(tǒng)的結合。要求在傳統(tǒng)設計基礎上,考慮應用自然通風的時間、方式和氣流組織,以避免兩者之間的不利干擾;

2)控制系統(tǒng)的設計[4]。智能控制系統(tǒng)是決定混合通風系統(tǒng)通風效果的關鍵因素。一個優(yōu)秀的控制系統(tǒng)應能根據室外氣候條件與設計要求實現機械通風與自然通風的轉換和協調,以達到改善室內空氣品質的目的。

4 結語

工業(yè)建筑一般為大跨度廠房,具有室內空間大,污染源種類較多,污染物發(fā)生量大,分布相對集中,通風需求量大等特點,對于部分特殊工藝的廠房,又需要有專業(yè)的送排風系統(tǒng)。因此,對于工業(yè)廠房通風的設計,必須進行綜合考慮,正確選擇通風方式,合理的通風設計,以達到將廠房內的污濁氣體和有害氣體帶走,為操作人員提供良好的工作環(huán)境,進而提高生產效率的目的。

[1] 楊二英.工業(yè)廠房通風設計的探討[J].科技資訊,2010 (33):72.

[2] 李慶福.廠房自然通風設計中應注意的幾個問題[J].工業(yè)建筑,2002,32(6):25-28.

[3] 陳妙芳.建筑設備[M].上海:同濟大學出版社,2002.

[4] 段雙平.混合通風——一種節(jié)能環(huán)保的通風方式[J].制冷空調與電力機械,2008,29(3):69-72.