高大工业厂房热水供暖系统解决方案

薛洪琛

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

苏司兰能源（天津）有限公司是一家从事风能技术开发、设计及生产风力发电设备、风力发电厂的设计、建造及咨询服务的综合性跨国公司。该公司机舱外壳车间长154.4m，宽55 m，高12 m，桁车梁顶标高 8.70 m；叶片车间长 216 m，宽70 m，高12 m；桁车梁顶标高8.70 m，这两个车间都是按照标准厂房设计，建筑规模较大，建筑高度高、跨距大、长度长，均为高大工业厂房。

1 机舱外壳车间和叶片车间冬季室内供暖存在的问题

机舱外壳车间和叶片车间原设计按照标准厂房设计，室内供暖系统的散热设备为热水暖风机和对流散热器，供暖热水供回水温度85℃/60℃，室内供暖系统由对流散热器和热水暖风机同时使用时室内温度才达到16℃。机舱外壳车间主要生产风力发电设备的机舱外壳，叶片车间主要生产风力发电设备的叶片，机舱外壳和叶片均为玻璃钢制造，玻璃钢需一层一层地糊在设备骨架上，第一层干后才能糊第二层，直至玻璃钢的厚度满足产品需要的强度，所以生产风力发电设备的制造工艺要求冬季室内温度不得低于23℃，如果室内温度达不到要求，将影响产品质量和产量，对产量的影响尤为严重。两个车间靠外墙侧都布满了散热器，由于车间跨距较大，想通过增加对流散热器数量来提高室内温度难以满足。

2 机舱外壳车间和叶片车间冬季室内供暖需解决的问题

机舱外壳车间和叶片车间生产工艺要求冬季室内温度不得低于23℃，由于原设计冬季室内温度为16℃，不能适应两个车间产品的制造工艺要求，为提高两个车间室内温度，结合国内外生产同类型工厂的供暖先进经验，经过认真科学的计算分析，提出这两个车间室内采用以热水为热媒的辐射板供暖的技术方案来提高冬季室内温度，满足生产工艺要求，保证产品质量和产量。

3 以热水为热媒的辐射板供暖原理

以热水为热媒的辐射板供暖是采用钢制辐射板作为散热设备，主要利用热辐射来传递热量的供热方式，同时也伴随对流散热。热辐射与对流和导热换热不同，它不依靠物体直接接触进行热量传递，而是依靠辐射的传热方式，把大部分热量直接辐射到人体和物体，室内物体受热后发出辐射线向周围空间辐射能量，同时有一小部分热量以对流传热方式加热室内空气，提高室内温度。热辐射是依靠物体表面对外发射可见和不可见射线来传递热能的一种现象，其特征是以光速传递，以直线传播，能被反射，能被物体吸收使其温度升高，使室内有足够的辐射强度，使室内空气温度比采用散热器对流供暖系统的室温低2～3℃，人们在房间内仍感到舒适，而无冷感，以达到供暖的目的。但通过空气时，不能明显地提高空气的温度，辐射面板提供了一种高效的方式来加热大型空间，从而可以快速响应并高效地将热量转移到适当区域，辐射性能比通过其他形式加热更大的空气量更有效地满足室内温度的需要，创造出舒适感，这种系统主要用在高大的工业厂房中。

4 机舱外壳车间和叶片车间冬季室内供暖解决方案

由于机舱外壳车间和叶片车间建筑跨距大，对流散热器布置困难，想通过增加对流散热器数量来提高室内温度难以满足要求，其次建筑高度高，对流散热器供暖上热下冷的现象严重。当采用暖风机供暖时，车间的风扰动严重，温度不均匀，对生产工艺有影响，直接影响产品的质量。

两个车间现状供暖方式为厂区热水管网向车间供热，机舱外壳车间供暖系统供回水管道管径为DN125，叶片车间供暖系统供回水管径为DN150，进水温度为85℃，这两个车间原有供暖系统冬季室内能够达到16℃，为保证车间温度能达到生产工艺要求的23℃，采用在车间内顶部安装辐射板供暖系统的方式予以解决。以热水为热媒的辐射板供暖技术在国外已被广泛的应用于高大建筑物供暖系统的工程设计中，近几年在国内的一些外资工厂在设计高大厂房供暖系统时也都普遍使用该技术。

由于两个车间原有供暖系统冬季室内能够达到16℃，新增辐射板系统只是提高生产工作区的温度，所以本方案只在工作区按照生产工艺要求布置热水型辐射板。机舱外壳车间供暖建筑面积为7113m2，原设计热水供暖热负荷为1343kW，为保证冬季室内温度不低于23℃，增加热水供暖热负荷208kW，选用长度为6m，宽度为0.32m，辐射热量为 248W/m 热水型辐射板840m；叶片车间供暖建筑面积为12922m2，原设计热水供暖热负荷为2043kW，为保证冬季室内温度不低于23℃，增加热水供暖热负荷654kW，选用长度为6m，宽度为0.32m，辐射热量为248W/m 热水型辐射板2544m。热水型辐射板水平成组布置，布置时考虑到热胀冷缩，供回水管进出口设置了金属软接头，每组辐射板的长度不超过30m，辐射板安装在车间梁下和桁车梁之间，不影响其他工艺设备的运行，热量直接辐射到机舱外壳和叶片上，辐射热被物体吸收使其温度升高。

5 机舱外壳车间和叶片车间冬季室内供暖效果

机舱外壳车间和叶片车间供暖系统按照以上方案设计安装后，实测室内物体表面温度可达到23～25℃，该工程当年设计当年安装当年运行，满足制造工艺要求的温度，提高了产品的产量和质量，该工程目前已经运行12a，运行效果良好。

该工程经过多年运行，在高大工业厂房内，采用以热水为热媒的辐射板供暖，厂房的温度梯度比采用对流供暖系统小，热损失也小，也一定程度地降低了车间的供暖设计热负荷，有效的节约了能源，以热水为热媒的辐射板重量轻，不占空间，外形美观而且安装和维护检修非常方便，最适宜于高大建筑物顶部使用。以热水为热媒的辐射板供暖很好地解决了高大工业厂房温度梯度变化较大及采用对流散热器供暖室内温度难以保证的问题。