精密儀器廠房通風(fēng)空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)

摘 要:以某精密儀器生產(chǎn)廠房為例，介紹了該廠房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)置條件、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)形式的確定以及采取的節(jié)能措施，以期為類(lèi)似廠房的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞:精密儀器廠房 通風(fēng)與空調(diào) 節(jié)能設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào):TU83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098x(2011)03(c)-0071-03

Ventilation Air Conditioning system Energy Saving Design for a precision instrument factory

By Wang Xuejing

(Tianjin Light Industry Design Institute)

Abstract:To take Precision Instrument manufacturing plant as an example，this letter introduces the pre condition of setting up plant Ventilation Air Conditioning system，system model selection and adopted energy saving measures，so that it can be the reference of ventilation Air Conditioning system design of similar plant.

Key words:Precision Instrument manufacturing plant;Ventilation Air Conditioning;Energy saving design

通常精密儀器生產(chǎn)廠房對(duì)環(huán)境溫濕度要求較高，由于廠房面積較大、空間較高，加之某些工段生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量余熱，致使空調(diào)能耗較大。隨著國(guó)家對(duì)工業(yè)企業(yè)節(jié)能減排要求的不斷提高，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施已成為重要手段之一。

1 工程概況

某精密儀器生產(chǎn)廠房位于我國(guó)華北地區(qū)。該工程總平面布置結(jié)合廠區(qū)現(xiàn)狀及特定環(huán)境和生產(chǎn)工藝的連續(xù)性要求，將生產(chǎn)、辦公及附屬用房有機(jī)的組成為一體。其中綜合生產(chǎn)車(chē)間為兩層局部三層，建筑面積25430m2，為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu);動(dòng)力及附屬用房建筑面積3454m2，為兩層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。建筑剖面圖見(jiàn)圖1。

該項(xiàng)目建筑立面設(shè)計(jì)以現(xiàn)代、簡(jiǎn)潔、明快為原則，綜合生產(chǎn)車(chē)間北側(cè)采用外挑玻璃雨棚和弧形玻璃幕墻，以突出建筑主體，其他部位配以帶狀條窗，體現(xiàn)了建筑外觀的連續(xù)性，建筑整體外墻采用淡灰色外墻涂料。通過(guò)體形的變換和內(nèi)部功能的特性，使其立面既富有變化，又做到了整體統(tǒng)一，以充分體現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)建筑的風(fēng)格。

2 暖通空調(diào)主要設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1 當(dāng)?shù)厥彝鈿庀髤?shù)

夏季:空調(diào)室外計(jì)算干球溫度33.4℃、濕球溫度26.9℃，通風(fēng)室外計(jì)算溫度29℃。

冬季:采暖室外計(jì)算溫度-9℃、空調(diào)室外計(jì)算干球溫度-11℃、相對(duì)濕度53%。

2.2 室內(nèi)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

（1)溫濕度。

生產(chǎn)車(chē)間夏季26±2℃、相對(duì)濕度50±10%;冬季20±2℃、相對(duì)濕度50±10%;裝配車(chē)間要求恒溫恒濕，冬夏季均為25±2℃、相對(duì)濕度50±10%。

辦公區(qū)夏季26±2℃;冬季20±2℃。

（2)新風(fēng)量。

生產(chǎn)車(chē)間采用全空氣系統(tǒng)一次回風(fēng)形式，新風(fēng)由室外引入，冬夏季送新風(fēng)比例為10%，過(guò)渡季采用全新風(fēng)。辦公區(qū)的新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn)為30m3/人。

2.3 設(shè)計(jì)特點(diǎn)和難點(diǎn)

(1)廠房空間較大。

綜合生產(chǎn)車(chē)間主體建筑由兩部分組成，分別為:二層，局部三層，和三層。第一部分生產(chǎn)車(chē)間一層層高4.8m，二層層高5.1m，端部三層夾層高為3.3m;第二部分生產(chǎn)車(chē)間一層層高6m，二層層高4.5m，三層層高為3.9m。一層設(shè)有自動(dòng)車(chē)工段、滾齒工段、夾板工段，機(jī)修及生產(chǎn)車(chē)間，二層設(shè)有機(jī)械車(chē)間、裝配車(chē)間、檢驗(yàn)、滾齒、夾板、機(jī)修、生產(chǎn)車(chē)間及倉(cāng)庫(kù)，三層設(shè)有生產(chǎn)車(chē)間及辦公用房，局部夾層為辦公及生產(chǎn)附屬用房。

(2)設(shè)備散熱量大。

一方面設(shè)備電功率大，散熱量大，導(dǎo)致空調(diào)冷負(fù)荷加大。如自動(dòng)車(chē)多達(dá)435臺(tái)、滾齒機(jī)187臺(tái)，僅此兩項(xiàng)就消耗電功率1633.2kW;再如銑床、磨床等設(shè)備單臺(tái)電功率就達(dá)到20kW，加之機(jī)床臺(tái)數(shù)多，致使總電耗較高。另一方面某些工段在生產(chǎn)過(guò)程中使用加熱潤(rùn)滑油，有大量余熱產(chǎn)生。

(3)冷熱負(fù)荷不均衡。

基于生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)，綜合生產(chǎn)車(chē)間夏季冷負(fù)荷與冬季熱負(fù)荷存在嚴(yán)重不均衡現(xiàn)象。綜合生產(chǎn)車(chē)間夏季總冷負(fù)荷為3480.8kW，冬季總熱負(fù)荷為1117.4kW。因此，夏季冷負(fù)荷與冬季熱負(fù)荷的不均衡問(wèn)題直接影響廠房冷熱源形式的選擇。

3 流體動(dòng)力學(xué)分析

3.1 氣象風(fēng)力數(shù)據(jù)

如圖2。

3.2 流體動(dòng)力學(xué)分析

為進(jìn)行流體動(dòng)力學(xué)分析，建立了廠房氣流分析模型，確定了長(zhǎng)450m、寬400m、高100m的測(cè)試區(qū)域模擬大氣邊界層風(fēng)洞(見(jiàn)圖3)。建筑模型處于風(fēng)洞的中心，連同控制范圍鄰近的建筑物均描述出相對(duì)位置。網(wǎng)格尺寸是經(jīng)過(guò)仔細(xì)測(cè)試描繪出當(dāng)?shù)仫L(fēng)力模型的，包括西北、東南、西南和東北四種主要風(fēng)向。從圖3和圖4中可以看出，網(wǎng)格完全封閉，詳細(xì)地描述出廠房所在位置流體特征。為分析該區(qū)域流動(dòng)問(wèn)題共劃分了140多萬(wàn)個(gè)單元。在定義的區(qū)域，全部數(shù)量的單元控制著運(yùn)行時(shí)間，每一次操作的運(yùn)行時(shí)間大約24h(如圖5）。

3.3 廠房自然通風(fēng)模型

從圖6可以看出，通過(guò)建筑物內(nèi)部產(chǎn)生的熱并通過(guò)天窗排出的情況。在平靜無(wú)風(fēng)的日子，觀測(cè)到空氣的流動(dòng)是通過(guò)煙囪效應(yīng)進(jìn)行的。隨著熱空氣排出建筑物，新鮮的冷空氣通過(guò)首層開(kāi)啟的窗被吸入廠房。當(dāng)天窗關(guān)閉后，熱空氣盤(pán)旋在加熱區(qū)域三層樓面以上4m的位置。

4 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能措施

4.1 空調(diào)系統(tǒng)形式

生產(chǎn)車(chē)間采用一次回風(fēng)全空氣系統(tǒng)形式?？照{(diào)機(jī)組置于專(zhuān)門(mén)的空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)，經(jīng)過(guò)濾、冷卻(加熱)等處理后的空氣由敷設(shè)于車(chē)間頂部的送風(fēng)管道送入車(chē)間，氣流沿樓板送至工作區(qū)，回風(fēng)直接回至空調(diào)機(jī)房。氣流組織形式為上送上回。新風(fēng)由室外引入，冬夏季送新風(fēng)比例為10%，過(guò)渡季采用全新風(fēng)，電動(dòng)天窗排風(fēng)(如圖7）。

車(chē)間辦公區(qū)采用立柜式空氣處理機(jī)系統(tǒng)形式，新風(fēng)量按30m3/人。

4.2 新風(fēng)的采集

生產(chǎn)車(chē)間新風(fēng)采自廠區(qū)內(nèi)綠化帶，由于新風(fēng)采集口位于樹(shù)蔭和草坪中，經(jīng)位于車(chē)間地下設(shè)備間內(nèi)的風(fēng)道輸送至空調(diào)機(jī)組。夏季采集到的新風(fēng)溫度比室外干球溫度低5℃，可大大減少新風(fēng)冷負(fù)荷，降低了空調(diào)能耗。

4.3 熱回收系統(tǒng)

生產(chǎn)車(chē)間由于某些工段在生產(chǎn)過(guò)程中使用加熱的潤(rùn)滑油，有大量余熱產(chǎn)生，空調(diào)系統(tǒng)分區(qū)域設(shè)置。對(duì)于有余熱產(chǎn)生的車(chē)間，冬季以送新風(fēng)為主，回風(fēng)先經(jīng)油捕集器處理后通過(guò)顯熱回收裝置加熱新風(fēng)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，顯熱回收效率可達(dá)70%以上。

5 結(jié)語(yǔ)

工業(yè)建筑因其生產(chǎn)工藝對(duì)空氣環(huán)境的要求，加之體量大，能耗也大，因此在節(jié)能方面大有可為。廠房設(shè)計(jì)應(yīng)該以綠色、節(jié)能、環(huán)保的工業(yè)建筑為主導(dǎo)理念，在供暖、通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)方面作了一些有益的探索，為類(lèi)似工業(yè)建筑的設(shè)計(jì)提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

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注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請(qǐng)以PDF格式閱讀原文