暖通空調中不可忽視的煙囪通風設計

（廣東省建工設計院，廣東 廣州 510600）

暖通空調中不可忽視的煙囪通風設計

王培財

（廣東省建工設計院，廣東 廣州 510600）

我國經濟迅猛發(fā)展的同時也帶來了環(huán)境破壞和空氣污染的問題，筆者從事暖通空調設計行業(yè)工作多年來參與了數(shù)十個與煙囪項目改造設計、咨詢的項目，經總結整理發(fā)現(xiàn)，需改造重新設計和出現(xiàn)煙囪排煙效果不理想的現(xiàn)象，與前期設計階段有很大的關系，大多數(shù)煙囪的通風系統(tǒng)在設計時被忽視。因此，本文通過對煙囪通風系統(tǒng)由前期設計配合到設計計算及應注意采取的措施等整個相對完整的環(huán)節(jié)闡述，呼吁同行在今后的設計中對此問題予以重視。

暖通空調；煙囪；通風；煙氣；空氣污染

概述

改革開放以來，我國經濟取得了舉世矚目的成就，但同時也帶來了環(huán)境破壞、空氣污染、溫室效應等問題。特別是近十年來我國城市化的迅猛發(fā)展，各大中城市的中心區(qū)建筑密度大、建筑類型多，各建筑煙囪的通風排煙雜亂無章、相互影響，嚴重地影響了城市的空氣環(huán)境。根據(jù)筆者近些年來所參與的改造設計、咨詢的數(shù)十個項目發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)均是在前期圖紙設計當中對煙囪排煙通風系統(tǒng)設計不合理而造成的，因此在前期設計階段，暖通空調專業(yè)若能對煙囪排煙通風系統(tǒng)設計予以足夠的重視，無疑對降低城市大氣的PM2.5污染物的濃度、提高城市的空氣質量，具有重要的經濟及社會意義。

1 合理設置煙囪在建筑總平面位置

在方案設計階段，應根據(jù)建筑物所在的地區(qū)、規(guī)劃的布局、煙囪的使用時段等因素合理設置煙囪在建筑總平面的位置。我國幅員遼闊、地形復雜、氣候類型多樣，在設計前期應了解項目所處當?shù)氐募撅L氣候、地形特點，然后結合總平面商業(yè)區(qū)、居民區(qū)、環(huán)境保護區(qū)的布局，考慮煙囪使用的時段性，如有些鍋爐房的煙囪是全年時運行，有些是季節(jié)性運行，綜合確定煙囪的位置。一般來說，商用性、生產性的煙囪不應設置在居民區(qū)、環(huán)境保護區(qū)內，全年使用的煙囪應設置在總體最小頻率風向的上風側，季節(jié)性使用的煙囪應設置在該季節(jié)最大頻率風向的下風向。這樣就能在規(guī)劃布置中大大減少對人和環(huán)境的影響。

2 土建煙囪井道面積、材料及構造

煙囪是設置在建筑物內部或貼附在建筑物側的井道豎向空間。土建預留的井道面積尺寸，所采用的材料及構造等是煙囪的先決條件，相當于對煙囪起著先天的條件作用。

2.1 煙囪井道的面積

在筆者改造設計的煙囪項目中，有其中一部分是煙井風道預留的土建面積過小或尺寸設置不合理，造成煙道的阻力過大，煙氣排入大氣不暢，這主要原因暖通空調專業(yè)在配合階段提給供建筑專業(yè)煙井預留面積尺寸計算不合理、不充分。不同類型用途的煙囪風量的計算不同，下面列舉一下幾個典型的類型。

1）廚房的通風量計算

a.全面通風量計算法：

式中 ：L為通風量（m3/h）；tp為室內排風設計溫度（℃）；tj為室外進風溫度（℃）；Q為廚房顯熱總發(fā)熱量（W）。

式中 ：Q1為廚房設備發(fā)熱量（W）；

Q2為操作人員散熱量（W）；Q3為照明燈具散熱量；Q4為外圍護結構的冷負荷（W）；Q5為其它設備發(fā)熱量（W）。

b.換氣次數(shù)估算法：

式中 ：L為通風量（m3/h）；n為換氣次數(shù)（次/h）；V為換氣房間體積（m3）。

n可按經驗值選取：中餐廚房n取40～60次/h；西餐廚房n取30～40次/h；職工餐廳廚房n取25～35次/h。

c.罩口斷面風速法：

式中：L1為設備排風量（m3/h）；v為按罩口斷面的風速，取0.5m/s；S為排風罩投影面積（m2）。

式中：m取1.1～1.3。

排煙井道所選擇的計算風速和尺寸也應合理，計算風速選取一般在10～12m/ s在范圍內，煙井道的截面尺寸應保持寬長比在1：5的范圍內。過大的風速和過小的寬長比均會造成阻力大大增大，不利于煙氣的排放。

2）發(fā)電機的排煙量計算：

式中：Lpy為發(fā)電機的排煙量（m3/ min）；d為汽缸直徑（m）；S為活塞行程（m）；n為轉數(shù)（rpm）；Z為沖程數(shù)；i為氣缸數(shù)。

3）鍋爐的排煙量計算：

筆者改造設計、咨詢的項目均民用建筑類型，如商業(yè)餐飲、酒店、辦公樓類型，這些建筑類型中基本中都是使用的燃油（柴油）或燃氣（天然氣、城市煤氣）的常（負）壓鍋爐，因此本文分析和計算是的以此類鍋爐為基礎分析和計算條件的。煙囪的排煙量當中主要是含有煙氣量、SO2和煙塵，其各項的計算公式比較復雜，當選用某種類型的鍋爐時一般采用廠家提供的實驗實測數(shù)據(jù)用于煙井風道的計算預留即可。

2.2 煙囪井道的材料

以前的一些早期建設的建筑物煙囪井道采用的是內襯耐高溫的防火磚的磚徹井道，雖然是造價低廉，但存在著一定的漏煙現(xiàn)象。隨著技術的進步以及現(xiàn)在高層、超高層建筑物的出現(xiàn)，為了減輕重量、安裝快速及有防火極限的要求，市面上有了各種類型的成品預制煙道。對于商品房住宅，國家建設部頒布的《住宅廚房、衛(wèi)生間排氣道》（JG/T194-2006）或各地方地區(qū)頒布的住宅廚房、衛(wèi)生間排氣道的圖集，都適用于各種原材料制成的排煙氣道。對于商業(yè)餐飲廚房、酒店鍋爐房、發(fā)電機房的煙囪應采用鋼制煙囪安設于土建的煙井內，特別是市面上有一些預制式的不銹鋼煙囪，材質內外壁采用SUS316、SUS304，中間保溫材質為硅酸鋁棉，不失為一種優(yōu)良的煙囪。

2.3 煙囪的構造

其實煙囪整體的構造注意點主要是集中在煙囪帽罩、本體、設置防爆口這幾點上。

煙囪頂端的出口須做防護高空氣流倒灌影響的帽罩，帽罩的結構不能影響排煙的抬升高度。煙囪本體除了具有隔熱保溫功能外，對于鋼煙囪尚應有足夠的強度和剛度，還要考慮熱漲冷縮引起的伸縮量的補償，故需設固定支架、承重支架、導向支架、補償器。在容易積聚煙氣的煙道處應設防爆口，水平段煙道的長度應根據(jù)煙囪抽力而定，且應有1%坡向排水點的坡度。煙囪下端需設清灰排污裝置。當多臺鍋爐、發(fā)電機共用煙囪時，各支管應設置單向閥。

3 煙氣處理與排放

廚房、鍋爐、發(fā)電機的煙氣最終都是經過煙囪的煙罩排向大氣的，現(xiàn)在我國的空氣污染的問題比較突出，國家對排放向大氣的煙氣所含有的污染物也頒布了諸多的各類排放標準，故不論是哪種煙氣均必須嚴格按照國家的要求須進行處理后達到國家允許的排放標準才能排放。

3.1 廚房油煙的凈化與處理

商業(yè)餐飲類的廚房的油煙凈化設備有靜電型、復合型、光解技術型等，但不論是采用哪種類型，廚房的油煙排放均應處理達到外觀目測無油、無煙、無味，技術檢測上的油煙去除效率、惡臭污染物臭氣濃度等符合國家環(huán)保排放要求，并且消防上要做到安全防火。筆者在改造廣州的商場的廚房時就遇到屋頂?shù)呐艧熆谟忻懊骰鸬默F(xiàn)象，這是有極大的消防安全隱患的。經過嚴格按照國家規(guī)定的要求進行了油煙處理和做好消防防火的改造后，在屋頂?shù)膹N房排風口處只感覺到有熱氣，改造好的效果良好。

住宅類的廚房油煙處理排放目前還只是采用家庭安裝抽油煙機排入住宅廚房煙道的做法，一般的家庭抽煙油機只是有油煙分離、過濾的功能，對過濾后的煙氣沒有再進行處理就排放了，所以有條件應選購也有煙氣凈化裝置的油煙機。

3.2 發(fā)電機的煙氣處理

目前各建筑物內的配備的備用或消防應急用的發(fā)電機所的燃料都是柴油，柴油燃燒后排放的煙氣中含有碳黑、SO2、NOx等大量有毒有害物質，必須加以處理。目前對柴油發(fā)電機組排出的黑煙尾氣，常規(guī)做法是采用旋流板水洗噴淋法，尾氣中的污染物在旋流板式噴淋塔中經過一系列化學反應，使NOx、SO2等氣態(tài)污染物得到中和達到國家的環(huán)保要求處理后達標排放。

若不加處理直接排放，對大氣環(huán)境會造成污染，根據(jù)國家的環(huán)保要求，對該廢氣進行治理后達標排放。

3.3 鍋爐燃燒后尾氣的處理

在民用建筑中使用的鍋爐一般為燃油（輕柴油）或燃氣（天燃氣、城市煤氣）。燃油的鍋爐的尾氣處理的辦法基本上和柴油發(fā)電機一樣。天燃氣的主要成分是甲烷（CH4），燃燒后產生CO2、H2O和部分N2O，是一種潔凈的能源，而且現(xiàn)在大中城市使用的基本上為天燃氣，即使是現(xiàn)在是城市煤氣的也正在或即將進行媒改氣，故采用天燃氣作為鍋爐的燃料是比較理想的，其尾氣的處理也比較簡單。

結語

煙囪通風設計對于在一個龐多復雜的建筑設計設計當中雖說是一個比較不起眼的環(huán)節(jié)，也往往容易在設計的過程當中被忽視，但煙囪整個通風系統(tǒng)設計的好壞，對著周圍環(huán)境、空氣有著直接的影響，與人們的生活息息相關，也對著我國大氣質量有著重大的經濟和社會影響。特別是現(xiàn)在我國大中城市的霧霾現(xiàn)象的增多，就是一直以來長期不重視各類生產、生活中產生的煙廢氣的排放加以嚴格的控制形成的。因此，筆者通過本文呼吁在暖通空調設計中在加強對煙囪通風系統(tǒng)優(yōu)良設計，不可忽視。

[1]GB50736-2012，民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范[S]．

[2]GB50051-2013，煙囪設計規(guī)范[S]．

[3]GB50041-2008，鍋爐房設計規(guī)范[S]．

[4]陸耀慶．實用供熱空調設計手冊[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008．

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