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摘要：文章通过对某工业厂房采暖通风及空调的节能设计，阐述了工业厂房暖通设计时，在满足工艺专业对室内温湿度要求的前提下，对采暖通风及空调系统采取了一些节能措施，从而降低了厂房建成运行时的能耗。
关键词：工业厂房，采暖，通风空调，节能设计
一、工程概况
本厂房位于天津地区，由生产厂房及2层附楼组成，厂房为两跨连跨门式钢架结构，长120m，宽110m，总建筑面积13200平方米，建筑高度9.35m。有低窗和高窗两层外窗，屋顶表面有采光排烟天窗和采光通风天窗及自然通风器。生产厂房夏季需要设计降温型工业空调和冬季需设计采暖系统及工艺性通风系统。
1、设计思路
工业厂房类建筑面积大，高度高，能耗方面不容小视。为了响应国家的低碳生活号召，厂房类建筑的暖通空调设计，也要尽可能做到节能减排，以减少工厂的平时运行费用和初投资费用。
厂房类建筑的节能，不仅包括对冷热媒管道的保温设计，还包括整个采暖、通风空调系统的运行节能设计，更为重要的是采暖通风及空调形式的选择，因为后者对于整个系统节能与否至关重要。比如，高大空间的厂房，就可以合理地利用岗位送风，为生产员工提供舒适的工作环境，还能节省通风空调的运行费用。新风和排风比较大的车间，要设置热回收机组。
二、负荷计算的节能措施
1、室内设计参数
冬季 厂房室内设计温度16℃、附楼办公室18℃
以上的室内计算参数执行《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2015 中关于第4.1.1中规定：轻作业 18-21℃；中作业 16-18℃；重作业 14-16℃；过重作业 12-14℃
由于此厂房内主要放置大型工艺生产设备，人员比较少，此厂房属于中作业，故采暖室内温度取16℃。
2、围护结构传热系数
外墙：K=0.50W/m2•℃；外窗： K=3.00W/m2•℃；屋面： K=0.55W/m2•℃
以上的围护结构传热系数满足《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015中的规定。
3、负荷计算结果比较
（1）利用鸿业负荷计算软件进行采暖热负荷、空调逐时冷负荷及水力平衡计算。
（2）执行《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015时采暖负荷为750kW
（3）如果不执行《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005中
室内设计参数：冬季 厂房室内设计温度18℃，维护结构传热系数：外墙： K=1.60W/m2•℃；外窗： K=3.00W/m2•℃ 屋面： K=1.40W/m2•℃，采暖负荷为：1100kW。
从上述比较可知执行《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015节能48%笔者认为在负荷计算时应注意以下几点：
①如果直接利用设计手册中提供的方案设计或初步设计时估算冷热负荷用的单位建筑面积冷热负荷指标，直接作为施工图冷热负荷的依据。从而导致设备容量增加，投资增加、耗能增加。因此必须进行采暖热负荷、空调逐时冷负荷及水力平衡计算。
②目前，业主、设计人员往往在取用室内设计参数时选用过高的标准，要知道，温湿度取值的高低，与能耗多少有密切关系，在加热情况下，室内计算温度每降低1℃，能耗可能减少5%-10%；在冷却的情况下，室内计算温度每升高1℃，能耗可能减少8%-10%；因此，在冬季应避免采用过高的室内温度，夏季采用过低的室内温度。
③对建筑物来说，节能的主要途径是：加强维护结构的保温隔热性能；提高门窗的气密性；厂房的大门尽量避免朝迎风面；厂房大门若朝迎风面应设置空气幕，隔绝室外冷空气侵入；优化建筑的体形系数、窗墙面积比、朝向等减少围护结构的传热系数。
三、采暖系统的节能措施
1、散热器加远程射流机组的复合式采暖方式
工业厂房不同于民用建筑，根据其本身的特色，厂房里有大量的工艺设备，而人员密度小，工作时间室内温度要保证人员的舒适性要求，在非工作时间只需保证值班温度5℃。若采用散热器采暖，除去水、电、动力专业所占用的空间后，摆放散热器的空间不够，温度达不到要求；若采用空调不但舒适性差、管理复杂、运行费用高，而且有些厂房会产生一些灰尘，不适合安装空调。故采用“散热器5℃值班采暖+远程射流机组”的复合式采暖方式即散热器作为值班采暖使用，非工作时间只运行散热器采暖系统，保持室温在5℃左右，工作时间散热器采暖和远程射流机组都运行，达到所需要的温度。既兼顾了舒适性与投资，又运行节能、管理简单、使用灵活。
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2、平衡阀和热计量装置
按照《公共建筑节能设计标准》GB50189-2015的要求，在采暖系统回水管的分支管路上，根据水力平衡要求设置平衡阀装置；采暖入口设置热计量装置，以便监控热量使用情况，确定该建筑物的供暖耗热量的依据，提高节能意识。
3、南北向分环布置
供暖系统宜南北分环布置，并按朝向分别设置调控装置，通过温度调节器自动改变该环路的供水量或供水温度。不仅可以节省能耗，而且可有效地平衡厂房南北的室温差异，从根本上克服“北冷南热”现象。
四、通风系统的节能措施
1、自然通风
自然通风是最节能的通风方式，主要是利用室内外温度差所所造成的热压或室外风力所造成的风压来实现通风换气。
该厂房屋顶设置采光通风天窗和自然通风器，采用电动开启装置。
2、机械通风
（1）全室换气
厂房内的变配电站，长30m，宽9m，高4.5m，主要是生产过程中散发大量的热，故设置全室换气系统，根据变配电站散热量，计算出排风量，选出风机排除室内余热，同时设置百叶窗进行自然补风。
（2）局部排风
对产生有害气体、蒸汽或粉尘工艺设备设置局部排风系统。
气相沉积区位于厂房内北侧，工艺设备依次沿外墙安装。厂房内碳化区、浸渍区、石墨化区无隔档，即敞开式安装在厂房里。
气相沉积区在生产过程中会散发出丙烷及其它碳氢气体。对设备进行局部排风，减少室内丙烷及其它碳氢气体的浓度。局部排风按每套工艺设备计算风量。共分2个系统，每个系统控制4套工艺设备， 如果不同时工作时，关闭相应的风机，运行管理方便，还可以达到节能。采用2台管道风机风量L=3200m3 / h，风机固定在钢柱上，风管沿钢柱通向室外。如果按全室换气排除室内的丙烷及其他碳氢气体，面积按气相沉积工艺设备的工作区域计算：长63m，宽10m，高12.5m，换气次数6次/h，排风量L=47250m3/h。全室换气与局部排风作比较，排风量增加了60%，增加了初投资，又不节能。因此在设计此类工艺性厂房时，要与工艺专业进行密切配合，确定有害气体的排放量及位置，并根据生产规模确定是采用全室换气系统还是局部排风系统。
（3）气相沉积设计了应急排风系统
在气相沉积区北侧设计了与丙烷浓度报警装置连锁的应急排风系统，排风管沿每个钢柱下一个立管，立管上下部各设排风口。一旦丙烷浓度报警，启动排风机，排除室内的丙烷及其他碳氢气体。
（4） 由于该厂房建筑高度12.5m，天窗自然排风的降温效果不明显。按厂房体积5次/h换气计算排风量，加设屋顶离心排风机排除室内余热。通过门窗渗透或定时开启的下层外窗获得新风。
五、空调系统的节能措施
1、岗位送风
对于空调要求不太严格，考虑只是工作人员舒适性。如大厂房内不要求全面空调，只需要对局部工作人员经常停留位置进行局部降温，利用风扇或岗位送风等方式，也可避免不必要的能源浪费。
由于厂房比较大，为了改善夏季舒适性，如果设计风扇降温，效果不好；但整个厂房人员少，如设计集中空调系统投资又大，耗能大。故设计岗位送风系统，采用远程射流空调机，供水7℃，回水12℃，改善人员的热舒适性。
2、变频多联式空调机
该厂房的办公用房采用变频多联式空调机加新风系统，新风机采用HRV全热交换器，对空调热排风进行热回收，回收率不低于70%。
结论
从以上的分析可知，在做此类厂房的暖通设计可以从以下方面进行节能：
（1）采用非节能建筑，会直接造成暖通设计的能源浪费，所以高大厂房建筑首先应在建筑节能上采取措施。
（2）散热器加远程射流机组的复合式采暖方式因其控制灵活，能耗低，适用于厂房的采暖。
（3）岗位送风只是在有人员经常呆的地方设置，减少了空调的面积，又达到很好的降温效果。
（4）空调排风系统中做好能量的热回收。
以上是我对工业厂房的一些粗略见解，欠妥之处，请批评指正。
参考文献
[1]《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》北京：2015中国计划出版社.
[2] 公共建筑节能设计标准 GB50189-2015 北京：2015中国建筑工业出版社.
[3] 陆耀庆.实用供热空调设计手册(第二版) 北京：2008中国建筑工业出版社.
论文作者:魏燕
论文发表刊物:《基层建设》2017年第16期
论文发表时间:2017/10/11
标签：厂房论文; 采暖论文; 节能论文; 负荷论文; 温度论文; 空调论文; 室内论文; 《基层建设》2017年第16期论文;