廠房自然通風節能分析

文/卜彥斌　昆明有色冶金設計研究院股份公司　云南昆明　650000

廠房自然通風節能分析

文/卜彥斌昆明有色冶金設計研究院股份公司云南昆明650000

當前我國的工業廠房在大量的建設，數量急增，廠房的種類和結構也多元化，有各自的工藝特點，這對廠房的通風設計也有不同要求。本文根據自然通風的原理的闡述，根據原理探討了普通廠房的通風設計問題，分別從建筑朝向、氣流和通風裝置方面進行闡述，通過對廠房進行自然通風的風口設計，使得廠房內部的溫度維持在22～23度，給工人帶來更加舒適的工作環境，為廠房通風設計提供參考建議。

通風原理；工業廠房；氣流

工業廠房的建設是為了滿足各種生產作業的需求，生產業務不同，因而出現了不同的廠房結構設計方案。當前工業廠房建設發展的新方向是建造聯合廠房，例如將機加工、焊接以及裝配沖壓等不同功能的施工工藝放在一個廠房里。這樣的建筑物里面有多種生產加工方式，例如焊接之類的生產工藝會產生大量熱量，需要在建筑之初就對廠房車間進行通風設計。對室內的通風分為自然與機械的通風方式，下面將對自然通風原理進行闡述。

1、自然通風的基本原理

自然通風。有熱壓和風壓兩種通風方式。熱壓通風是根據熱壓來做驅動力；風壓通風是根據風壓來做驅動力。由于廠房內的生產工藝過程、人體等散發出的熱量，造成熱空氣膨脹上升，再加上廠房車間若沒有天窗之類的通風設備，就會不利于人們的工作，還會對身體造成危害。因此，需要設置自然通風口。熱壓通風設計：在廠房高處設置天窗，將室內膨脹上升的熱氣排到室外；而在廠房低處設置進風口，室外冷空氣就會流入室內，從而不斷循環達到通風效果。熱壓通風原理是根據室內低處空氣密度減小膨脹上升，室內和室外的空氣有了密度差，利用進風口和出風口設置的高度差進行空氣的交換。風壓通風設計：通過建筑物對自然風的阻礙作用，建筑物迎風面形成空氣的正壓區，建筑物背風面產生負壓區，根據壓差來設計通風，主要方法是將進風口設置在迎風面，排風口設置在背風面，交換室內外的空氣。

2、通風設計分析

2.1廠房朝向問題

各地都有一個風向參考值，為了保障廠房通風條件，必須根據風向來合理設計廠房朝向，并查看當地的風玫瑰圖，盡量將進風口設置在夏季廠房的迎風處，讓室外的新鮮空氣能夠順利流入到室內，然后選擇好出風口的位置和風口面積，讓室內的熱空氣流到室外，以此不斷循環室內外的空氣，形成空氣對流，降低室內的溫度，并保持在一個較為舒適的溫度范圍內。例如圖1中某工廠建筑的通風示意圖，根據當地夏季的東北風極為頻繁，所以將廠房通風口設置西南側的負壓區。

（“+”代表正壓區，“-”代表負壓區）

根據熱壓通風原理，要增大進風口和排風口高差，根據當地形成的自然風，設置廠房的高側窗作為排風，針對有許多熱量散發的熱加工車間，在穩定排風情況下設置避風天窗。針對迎風面，采取設置進風側窗、門洞達到送風。圖1的廠房中，為保證采光效果，和排出車間內的煙霧，C2只是采光窗，以便增大壓差，方便通風。對于進風側窗需要對實際的廠房高度和工藝進行有選擇的設置。

2.2合理組織氣流

自然風通常多變不固定，也不受人力控制。圖1中的該廠房C1處是正壓區，設置為自然進風口，排風口設置在廠房中部自然風負壓區的C3，形成風壓氣流組織。在廠房內會生產極大的熱量，可以利用熱壓通風的原理來進行通風口的設計。所以，為保證能夠順暢通風，就必須設置足夠面積的進、出風口。根據通風換氣的次數，要對通風口的面積進行計算得出具體數據，在設置的時候保障進風口的面積和出風口的面積大約相等，就能滿足熱壓通風。

其次，設計自然通風口，必須考慮中和面高度，并盡量的設計得低一些，以保證新鮮空氣能最大限度地流經工作區，從而達到對工作區的降溫效果。然而在很多工程設計中，會圍繞主體廠房設計許多附房建筑，將主體廠房圍嚴實，這就不能讓廠房有足夠的進風窗的面積，所以，此時即使天窗面積再大，也不能達到通風效果。因此，必須在建筑項目設計中，兼顧各種因素，盡量考慮在主體廠房通風處不設計輔助建筑，將主體廠房的進風面積留足。

合理組織氣流還可以通過克服進氣短流來解決。進氣短流形成的原因是由于剛進入室內的空氣尚沒有到達室內作業區，就被加熱上升排出天窗外的現象。例如圖1中，若將進氣口設置為C2 ，然后由C3 排出，新鮮空氣流經期間，還沒有經過工作區就被排出室外，只能帶走較少的熱量與粉塵，而極大地降低了通風效果。所以，設計中必須避免進氣短流。圖中該廠房卻是將C2設為采光窗，是一個極好的設計。

合理組織氣流還需要機械通風的輔助，當自然通風不暢時，就必須依靠機械通風，機械通風效果不受氣候、房屋朝向限制。這可以通過在建筑形式和生產工藝下，選擇合適的風機，保障機械通風效果。

2.3 選擇通風開窗設備

對于通風開窗的形式各異，例如推拉窗、對開窗、百葉窗、懸窗等。其中當前較為流行推拉窗，這是由于它具有較好的密封性和外觀，且不易壞，缺點是只能達到50%開窗面積。針對夏熱的地區，通常設置百葉窗，便于開啟窗戶，并且能靈活控制開窗角度，又不易壞。而寒冷的冬季則將百葉設置為外窗，在室內設置保溫密閉門。排風要通過設置天窗、頂排風帽或者排風機。常見的天窗的弊端是頻繁開關易損壞玻璃。

當前，還有些建筑是多跨廠房，上百米寬度的房內散熱量大，通風技術較難。通常根據廠房布局情況設置露天跨，能解決廠房內的部分通風。但事實是很多多跨廠房內的操作工藝不同，達不到露天跨設計要求，所以，必須利用機械送風來達到通風要求，此時需要在合適的工作面上設置送風高度，然后將排風處設在天窗。

結語:

綜述，自然通風是一種最經濟最節能的通風方式，非常適用于工業廠房。對于這種高效節能的通風手段，必須要通過合理設計通風方案，才能達到較為理想的通風效果。通常情況下，只要對準風向，有足夠的自然通風對流面積，氣流組織合理，窗戶開窗方式正確，就能達到較好的通風效果?？傮w上需要注意的問題：

根據風向、現場情況，盡力布局好進出口通風的位置、擴大風口面積；盡量排除主體廠房建筑周圍阻擋通風的附加建筑物。具體風口的設計問題要根據現場具體情況而定。

［1］盧志堅，張笑凡.高校教學樓綜合節能改造探索與實踐［J］.上海節能，2015，（04）.

［2］許鳳，陳玉英.自然通風的應用形式及節能與舒適性探討［J］.制冷與空調，2008，（04）.

圖1 中某工廠建筑的通風示意圖