淺談工業(yè)廠房的通風(fēng)設(shè)計(jì)

王新宇 柴永艷

0 引言

近些年來(lái),隨著工業(yè)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,企業(yè)生產(chǎn)能力的擴(kuò)大,在技術(shù)改造過程中,造成工業(yè)廠房?jī)?nèi)的空氣環(huán)境質(zhì)量較差,引起操作人員不適,進(jìn)而極大的影響了生產(chǎn)效率,因此,如何有效的改善廠房?jī)?nèi)環(huán)境已經(jīng)成為一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容,而合理的通風(fēng)設(shè)計(jì)可以將廠房?jī)?nèi)的大量余熱、污濁氣體和有害氣體帶走,在人體活動(dòng)區(qū)維持一定的溫度、潔凈度,提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。通風(fēng)方式一般分為自然通風(fēng)、機(jī)械通風(fēng)和混合通風(fēng)三種形式,對(duì)廠房的通風(fēng)設(shè)計(jì),必須結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行考慮。

1 自然通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

自然通風(fēng)分為無(wú)組織自然通風(fēng)和有組織自然通風(fēng),有組織自然通風(fēng)是指合理安排進(jìn)、排風(fēng)口的位置和面積,使室外空氣通過可調(diào)節(jié)的門窗、孔洞,有規(guī)律的流經(jīng)生活或者作業(yè)地帶的自然通風(fēng)[1]。在目前的廠房自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中,還存在著一些亟待改進(jìn)的問題,應(yīng)重點(diǎn)從以下幾點(diǎn)考慮:

1)合理設(shè)計(jì)進(jìn)、排氣口面積。廠房自然通風(fēng)是利用廠房?jī)?nèi)外空氣的溫度差所形成的熱壓作用和室外空氣流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的風(fēng)壓作用,使廠房?jī)?nèi)外空氣不斷交換,形成自然通風(fēng)。但由于風(fēng)壓作用受自然條件限制,具有多變性,無(wú)風(fēng)時(shí)即無(wú)風(fēng)壓作用,因此不宜作為廠房自然通風(fēng)的動(dòng)力考慮。在廠房自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中,必須合理協(xié)調(diào)進(jìn)、排氣口面積,力求進(jìn)氣口面積不小于排氣口面積,這應(yīng)該是提高自然通風(fēng)效果的極為重要和有效的技術(shù)措施;

2)盡量避免進(jìn)氣短流問題。所謂進(jìn)氣短流,系指由進(jìn)氣口進(jìn)入廠房?jī)?nèi)的新鮮空氣,在未進(jìn)入作業(yè)區(qū)范圍之前,就已經(jīng)被加熱而上升至天窗排氣口排出室外的現(xiàn)象。顯而易見,這樣的進(jìn)氣,沒有起到提高作業(yè)區(qū)空氣質(zhì)量和改善作業(yè)區(qū)熱環(huán)境的作用。因此,為提高廠房自然通風(fēng)效果,應(yīng)盡量避免這種進(jìn)氣短流的現(xiàn)象;

3)注意解決通風(fēng)天窗的飄雨問題[2]。通風(fēng)排氣天窗嚴(yán)重飄雨會(huì)給生產(chǎn)造成一定的損失,因此,設(shè)計(jì)中這一問題必須認(rèn)真予以解決。一般常用的是矩形通風(fēng)天窗,在矩形通風(fēng)天窗或在天窗垂直口設(shè)擋雨板,或在天窗水平口設(shè)擋雨片,其中在水平口設(shè)擋雨片做法的通風(fēng)效果或防飄雨效果較好,在工業(yè)廠房中應(yīng)用比較廣泛;

4)對(duì)多跨熱加工廠房的自然通風(fēng)設(shè)計(jì),必須采取有效的措施。在大型鋼鐵企業(yè)中,有一些多跨熱加工廠房,如熱軋帶鋼廠的熱卷庫(kù)、熱軋型鋼廠的冷床區(qū)等等。這類廠房?jī)?nèi)不但散熱量很大,而且是多跨。由于廠房很寬,僅靠?jī)蓚?cè)外墻進(jìn)氣,不但進(jìn)氣口面積無(wú)法滿足要求,而且進(jìn)氣深度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到。對(duì)于廠房中部而言,不可避免地將形成全面進(jìn)氣短流。此種情況下,如果不采取有效措施,只是勉強(qiáng)通過自然通風(fēng)計(jì)算求得天窗面積,再多的天窗也難以滿足要求。必須廣開思路、另辟新徑,采取有效措施,才是自然通風(fēng)設(shè)計(jì)的出路;

5)不應(yīng)忽視冷加工廠房的通風(fēng)換氣問題。在廠房自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中,存在一個(gè)誤區(qū),即一提到自然通風(fēng),就只是與熱車間有關(guān)的事情。因冷加工廠房?jī)?nèi)不散發(fā)余熱或僅散發(fā)很小的熱量,使當(dāng)前按熱壓作用進(jìn)行自然通風(fēng)設(shè)計(jì)計(jì)算的工作失去了依據(jù),因而也就很少有人考慮冷加工廠房的通風(fēng)換氣問題。盡管廠房?jī)?nèi)散發(fā)的生產(chǎn)余熱很小,但由于屋面輻射熱和通風(fēng)換氣不良,導(dǎo)致廠房?jī)?nèi)部悶熱,且油污氣味令人難忍,嚴(yán)重影響工作人員的工作效率。而屋頂設(shè)置了采光天窗的廠房,由于部分玻璃窗扇為開啟狀態(tài),起到通風(fēng)換氣作用,其室內(nèi)熱環(huán)境明顯要好得多。因此,對(duì)于南方地區(qū)及北方夏熱地區(qū)的冷加工廠房,除了必須設(shè)置屋面隔熱層之外,設(shè)計(jì)上還必須創(chuàng)造良好的通風(fēng)換氣條件。兩跨及以下廠房,可以利用高側(cè)窗進(jìn)行通風(fēng)換氣,多跨廠房則必須結(jié)合采光需要,設(shè)置足夠的天窗,以解決通風(fēng)換氣及采光問題。對(duì)于規(guī)模較小的廠房,亦可采取設(shè)置通風(fēng)屋脊的辦法來(lái)解決通風(fēng)換氣問題。

2 機(jī)械送風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

機(jī)械通風(fēng)是指依靠風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)壓、風(fēng)量,通過管道和送、排風(fēng)口系統(tǒng)可以有效地將室外新鮮空氣或經(jīng)過處理的空氣送到建筑物的任何工作場(chǎng)所;還可以將建筑物內(nèi)受到污染的空氣及時(shí)排至室外,或者送至凈化裝置處理合格后再予排放[3]。機(jī)械通風(fēng)可以克服自然通風(fēng)風(fēng)壓動(dòng)力小的問題,受室內(nèi)外條件影響較小,保證車間作業(yè)環(huán)境的正常。

多數(shù)工業(yè)廠房存在使用功能不同,建筑面積大,廠房?jī)?nèi)部工藝設(shè)備及平臺(tái)分布復(fù)雜,采光窗及工業(yè)門窗數(shù)量較多,廠房以后的擴(kuò)建及改建等等情況,機(jī)械通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)需要綜合考慮各種因素,合理設(shè)置通風(fēng)。在廠房機(jī)械通風(fēng)設(shè)置時(shí)應(yīng)主要考慮以下幾個(gè)問題:

1)合理布置風(fēng)機(jī)位置。對(duì)于工藝設(shè)備及管道復(fù)雜的單層廠房,普遍采用設(shè)屋頂式排風(fēng)機(jī)排風(fēng),側(cè)墻開進(jìn)風(fēng)百葉自然進(jìn)風(fēng)或者設(shè)屋頂進(jìn)風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)。對(duì)于多層廠房,可設(shè)置墻裝或吊裝風(fēng)機(jī)送排風(fēng)。如果設(shè)置側(cè)墻開進(jìn)風(fēng)百葉,需要合理設(shè)置進(jìn)風(fēng)百葉的高度,以防止外部灰塵或雨水通過百葉進(jìn)入廠房?jī)?nèi)部,因此進(jìn)風(fēng)百葉需作防雨防塵等措施;

2)注意進(jìn)排風(fēng)的短路問題。屋頂設(shè)置通風(fēng)機(jī)時(shí)需要防止進(jìn)排風(fēng)的短路,同時(shí)除做好防水外,通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)可在屋頂風(fēng)機(jī)上設(shè)置擋雨設(shè)施;

3)結(jié)合廠房功能設(shè)置換氣次數(shù)。通風(fēng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)廠房的使用功能不同合理設(shè)置通風(fēng)換氣次數(shù),對(duì)于門窗較多且常處于開啟狀態(tài)的廠房,需要校核門窗的漏風(fēng)量對(duì)于通風(fēng)的影響;

4)盡量避免管道交叉。廠房?jī)?nèi)的工藝設(shè)備及管道很多,加上建筑給排水管道及電氣的橋架,往往是管路錯(cuò)綜復(fù)雜,而通風(fēng)管道尺寸較大,管路占用空間大,因此通風(fēng)機(jī)設(shè)置通風(fēng)管道一般較短,避免管道之間過多的干涉問題;

5)考慮相鄰廠房通風(fēng)換氣影響。對(duì)于不同用途的廠房,廠房?jī)?nèi)的正負(fù)壓要求也不同,尤其是對(duì)于某些大型工廠,不同用途廠房往往相鄰設(shè)置,設(shè)計(jì)通風(fēng)時(shí)需要考慮相鄰廠房通風(fēng)換氣的相互影響。另外,設(shè)置時(shí)需要考慮此處位置的通風(fēng),可局部設(shè)置風(fēng)管加強(qiáng)通風(fēng)死角的空氣流動(dòng)。

3 混合通風(fēng)設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問題

混合通風(fēng)是指自然通風(fēng)和局部機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合的通風(fēng)方式。對(duì)于廠房車間來(lái)說(shuō),人員的活動(dòng)區(qū)域較大,而污染源的部位相對(duì)集中和固定,采用局部排風(fēng)措施與自然通風(fēng)設(shè)計(jì)相結(jié)合,是廠房車間常用的通風(fēng)方式。對(duì)于人員密集部位,安裝局部送風(fēng)設(shè)備;熱量及污染物的發(fā)生源,往往有抽風(fēng)機(jī)等局部排風(fēng)措施,直接將廢氣排出室外。改善室內(nèi)工作區(qū)域環(huán)境參數(shù)的同時(shí),最大限度地減少通風(fēng)能量的消耗。混合通風(fēng)能充分結(jié)合自然通風(fēng)節(jié)能、通風(fēng)量大,以及機(jī)械通風(fēng)針對(duì)性強(qiáng)、效率高的優(yōu)點(diǎn),達(dá)到單一通風(fēng)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的目的,在節(jié)能與通風(fēng)效果上,都有較好的效果。在混合通風(fēng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下兩個(gè)問題:

1)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)與自然通風(fēng)系統(tǒng)的結(jié)合。要求在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,考慮應(yīng)用自然通風(fēng)的時(shí)間、方式和氣流組織,以避免兩者之間的不利干擾;

2)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[4]。智能控制系統(tǒng)是決定混合通風(fēng)系統(tǒng)通風(fēng)效果的關(guān)鍵因素。一個(gè)優(yōu)秀的控制系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)室外氣候條件與設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)機(jī)械通風(fēng)與自然通風(fēng)的轉(zhuǎn)換和協(xié)調(diào),以達(dá)到改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的目的。

4 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)建筑一般為大跨度廠房,具有室內(nèi)空間大,污染源種類較多,污染物發(fā)生量大,分布相對(duì)集中,通風(fēng)需求量大等特點(diǎn),對(duì)于部分特殊工藝的廠房,又需要有專業(yè)的送排風(fēng)系統(tǒng)。因此,對(duì)于工業(yè)廠房通風(fēng)的設(shè)計(jì),必須進(jìn)行綜合考慮,正確選擇通風(fēng)方式,合理的通風(fēng)設(shè)計(jì),以達(dá)到將廠房?jī)?nèi)的污濁氣體和有害氣體帶走,為操作人員提供良好的工作環(huán)境,進(jìn)而提高生產(chǎn)效率的目的。

[1] 楊二英.工業(yè)廠房通風(fēng)設(shè)計(jì)的探討[J].科技資訊,2010 (33):72.

[2] 李慶福.廠房自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J].工業(yè)建筑,2002,32(6):25-28.

[3] 陳妙芳.建筑設(shè)備[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2002.

[4] 段雙平.混合通風(fēng)——一種節(jié)能環(huán)保的通風(fēng)方式[J].制冷空調(diào)與電力機(jī)械,2008,29(3):69-72.