從節(jié)能角度看大跨度廠房的采光通風(fēng)

楊士喆 劉江燕

【摘 要】廠房的通風(fēng)采光設(shè)計(jì)方案，以節(jié)能降耗和改善作業(yè)環(huán)境為目標(biāo)，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的廠房結(jié)構(gòu)，安裝節(jié)能的通風(fēng)設(shè)備，進(jìn)一步降低能耗。

【關(guān)鍵詞】節(jié)能角度；大跨度廠房；采光通風(fēng)

一、前言

隨著全球變暖，環(huán)境的惡化，能源的過(guò)度消耗，都促使國(guó)家乃至我們每一個(gè)人去關(guān)注節(jié)能減排，綠色環(huán)保的問(wèn)題。為此國(guó)家提出了又好又快發(fā)展的號(hào)召，并采取了一系列措施，最終實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

二、大跨度廠房節(jié)能的簡(jiǎn)介

目前，大跨度廠房大都采用輕鋼架彩鋼板制造，相應(yīng)的屋頂照明和通風(fēng)采用自然采光面板和無(wú)動(dòng)力通風(fēng)系統(tǒng)，以滿足節(jié)能，重量輕，短的要求建設(shè)期。無(wú)動(dòng)力的自然通風(fēng)系統(tǒng)利用建筑物內(nèi)自然產(chǎn)生的熱能或外部風(fēng)力吸入建筑物下部的新鮮空氣，并將室內(nèi)污染空氣分散到屋頂通風(fēng)系統(tǒng)的頂部。自然通風(fēng)系統(tǒng)提供更多優(yōu)點(diǎn)：節(jié)能；安靜無(wú)震動(dòng)；低維護(hù)率；低成本。

無(wú)動(dòng)力自然通風(fēng)系統(tǒng)的主要組成部分是自然通風(fēng)裝置。自然通風(fēng)裝置的通風(fēng)效率與室內(nèi)外的溫差不同，風(fēng)量比與通風(fēng)機(jī)的位置和室外風(fēng)速成正比。三者的數(shù)值越大，通風(fēng)效果越好。為提高自然通風(fēng)效率，必須選擇廠區(qū)進(jìn)行通風(fēng)換氣，以增加室外風(fēng)速和溫差；植物通風(fēng)口的人口一般是一面墻窗和門洞，其位置與呼吸機(jī)之間的高度可從窗戶的設(shè)置進(jìn)行調(diào)整。大型空間設(shè)備的高度通常較大，并且側(cè)壁可以設(shè)置有兩排或更多排窗口，使得最下一排可以設(shè)置為進(jìn)氣口以增加其與呼吸機(jī)之間的高度，并且上部窗口被設(shè)置為固定窗口僅用于照明。

三、大跨度廠房節(jié)能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）屋面結(jié)構(gòu)比較

屋面形式的確定對(duì)廠房節(jié)能效果有非常大的影響，如圖1為大跨度廠房?jī)煞N屋面形式的剖面圖。廠房的長(zhǎng)是174米，寬144米，邊柱頂標(biāo)高為7.2米，廠房上部中間為空調(diào)、變電室等設(shè)備通廊。圖中方案一的屋面形式采用的是單屋脊形式，方案二采用的是多屋脊形式。

第一個(gè)工廠的設(shè)計(jì)首先必須滿足生產(chǎn)過(guò)程的需要。大跨度工廠有兩個(gè)主要生產(chǎn)流程，即機(jī)械加工和組裝測(cè)試。加工設(shè)備中使用的桁架機(jī)械手的高度為6.0米，這意味著電力線和空調(diào)供應(yīng)管道等各種公用工程管道的安裝高度應(yīng)為6.0米或更高。根據(jù)工藝布局，內(nèi)外部物流和配套設(shè)施，確定了長(zhǎng)174米，寬144米，高7.2米的廠房的長(zhǎng)度，寬度和有效使用高度，該列。

第二工廠的初期建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)維護(hù)成本也是決定工廠房屋結(jié)構(gòu)的重要因素。如方案1和方案2的橫截面圖所示，陰影的下部是工廠的有效截面面積，Sa=174×7.2，Sa=1238.4平方米。根據(jù)工廠的排水要求，工廠建筑表面的坡度設(shè)計(jì)為5%。

方案一陰影面積Sb=424.8㎡，方案二陰影面積Sc=171.7㎡，方案一剖面面積為S1=Sa+Sb=1663.2㎡（不含廠房上部通廊），方案二面積S2=Sa+Sc=1410.1㎡。由此可計(jì)算出方案一的廠房體積V1=S1×144≈239500m3，方案二廠房體積V2=S2×144≈203054m3。通過(guò)以上的簡(jiǎn)單計(jì)算可得知方案一比方案二的廠房體積大約36446m3。

我們?cè)O(shè)置工廠將每小時(shí)換氣次數(shù)改為每小時(shí)2次。這意味著方案1的通風(fēng)量應(yīng)該比方案2的通風(fēng)量多7.3萬(wàn)m3/h。這表明采用方案2可以在滿足工藝要求時(shí)大大減少工廠建筑物的數(shù)量。隨著有效量的增加，相應(yīng)工廠的制冷和制熱能耗也將大大降低。方案2可以減少初始投資和運(yùn)營(yíng)成本。

屋頂由夾在100厚超細(xì)玻璃棉氈隔熱層和輕質(zhì)屋頂之間的雙層鋼板制成。雙層鋼板75-100超薄玻璃棉氈，隔熱滿足節(jié)能要求。同時(shí)，在屋頂設(shè)置照明窗，以便在建筑物內(nèi)照射足夠的光線，使工廠內(nèi)的白天照明可以使用自然光，從而大大節(jié)省照明電力。

（二）廠房建筑采暖通風(fēng)的節(jié)能設(shè)計(jì)

1.與屋脊垂直（與屋面同向平行）的自然通風(fēng)器。目前傾向于替換其他類型的通風(fēng)器，因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：平行于屋頂，降低風(fēng)壓和強(qiáng)風(fēng)侵入F.R.P.照明面板獨(dú)立施工，無(wú)泄漏問(wèn)題。輕便透氣一體成型，成本低，效果好。鋼結(jié)構(gòu)易于制造，現(xiàn)有工廠可立即建造。美麗的外觀，優(yōu)秀的整體。靈活的屋頂布局，多種設(shè)置。安裝的整體組合，維修率低。該通風(fēng)器是國(guó)內(nèi)新一代產(chǎn)品，在國(guó)外屬于成熟技術(shù)。

2.與屋脊平行的自然通風(fēng)器。該通風(fēng)器具有廣泛的應(yīng)用范圍，因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟，種類繁多，選擇性強(qiáng)。輕便透氣一體成型，成本低，效果好。鋼結(jié)構(gòu)易于制造，現(xiàn)有工廠可立即建造。站在山脊上方，空氣壓力增加，便于通風(fēng)。

但它并不完美，首先它只能位于山脊，這意味著為了達(dá)到大型太空植物的通風(fēng)要求，有時(shí)需要將屋頂設(shè)計(jì)成多個(gè)屋頂（鋸齒）以增加通風(fēng)器的長(zhǎng)度和這將使屋頂排水復(fù)雜化；固定螺栓的方式是埋葬隱患；當(dāng)下雨時(shí)，它將從通風(fēng)的天窗流向建筑物。

3.點(diǎn)式設(shè)置的渦輪通風(fēng)器。在風(fēng)電帶動(dòng)下，特別是風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，其特點(diǎn)是：全天候運(yùn)行；高靈敏度：工廠內(nèi)的任何微風(fēng)或熱空氣都可以驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)排氣裝置。噪音防護(hù)：無(wú)噪音的安靜操作、耐用，維護(hù)率低，采用日本制造的不銹鋼高級(jí)軸承，不銹鋼主支撐和穩(wěn)定支撐，無(wú)潤(rùn)滑和腐蝕，不易生銹變形，經(jīng)久耐用，維護(hù)率低。緊湊美觀的外觀。

四、結(jié)束語(yǔ)

在大跨度廠房選址時(shí)充分考慮到采光、通風(fēng)等問(wèn)題，并合理利用廠房屋頂結(jié)構(gòu)及天窗，充分利用光能、風(fēng)能節(jié)能減排，在設(shè)計(jì)廠房時(shí)多采用節(jié)能減排的設(shè)備，保證大跨度廠房綠色環(huán)保的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)。

【參考文獻(xiàn)】

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[2]汪成林等，鋼結(jié)構(gòu)廠房性能及其施工工藝，科技創(chuàng)業(yè)家，2016，（11）：22