某高大工業廠房空調設計簡介

趙虹（陜西同濟土木建筑設計有限公司）

顧 靜 （中國新時代國際工程公司 ）710054

1、工程概況

    天威保變合肥變壓器廠位于合肥市開發區，是天威保變集團在合肥新建的一個大型變壓器生產基地，其中包括大型變壓器廠房、焊接廠房、小型變壓器廠房、辦公樓等多個建筑。其中大型變壓器廠房是一個集鐵心加工，線圈制造，產品裝配和試驗于一體的綜合性聯合廠房，總建筑面積約35000m2；其生產工藝先進，對產品生產環境要求高，在其中多個生產車間內都設置了空調系統，并且對潔凈程度有一定的要求。這里對該廠房的一個裝配車間的空調設計做一個簡單介紹。

    該裝配車間長193m，寬30m，柱距為12m，車間高28m，整個車間面積約5790 m2，建筑體積約162120 m3；在廠房內裝有5臺縱向移動的大型吊車。依據工藝生產需要，設計確定車間高度6m以下為工作區即空調室內參數保證區（夏季溫度≤290C，冬季溫度16~180C，相對濕度<65%），凈化要求為車間內降塵量<300mg/d。空調設計方案采用分層空調，噴口對送的方案，以實現系統節能的目的，經過計算該車間夏季空調總冷負荷為2230kW，總送風量為490000m3/h。

2、空調方式及氣流組織

    2.1  空調方式與節能

    在大多數的廠房和民用建筑中，對于大空間基本上都是采用集中式空調系統，由于空調高度不大，其基本都是按大空間全面空調考慮的。雖然這種空調方式一般都能滿足使用的要求，但是應當清楚，這種空調方式是建立在空調全負荷的條件下實現的，沒有也無法體現空調節能的意義。

    與一般廠房不同，此類廠房特點是面積大，高度高，有時還有發熱設備，夏季空調耗冷量很大，但潔凈度要求不高，一般為10萬級~百萬級。

    為了實現該車間的高大空間潔凈空調，我們必須考慮許多特殊因素，比如空調區域的劃分，系統風量的確定，潔凈要求如何保證等等。本次設計依據工藝生產要求，確定該車間內6m以下為空調區，我們只要保證該區域內的空調參數和潔凈度即可。這樣就以6m高為分界層，把整個車間空間劃分為兩個區域，車間6m以下為空調區，6m以上為非空調區域，整個車間實現了分層空調的設計。

    對于分層空調設計，以夏季工況為例，分界層以上在溫度梯度存在的情況下，隨著高度的增加，溫度也在提高，其結果是在屋面的內表面處，車間內外的溫差相對減小，從而也就相對減少了熱(冷)量的交換。在這樣一個高大空間，如果只向空調區進行空調送風，只保證空調區達到空調設計參數，而上部空間不送風，空調負荷將能大大減少。這樣在計算空調負荷的時候非空調區部分就可只計入一部分的負荷；且由于空調風量又是按保證潔凈要求的風量計算，隨著空調空間的減小，整個空調系統的風量也隨之也大大減小了。最后經過計算，得到該車間夏季空調總冷負荷為2230kW，總送風量為490000m3/h。

    2.2  氣流組織形式與節能

    同樣的氣流組織方式在空間大小不同的廠房中效果是不一樣的，所以，適用于小型廠房的送風方式在大空間潔凈廠房中效果就未必理想。

    合理的氣流組織形式不僅是取得較好空調效果的主要手段，同時，還同樣具有明顯的節能意義。

    有三種氣流組織方式可以選擇：

    1.上送下回送風方式。

    2.中送下回送風方式。

    3.下送上回送風方式。

    如采用1方式，大空間潔凈廠房的工作區往往處于污染區中，工作區上部卻是潔凈區。如采用3方式，則在工作區的操作人員有冷風感，送風口太低易造成地面塵土二次飛揚，影響潔凈區潔凈度，最終了2方案。

    本車間在平面上為南北走向，長193m，寬30m，是一個開放的大空間，空調系統風管尺寸也很大，風管和風口的布置是個需要解決的問題。由于車間結構柱是采用隔構式鋼柱的形式，柱內空間較大，本次設計充分利用了這一有利條件，把車間風管穿過結構柱內布置在東西兩側的墻上，并通過風管上均勻設置的噴口對車間進行噴口對射送風，這樣就用氣流形成一個分界層，經過計算本設計中采用V=4.5m/s的送風速度；通過這種做法我們既做到了空氣分層，又充分利用了車間空間。保證了工作區的溫度，又保證了含塵濃度。當然由于結構柱內空間是一定的，不可能穿過太大風量的風管（車間總送風量490000m3/h），設計中就在車間兩側均勻布置了13套組合式空調機組（每套機組為40000m3/h），使每套機組的風管尺寸都可以穿過結構柱。對于空調機組的布置，設計采用把機組放置在柱間4.5m高的空調平臺上，充分利用車間內的空間。空調系統的回風方式是采用在每套機組的空調平臺下做一個集中回風箱，實現一個上側送下側回的氣流組織形式。通過這樣的氣流組織，較有效地保證了空調區的送風效果。

3、空調運行與節能

    車間里這13套空調機組，有6套機組是一次回風的機組，7套為全循環式空調機組。設計把一次回風機組用來保證車間的新風和正壓，同時也承擔部分車間負荷與空氣凈化；用全循環機組來承擔車間的負荷與空氣凈化。對于空調的運行管理，平時生產時把所有空調機組都打開，保證車間空調參數；在非生產時間就可以只打開一次回風機組做值班空調用，僅維持車間正壓，保證車間的潔凈度，這樣大大節約了空調的運行費用。

4、結語

    本設計通過分層空調的設計方案，在高大廠房內實現一個區域范圍內的潔凈空調系統。采用在一定空間高度上使用噴口雙側送風的方式，用氣流形成分界層，對下層空調區域送風，既保證了空調區域的設計參數，又大大節約了空調耗能。減小了運行費用。對現在越來越多的高大廠房空調來說，采用分層空調的設計方案可以作為一種設計參考。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)