齐轨道装备公司方圆分公司厂房暖通设计

高凤枝

摘要：文章结合高大厂房的特点介绍了工程概况及暖通设计，包括供热系统热源、散热器和热风系统及通风系统的选择、散热器采暖系统和热风系统的自动控制和节能方案等，为位于严寒地区高大厂房的采暖通风设计提供了散热器采暖系统作为值班采暖、射流热风采暖系统作为工作时间的热量补充，并对热风系统进行自动控制和间歇运行以达到节能舒适的技术路线和思路。

关键词：高大厂房；散热器供热系统；射流热风系统；自然通风；自动控制

中图分类号：TU831 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）02-0019-02

高大厂房建筑高度高、跨度大、空间大、热负荷大，尤其是严寒地区，热负荷极大，设备布置紧凑，占用位置多，给散热器采暖系统的布置和设计造成极大的难度，需要我们深入研究和探讨。同时越来越被重视的节能环保和绿色建筑等对暖通设计要求都提出了前所未有的挑战，所以对散热量大的高大厂房暖通设计的方案选择的研究比较迫切。

本文通过对齐轨道装备公司方圆分公司新建厂房的暖通设计实例的分析，给出了高大厂房的暖通系统的方式和节能控制方式，为高大厂房的暖通设计提供了设计思路和参考。

1 工程简介

方圆公司新建厂房项目位于黑龙江省齐齐哈尔市齐轨道装备公司厂区内，是齐轨道装备公司重载快捷提升改造项目之一，属于机械加工厂房，建筑面积14071.7m2，单层建筑，建筑高度14m，属丁戊类厂房，防火等级二级。

本项目建成后为公司年产10000辆160km/h快速80t级重载铁路货车提供支持。

2 设计参数

2.1 气候条件及室外设计参数

齐齐哈尔市属北方严寒地区，冬长夏短，全年采暖期达半年以上（240天）。年平均温度3.2℃，极端最高温度40.1℃，极端最低温度-39.5℃室外计算（干球）温度。冬季：采暖-25℃，空调-28℃，通风-20℃；夏季：通风27℃；室外最冷月平均相对湿度71%，室外最热月平均相对湿度73%。冬季最多风向及频率风向NW频率16%，夏季最多风向及频率风向N频率11%，全年最多风向及频率风向NW频率11%，室外风速冬季平均

2.8m/s，夏季平均3.2m/s。

2.2 室内设计参数

厂房冬季采暖干球温度12℃，附房休息室18℃，附房更衣室25℃，厕所12℃，工具间、作业间15℃，恒温控制室22℃，夏季工作地点温度32℃，夏季休息室温度26℃～30℃。

3 设计难点及解决办法

3.1 厂房跨度大、举架高、热负荷大，可设置散热器的位置少

厂房长153.9m，宽81.94m，建筑高度14m，空间大，热负荷1256kW，每平方米热负荷达到90W，需要的散热器多。但可设置散热器的墙面少，厂房内设备多，占用的位置多。可设置的散热器散热量远远不够，靠散热器采暖远远达不到厂房温度要求。故只能在外墙双排布置散热器，同时在中间柱子3.5m高度上布置熱风系统补充散热器的不足。

3.2 附房功能多，温度要求不一

附房内设有休息室、更衣室、厕所、恒温控制室等，尤其恒温控制室常年要求22℃，单纯的采暖系统不能满足附房的温度要求，所以设计了冬季供热、夏季空调的方案。

3.3 绿色建筑、节能环保要求高

近几年来，节能、环保、绿色建筑的要求越来越高。尤其是暖通专业是耗能较大的专业，也是最有可为的专业。为了实现节能、环保、绿色建筑的要求，在设计中厂房采用了不耗能的自然通风，只有卫生间因为自然通风无法满足卫生要求，采用了局部的机械通风和自然通风的复合通风。供热系统采用了温度自动控制和间歇运行的模式，从而降低了能源消耗和运行费用。

3.4 公司热源的热媒温度低，热风系统换热效率低

公司自设锅炉房集中供应厂区车间及办公等辅助设施采暖，热媒参数是80℃/60℃，把热风系统暖风机内管道材质由不锈钢改为传热效率高的紫铜管。

4 热源

公司自设锅炉房集中供热，采暖期间第一锅炉房1#、2#、3#炉供厂内西厂区采暖，总额定热功率为42MW，目前锅炉房供热还有一定富裕。新建厂房采暖管道就近接入热网系统，热风系统也采用这个热源。此热源热媒额定参数是95℃/70℃，但是该公司质调节曲线定为80℃/60℃，故取热媒参数为80℃/60℃。

5 厂房暖通设计

采暖方案为：经过计算，热负荷是1256kW，其中包含厂房平均每小时0.5次通风换气热损失。根据热负荷的计算结果，在厂房周围的外围护结构加装双层3m长钢制高频焊螺旋翅片管散热器LTGPC89-6型2×81组。作为值班采暖，在中间柱子3.5m高位置上风口方向南北间隔布置16台吊顶式射流空调机组，作为工作时间的补充。

通风方案为：厂房利用窗户和天窗自然通风，卫生间利用局部的机械通风和自然通风的复合通风方案。在房顶设D200吸顶式换气扇。

5.1 采暖设计中的散热器选择

由于厂房举架高、跨度大，又处于严寒ⅠB地区，热负荷极大，达到1256kW，每平米热负荷达到90W，需要散热器片数极多。根据现在市场上散热器的种类，散热量大而且美观的是钢制六柱型散热器，但这种散热器价格高，质量良莠不齐，采购不好，就会造成泄漏、崩裂，使用寿命低，该公司以前发生过崩裂事件，所以该公司极力反对用这种散热器，只好选择钢制高频焊螺旋翅片管散热器（该公司的分公司生产这种散热器，质量极好、价格也比较低，方圆公司厂房购置费节约50万元）。在厂房周围的外围护结构加装3m长LTGPC89-6型钢制高频焊螺旋翅片管散热器，但只能装81组，散热量能达到486kW，厂房温度只能达到-11℃。所以采用双层布置，可装2×81组，散热量可达到880kW，厂房温度可达到2℃～3℃，将这部分散热器作为值班采暖。

5.2 采暖设计中热风系统选择

散热器采暖系统散热量达到880kW，还差376kW。由于厂房设备和立面位置限制，考虑到此厂房内无烟尘和粉尘污染，并且工艺上对风速没有严格要求，采用16台吊顶式射流空调机组挂在中间柱子3.5m高位置上，散热量可达到480kW，作为工作时间的补充。设计中将16台吊顶式射流空调机组风口南北方向间隔布置，使到气流组织均匀、温度均匀，增强操作人员的舒适感。由于热源热媒参数为80℃/60℃，为了提高换热效率，将射流空调机组的钢管换热器更换为铜管串片。为了进一步提高操作人员的舒适感，把风口做成可旋转角度、可手动调节的可调风口。为了达到降低噪声，达到噪声环境标准，采用低噪声风机，送风口A声级控制在50dB以下，远远低于《声环境质量标准》3类标准要求的65dB。通过以上改进和设计，解决了散热器采暖散热量不够，达不到厂房温度的问题。而且射流空调机组夏季可用作厂房通风，如果利用7℃冷媒运行，还能对厂房降温通风，可以一举多得。

5.3 采暖設计中供热管网与热力入口

新建厂房采暖管道从公司热网就近接入，供暖形式采用上供上回同程式。设计中选择了双入口，即热风系统和散热器系统的供回水管道在热力入口处分开设置。原因是热风系统和散热系统运行方式和运行时间不同，为了便于调节和互不影响而选择了双入口。

6 供热系统的自控和节能

6.1 自控方式

6.1.1 散热器系统自控方式。由于散热器系统只能使厂房温度达到2℃～3℃，不进行温度控制。只利用平衡阀、调节阀对各环路系统进行平衡控制和利用三通控制阀对各附房房间温度控制。

6.1.2 热风系统自控方式。由于热风系统能使室内空气强制对流，空气循环快，温度上升迅速，与自控和间歇运行模式相结合，为热风系统自动控制创造了有利条件。

设计中热风系统采用中央控制和间歇运行方式。把16台射流机组分成4个环路，在生产时间厂房温度低于5℃时，启动一个环路，如果温度低于12℃，再启动一个环路系统，直到12℃，当高于12℃自动关闭一个环路。在休息时间，厂房温度控制在5℃，低于5℃启动一个环路，高于时关闭，采用这种间歇式供热。

6.2 节能环保、绿色建筑

6.2.1 热风系统节能环保。热风系统节能表现在两个方面：一是热风系统采用室内空气循环，减少了加热冷风的热负荷，从而降低能源消耗。二是热风系统自动控制与间歇运行方式，减少供暖热负荷。两项加起来可节约30%，每个采暖期可节约606t标煤，减排32t二氧化硫，节约59.67万元的消耗和运行费用。

6.2.2 通风系统节能环保、绿色建筑。在设计中厂房采用了绿色方案—不耗能的自然通风，只有卫生间因为自然通风无法满足卫生要求，采用了局部的机械通风和自然通风的复合通风，体现了绿色环保设计

理念。

7 结语

由于厂房高、空间大、热负荷大，而厂房内部设备占用平面和空间多，没有墙体可布置足够的散热器，造成采暖设计的技术难度。本文通过对散热器采暖系统和射流机组热风采暖系统以及节能、环保、控制等的介绍，给出了高大厂房采暖设计思路，为高大厂房采暖设计起到借鉴作用。