以環境為依托的車間采暖通風設計研究

甘梓煒

（新疆石油勘察設計研究院（有限公司），新疆 克拉瑪依 834000）

采暖通風設計，是公共建筑以及廠房車間設計的主要組成部分。對于廠房車間，如果其位于嚴寒或者酷熱環境，在正常非作業環境下，按照相關規定，需要達到一定的室內溫度值，通常非作業情況下，需要達到0℃以上，5℃左右。對于特殊環境，還需要進行車間環境，進行合理的采暖通風設計，比如熱處理環節車間，焊接環節下的車間，對車間的采暖通風，都有特殊的要求，筆者以此為依托，對其采暖與通風進行設計相關進行探討。

1 環境概述

在進行熱處理環節下的車間進行采暖通風設計之前，需要對熱處理工藝有所了解，因為只有這樣，才能夠對該車間的采暖通風進行合理的規劃與設計。

該熱處理車間的面積約為6000m2，整體結構為單層鋼結構，車間高度約為16m，該車間在生產作業過程主要是對所加工的材料進加熱，冷卻，保溫處理，以此來改變材料內部物理結構，從工業作業過程來看，其對室內溫度與通風控制能力要求較高。

從工人的作業環境來看，在材料的熱處理過程中，會伴隨著大量的粉塵與有害氣體，比如在生產過中油槽發散的油煙，加熱爐爐口、爐門、壁爐和加熱過程中的熱輻射，由于大量的工件中含有C，C在熱環境處理下，會發生化學反應，生成CO,除此之外，在材料的淬火過程中，由于工件中含有大量的雜質，比如S，Pt等，工件在經過處理時，會產生鉛化物、氰化物、硝酸鹽等塵埃，以及清洗坑中由于溫度太高，而散發出的蒸汽等，所以對于熱處理環節下的車間而言，需要做好車間的通風設計工作。

筆者認為，對于現代車間的采暖通風設計，需要結合整個廠房環境，以改善車間的勞動生產條件作為必要前提，而且在設計的過程中，與車間內的工業生產環節緊密結合，才能設計出完整的采暖通風系統，對于排風系統，可以利用自然通風技術，機械通風技術來完成車間的通風設計工作，而這些設計工作，都是建立在合理的設計之上，前期合理的測算是制定機械通風設備以及風向組織布局的關鍵。

2 設計前的測算

熱處理車間，其作業過程，本身就會散發大量的熱量，所以對于熱處理車間，需要對該車間內的設備發熱量大進行計算，以及數據為依托，進行相應的設計。對于設備的散熱情況，如下表1所示。

由于該熱處理車間的設備都設置有排風罩，所以在計算設備的散熱量的時候，采用“未考慮受熱金屬”的數據作為參考標準，最后經過計算，可得，該車間內的所有加熱爐的散熱量為900KW，其設備的自身散熱量，較冬季而言，已經與其采熱量負荷持平，所有在對該車間而言，冬季值班采暖較為容易，可以采用熱媒為70℃～85℃的熱水，以鋼制柱式作為散熱器，均勻分布采熱。

表1 加熱爐及電熱槽散熱

如前文所述，對于本車間而言，最重要的應該是對該熱處理車間的通風設計。通風設計可分為自然通風、排風系統以及補風系統。

3 熱處理車間的通風

（1）通風量計算。熱處理車間的通風，首先需要對整個車間進行全通風量計算，全通風，顧名思義，是排出車間內的有毒氣體以及余熱與余濕，使得車間內的空氣環境能夠達到國家標準。通風計算應該與當地日常溫度作為計算數據參考。

對于該區間所處地區而言，其冬季平均溫度在-2.1℃左右，而夏季平均溫度在34℃左右，由于熱處理車間設備在作業過程中其擴散的熱量較大，所以需要分別針對冬季與夏季進行全通風計算。

夏季通風，是為了消除余熱以及排除有毒氣體，其通風量為，453123m3/h,去除工業設備排風量89000m3/h，則夏季排風機的排風量應該大于364123m3/h。

冬季通風，主要是應對冬季車間換氣，通常情況下，車間冬季的換氣次數為3次，所以可以計算出冬季全通風量為，263457m3/h，同理，去除工業設備排風量89000m3/h，可以得到冬季排風機的排風量應該不小于174454m3/h。

（2）在明確排風機的排風量后，需要對排風設備進行安裝，安裝之前，需要對生產車間廠房的結構進行評估，對于該車間，在建設初期的施工方便，其側墻即屋面采用了保溫材料，比如彩鋼以及太空板，但是其承載能力有限。對于該車間的鋼結構而言，其跨度較大，所以很難在墻面開窗，所以其建筑結構造成了廠房很難實現自然通風。

根據車間環境特點，采用屋頂風機進行排風，可以減少鋼結構的承受能力，并且施工方便，但是對于屋頂排風而言，其通風量有限，基本的排風面積在100～200m2,對于本車間而言,其平均面積為6000m2,所以其需要40臺左右，其成本較高，而且噪音較大，維護困難，如此多的排風機，會增加屋面的漏雨點。所以，一次性采購40臺左右的排風機不可取。

所以結合環境，采取以輕型電動通風天窗為主，以屋頂排風機為輔的混合通風方式。輕型電動通風天窗，其重量輕，對于比較適合用于鋼結構的屋頂，而且可以電動控制，在冬天，其熱損失較少；并且可以電動關閉，避免冬季熱損失過大；同時輕型屋頂天窗結合屋脊設置，可以有效避免漏水現象；并且可以做成避風天窗的形式。由于天窗通風量受許多條件制約，為保證通風效果，同時解決冬季風量失控的隱患。

在設計上，將通風天窗分別布置與車間的屋面與屋脊處，其通風能力為152345m3/h，對于先前的通風要求，在夏季需要對其進行機械通風。對于通風天窗而言，在冬季，其通風量很難控制，所以需全部采用機械通風，最后通過測量計算，選擇了20臺屋頂風機，其風量在9860m3/h。除此之外，通風換氣在2次以上的，應該進行機械送風操作。對于本車間而言，從前文環境分析可知，需要加設補風系統。

4 全通風的氣流控制

對于車間全通風系統，除了通風的排風量外，對于拍風口的形式，位置以及送排風的分配量都需進行考究，對于本車間而言，在作業過程中，伴隨著有毒氣體的產生，所以針對車間特點，需對氣流組織進行有效控制。

（1）根據車間特點，我們知道，在進行作業生產過程中，在高溫高壓的情況下，會產生大量的水蒸氣以及有毒物質，某些物質較空氣而言，比較輕，所以其會形成上升氣流，所以如前文所述，采用自然通風與機械通風相結合的形式，需在車間的上部或者屋頂設置通風天窗，以此來排放空氣中的熱量以及上升物質。

（2）對于主要污染源，以及熱源，需要設置按照局部的排風系統，比如該車間的淬火爐，高頻設備，機床等。在其距不遠處，安裝局部排風系統，以便在作業過程中，及時排放出有毒物質，改善作業環境。

（3）由于車間會有有毒物質，大多數情況下，雖然車間與車間之間會有一定的距離，但是為了避免相鄰車間空氣的相互污染，根據壓強原理，排風量應該大于進風量的15%左右，對于送風管道，采用旋流風口，進行深度送風作業。

總體而言，對于車間的氣流組織情況，應該以旋流風口送入車間，使其經過污染區，再通過車間頂部排出，為了減少渦流，應在柱上設置軸壁扇，減少渦流，避免有毒氣體在局部聚集，做到全通風氣流的有效控制。

（4）對于車間而言，不可能將整個車間設置為一個統一的排風系統，因為車間的工業特點不同，而不同的工業環節，會產生不同的廢氣，這些廢氣如果相互作用，進行化學反應，會腐蝕或者生成新的有毒物質，比如氰鹽爐與排酸氣的槽、硝石槽與水槽、噴砂機與鹽爐或其他槽子等，所以需要獨立設置管道，根據工藝環節，進行獨立排風，對于這類車間，筆者認為，排風的管道以地下管道鋪設為宜。

結語

當然，車間的采暖通風設計，其一般與建設施工同步，所以在設計階段，筆者認為，應該與建設方多溝通，分析其工藝特點，根據工業特點進行合理的設計排風管道以及選擇排放設備，而且對于排放系統，盡量采用自然排放與機械排放相結合的形式，這樣可以有效降低投資成本的同時，減少維護力度，通過合理的設計，來改善車間的工作環境。在設計的過程中，結合車間生產作業情況，合理的設計排風口以及氣流的組織形式，有效利用車間設備的熱效應，才能制定出合理的采暖通風解決方案。

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