工業廠房特種工藝間通風空調技術研究

李俠

（中航工業西航 基建技改部，陜西 西安  710021）

    引言

    在常規的工業廠房中，經常存在一些特殊工藝加工制造間，由于其生產工藝的特殊性，在生產過程中會產生大量有害氣體或粉塵，因此必須設計通風系統，將有害氣體及粉塵排至室外，以確保室內生產環境滿足勞動衛生標準。同時，隨著科學技術迅速發展，人民生活普遍提高，此類以往只有通風要求的特種工藝間，近年來亦增加空調制冷方面的要求。因此在通風空調設計中，必需將通風與空調這兩類相互制約的系統有機結合在一起，才能做到既遵循國家建筑節能要求，又保證室內生產環境滿足工藝要求及勞動衛生標準。

    一、特種工藝間空調系統的特殊性                        

    1.空調系統采用全新風系統                       

    由于在生產過程中會產生大量有害氣體、蒸汽或粉塵，室內空氣不能循環使用，從保證室內生產環境滿足勞動衛生標準方面考慮，空調系統必須采用全新風系統，即將室內有害氣體全部排出，空調系統全部使用室外新風。

    2.全新風系統的優缺點

    與通常的一次回風或末端處理空調系統相比較，全新風系統的優點：由于未循環使用室內被污染的空氣，而是全部利用室外新風，因此室內衛生條件較好；缺點：當采用前述的空調系統時，系統的新風量為總風量的10%-15%。而采用全新風系統時，系統處理的全部為新風，系統的新風負荷要比前述空調系統大得多，因此系統能耗偏高。

    二、特種工藝間通風系統對空調系統的影響

1.通風系統對空調系統冷（熱）負荷的影響

    特種工藝間的通風系統主要為局部排風系統。由于要將有害物或粉塵及時從發生源收集并排除，因此此類系統的排風速度偏高，排風量較大，造成與通風系統同時運行的空調系統冷、熱損失嚴重，不利于系統節能。

2.通風系統對空調系統氣流組織的影響

    空調系統氣流組織是保證室內溫度梯度均衡的重要因素。由于通風系統的排風速度高，通常會在局部排風罩周邊區域形成負壓區，造成空調系統的送風氣流還未流經工人的工作區域，就被排風系統排掉，因此空調系統的氣流在室內難以形成有組織環路，影響系統的運行效果。

    三、探究特種工藝間通風空調系統有機結合的有效途徑                                 

    1.通風系統的優化

    如何做到既保證通風除塵系統的運行效果，又能盡量減小對空調系統的影響，關鍵在于通風系統的風管布置及風速控制。首先，在通風系統風管布置時，為降低風管的最小風速，枝狀風管宜垂直或傾斜布置，必須水平布置時，風管不宜過長。同時，支風管應盡量從側面或上面與主風管連接，三通的夾角應在15°-30°之間，以確保局部阻力最小。其次，通風系統的風速宜采用規定的最小風速，根據選定的經濟風速，合理確定密閉罩、系統支、干風管尺寸，以及通風除塵設備的總風量。通過上述措施的控制，可將通風系統對空調系統的影響降至最低。

    2.空調系統氣流組織的優化

    為了減小通風系統對空調系統氣流組織的干擾，空調系統的氣流組織采用崗位（噴口）送風方式，送風口采用球型旋轉風口，通過合理布置空調送風管，將送風口直接布置于工作崗位側上方處，使噴口與水平面保持一個向下的傾斜角β，對于夏季冷射流β=0-12°，冬季熱射流β＞15°。此種氣流組織的特點：送風速度高，射程長，工作區域溫度場、速度場分布均勻，可以有效地避免冷、熱空氣還未流經工作區域，就被排風系統排掉的情況發生。同時，由于選用的球型旋轉風口內圓柱噴口與轉動球體相連接，因此該風口既能調節氣流方向，又能調節送風量，亦有效的保證了工作崗位區域的氣流組織環路。

    3.重點加強全新風空調系統的節能措施

   （1）優化全新風系統總風量的計算

a 加大送風溫度差，減小送風量

由于特種工藝間的空調系統屬舒適性空調，無恒溫恒濕精度要求，因此可適當加大送風溫度差，來減小系統的總送風量。正常的空氣處理流程為：將室外新風經空氣冷卻器冷卻減濕處理到機器露點L（L一般位于相對濕度ф=90-95%線上），再從加熱到送風狀態點O送入房間，吸收房間的余熱余濕后變為室內狀態N。如果要加大送風溫差，則必須將送風狀態點O沿著熱濕比線ε適當下調，使送風狀態點O與室內狀態點N的距離加大，根據如下計算公式可知，送風量則相應減少。送風量的計算公式：G=Q/(iN-iO)其中G—送風量 (kg/s) Qx—冷負荷（KW）iN—室內狀態N的焓值（KJ/kg）iO—送風狀態O的焓值（KJ/kg）

焓濕圖

    加大送風溫差，其實質是通過加大室內狀態N與送風狀態O的焓值差（即提高iN-iO的差值），進而減小送風量G，實現節省投資與能耗的目的。

b 全新風系統總風量與通風系統排氣量的比較與細化

    在進行全新風系統總風量計算時，考慮空調系統冷、熱負荷的同時，必須結合通風系統排氣量進行核算。由于房間內產生有害氣體，為避免污染相鄰房間，新風量應小于排風量，才能保證房間為負壓。通過對消除新風、圍護結構及設備冷、熱負荷所需風量與保證房間負壓風量的核算與比較，最終確定全新風系統總風量。

   （2）空調設備選型優化

    在選擇制冷機時，力爭選取COP值較高的冷（熱）水機組。制冷機的性能系數通常以COP表示（COP=產冷量（KW）/制冷系統的軸功率（KW）），它標志著制取單位冷（熱）量所需消耗的能量，是評價機組節能性能優劣的主要指標。通過對水冷、風冷、蒸發冷卻式機組的比較，水冷式機組COP值最高，蒸發冷卻式機組其次，風冷冷卻機組COP值最低。由于水冷機組需要配套龐大的冷卻水系統，因此初投資比風冷和蒸發冷卻式機組高出很多。

    蒸發冷卻式機組的冷凝器是蒸發式冷凝器，其特點是利用水的汽化帶走氣態制冷劑在冷凝器中放出的熱量，因此該種機組的冷卻水只是補給散失的水量，一般只是水冷式的1/25～1/50。蒸發冷卻式機組的傳熱系數比風冷冷凝器大，機組體積和質量比風冷式小，機組的COP大于風冷式。蒸發冷卻式機組不需要一套龐大的冷卻水系統，從經濟、節能雙方面權衡考慮，采用蒸發冷卻式機組最優。

    結束語

    通過對工業廠房特種工藝間通風空調系統存在問題的分析，重點從降低通風系統對空調系統的影響、優化空調系統氣流組織及加強全新風空調系統節能措施三方面著手，解決了特種工藝間空調系統工作區域溫度場、速度場分布不均勻，系統冷（熱）損失嚴重，能耗偏高等問題，對于如何將此類特種工藝間通風與空調系統有機結合，同時滿足建筑節能要求，提供了全新的思路與方法。

 (本文來源：陜西省土木建筑學會   文徑網絡設計項目投資中心：劉紅娟 尹維維 編輯  劉真 文徑 審核)