浅谈工业厂房的通风设计

王新宇 柴永艳

0 引言

近些年来,随着工业经济的迅速发展,企业生产能力的扩大,在技术改造过程中,造成工业厂房内的空气环境质量较差,引起操作人员不适,进而极大的影响了生产效率,因此,如何有效的改善厂房内环境已经成为一项重要的研究内容,而合理的通风设计可以将厂房内的大量余热、污浊气体和有害气体带走,在人体活动区维持一定的温度、洁净度,提高室内空气品质。通风方式一般分为自然通风、机械通风和混合通风三种形式,对厂房的通风设计,必须结合实际情况进行考虑。

1 自然通风设计应注意的问题

自然通风分为无组织自然通风和有组织自然通风,有组织自然通风是指合理安排进、排风口的位置和面积,使室外空气通过可调节的门窗、孔洞,有规律的流经生活或者作业地带的自然通风[1]。在目前的厂房自然通风设计中,还存在着一些亟待改进的问题,应重点从以下几点考虑:

1)合理设计进、排气口面积。厂房自然通风是利用厂房内外空气的温度差所形成的热压作用和室外空气流动时产生的风压作用,使厂房内外空气不断交换,形成自然通风。但由于风压作用受自然条件限制,具有多变性,无风时即无风压作用,因此不宜作为厂房自然通风的动力考虑。在厂房自然通风设计中,必须合理协调进、排气口面积,力求进气口面积不小于排气口面积,这应该是提高自然通风效果的极为重要和有效的技术措施;

2)尽量避免进气短流问题。所谓进气短流,系指由进气口进入厂房内的新鲜空气,在未进入作业区范围之前,就已经被加热而上升至天窗排气口排出室外的现象。显而易见,这样的进气,没有起到提高作业区空气质量和改善作业区热环境的作用。因此,为提高厂房自然通风效果,应尽量避免这种进气短流的现象;

3)注意解决通风天窗的飘雨问题[2]。通风排气天窗严重飘雨会给生产造成一定的损失,因此,设计中这一问题必须认真予以解决。一般常用的是矩形通风天窗,在矩形通风天窗或在天窗垂直口设挡雨板,或在天窗水平口设挡雨片,其中在水平口设挡雨片做法的通风效果或防飘雨效果较好,在工业厂房中应用比较广泛;

4)对多跨热加工厂房的自然通风设计,必须采取有效的措施。在大型钢铁企业中,有一些多跨热加工厂房,如热轧带钢厂的热卷库、热轧型钢厂的冷床区等等。这类厂房内不但散热量很大,而且是多跨。由于厂房很宽,仅靠两侧外墙进气,不但进气口面积无法满足要求,而且进气深度也远远无法达到。对于厂房中部而言,不可避免地将形成全面进气短流。此种情况下,如果不采取有效措施,只是勉强通过自然通风计算求得天窗面积,再多的天窗也难以满足要求。必须广开思路、另辟新径,采取有效措施,才是自然通风设计的出路;

5)不应忽视冷加工厂房的通风换气问题。在厂房自然通风设计中,存在一个误区,即一提到自然通风,就只是与热车间有关的事情。因冷加工厂房内不散发余热或仅散发很小的热量,使当前按热压作用进行自然通风设计计算的工作失去了依据,因而也就很少有人考虑冷加工厂房的通风换气问题。尽管厂房内散发的生产余热很小,但由于屋面辐射热和通风换气不良,导致厂房内部闷热,且油污气味令人难忍,严重影响工作人员的工作效率。而屋顶设置了采光天窗的厂房,由于部分玻璃窗扇为开启状态,起到通风换气作用,其室内热环境明显要好得多。因此,对于南方地区及北方夏热地区的冷加工厂房,除了必须设置屋面隔热层之外,设计上还必须创造良好的通风换气条件。两跨及以下厂房,可以利用高侧窗进行通风换气,多跨厂房则必须结合采光需要,设置足够的天窗,以解决通风换气及采光问题。对于规模较小的厂房,亦可采取设置通风屋脊的办法来解决通风换气问题。

2 机械送风设计应注意的问题

机械通风是指依靠风机提供的风压、风量,通过管道和送、排风口系统可以有效地将室外新鲜空气或经过处理的空气送到建筑物的任何工作场所;还可以将建筑物内受到污染的空气及时排至室外,或者送至净化装置处理合格后再予排放[3]。机械通风可以克服自然通风风压动力小的问题,受室内外条件影响较小,保证车间作业环境的正常。

多数工业厂房存在使用功能不同,建筑面积大,厂房内部工艺设备及平台分布复杂,采光窗及工业门窗数量较多,厂房以后的扩建及改建等等情况,机械通风设计时需要综合考虑各种因素,合理设置通风。在厂房机械通风设置时应主要考虑以下几个问题:

1)合理布置风机位置。对于工艺设备及管道复杂的单层厂房,普遍采用设屋顶式排风机排风,侧墙开进风百叶自然进风或者设屋顶进风机进风。对于多层厂房,可设置墙装或吊装风机送排风。如果设置侧墙开进风百叶,需要合理设置进风百叶的高度,以防止外部灰尘或雨水通过百叶进入厂房内部,因此进风百叶需作防雨防尘等措施;

2)注意进排风的短路问题。屋顶设置通风机时需要防止进排风的短路,同时除做好防水外,通风设计时可在屋顶风机上设置挡雨设施;

3)结合厂房功能设置换气次数。通风设计时应根据厂房的使用功能不同合理设置通风换气次数,对于门窗较多且常处于开启状态的厂房,需要校核门窗的漏风量对于通风的影响;

4)尽量避免管道交叉。厂房内的工艺设备及管道很多,加上建筑给排水管道及电气的桥架,往往是管路错综复杂,而通风管道尺寸较大,管路占用空间大,因此通风机设置通风管道一般较短,避免管道之间过多的干涉问题;

5)考虑相邻厂房通风换气影响。对于不同用途的厂房,厂房内的正负压要求也不同,尤其是对于某些大型工厂,不同用途厂房往往相邻设置,设计通风时需要考虑相邻厂房通风换气的相互影响。另外,设置时需要考虑此处位置的通风,可局部设置风管加强通风死角的空气流动。

3 混合通风设计应注意的问题

混合通风是指自然通风和局部机械通风相结合的通风方式。对于厂房车间来说,人员的活动区域较大,而污染源的部位相对集中和固定,采用局部排风措施与自然通风设计相结合,是厂房车间常用的通风方式。对于人员密集部位,安装局部送风设备;热量及污染物的发生源,往往有抽风机等局部排风措施,直接将废气排出室外。改善室内工作区域环境参数的同时,最大限度地减少通风能量的消耗。混合通风能充分结合自然通风节能、通风量大,以及机械通风针对性强、效率高的优点,达到单一通风系统无法实现的目的,在节能与通风效果上,都有较好的效果。在混合通风设计中应注意以下两个问题:

1)机械通风系统与自然通风系统的结合。要求在传统设计基础上,考虑应用自然通风的时间、方式和气流组织,以避免两者之间的不利干扰;

2)控制系统的设计[4]。智能控制系统是决定混合通风系统通风效果的关键因素。一个优秀的控制系统应能根据室外气候条件与设计要求实现机械通风与自然通风的转换和协调,以达到改善室内空气品质的目的。

4 结语

工业建筑一般为大跨度厂房,具有室内空间大,污染源种类较多,污染物发生量大,分布相对集中,通风需求量大等特点,对于部分特殊工艺的厂房,又需要有专业的送排风系统。因此,对于工业厂房通风的设计,必须进行综合考虑,正确选择通风方式,合理的通风设计,以达到将厂房内的污浊气体和有害气体带走,为操作人员提供良好的工作环境,进而提高生产效率的目的。

[1] 杨二英.工业厂房通风设计的探讨[J].科技资讯,2010 (33):72.

[2] 李庆福.厂房自然通风设计中应注意的几个问题[J].工业建筑,2002,32(6):25-28.

[3] 陈妙芳.建筑设备[M].上海:同济大学出版社,2002.

[4] 段双平.混合通风——一种节能环保的通风方式[J].制冷空调与电力机械,2008,29(3):69-72.