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摘要：針對工業廠房特種工藝間增加空調制冷方面的新需求，通過對特種工藝間現有通風空調系統存在問題的分析，著重從優化通風系統、合理選擇空調系統氣流組織方式以及加強全新風空調系統節能措施三方面入手，重點解決特種工藝間空調系統運行效果差、能耗偏高等問題。...

 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)

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