大空間工業建筑暖通空調的設計與節能

吳昌杰

（北京博鼎誠工程設計有限公司廣州分公司 廣州 510000）

引言

隨著我國經濟實力的不斷提升，我們越來越重視“以人為本”的思想理念，對工人工作環境舒適度的要求也越來越高。在我國大空間工業建筑持續增長的背景下，大空間工業建筑暖通空調的設計與安裝的需求也不斷增加。一般情況下，大空間工業建筑的暖通空調在實際運行過程中能耗相對較多，需要對其合理的設計，降低能耗，如果存在了不合理的設計，工作環境的舒適度會大幅度的降低，同時還會造成能源的浪費。因此對大空間工業建筑暖通空調的設計需要根據實際情況來進行全面的分析，最終不斷的促進暖通空調設計在該領域的發展。

1 大空間工業建筑暖通空調設計的難點

在大空間工業建筑當中，在供暖方面、制冷方面以及通風方面需要做到最大限度的滿足生產需求。現階段的工業建筑空間均根據生產工藝的要求緊湊設計，最大化的利用土地資源，在此種背景下必將會造成暖通空調系統緊湊的設計與安裝空間，也必將導致暖通空調系統管網的復雜性，增加系統管網的能耗，影響暖通空調系統的溫濕度控制效果，造成能源的浪費。對大空間工業建筑內部而言，建筑高度相對較高，其上下溫度梯度的變化會相對較大，對其在空調送風方面會帶來相對較大的難度。在進行大空間工業建筑的送風系統設計時，一般都會采用上送下回的方式，在實際的施工過程當中，需要根據實際的使用要求來對送風口的送風量和送風角度進行調整，但這種送風方式，對重點部位的送風照顧不夠，大量的能源沒能得到充分的利用。因此我們會輔助性的，在距地面3m左右的地方加設送風口。從上述當中可以看出在實際的施工當中，對于送風口的位置選擇是一個相當重要的難點，需要在實際情況的基礎上對送風量進行精準的設計。

在某城市的大廠房設計當中，若采用全空氣集中式空調系統，單臺機組的風量和風管截面均很大，大截面的空調風管將占用很多有效空間；若廠房有天車，還將影響建筑物的使用功能和同時增加建筑高度；若將空調機組設置在專用機房，將增加建筑成本。不設專用機房，將機組設置在廠房中的平臺上，機組噪聲又會惡化工作區的生產環境。故對高度大于10m且體積為10000m3左右的廠房，基本上就按分層空調的形式進行氣流組織設計，較多采用半集中式空氣－水空調系統，即：對上部非空調區域采用自然和機械相結合的通風方式，下部工作區域的冷、熱負荷由大型水表冷柜式或懸掛式空調機組負擔，以柱網為單元，采用可調節送風角度的射流方式，經計算使工作區處在渦流區域。溫濕度控制按照負荷特點，如不同朝向、內區與外區，以柱網為單元設置溫濕度傳感器，控制該區域內大型水表冷柜式或懸掛式空調機組電動水閥的開度，做到分區控制和管理，避免某些區域過冷或過熱。

2 大空間工業建筑暖通空調設計與節能

2.1 暖通空調水系統的設計與節能

在暖通空調水系統的設計方面，系統需要擁有更好的運行性能，需要將空調水系統進行區分，按照水系統的實際承載壓力以及承載能力進行區域劃分。在這個過程當中需要保證其分區的合理性，對每一個設備進行合理性的分析，比如空調系統所承受的壓力、管道所承受的壓力等等。在這個過程當中，還可引用最新科技，比如可以利用變頻技術來降低空調自身的能源消耗現象，實現能源的節約，最終達到保護環境的目標。在日常暖通空調的使用過程中，空調水系統所產生的污垢需要及時的清洗，避免對空調水系統的傳熱效率造成影響，避免不必要的能耗。

2.2 減少開啟設備的時間和開啟設備的臺數

在暖通空調的開機臺數和開機時間段方面都需要根據不同的季節和時間來進行合理的安排，比如在春秋季節，室外溫度相對室內較低，可以直接利用室外的干凈的清風來排除室內余熱，減少開啟設備的臺數，達到節能的效果。在冬季和夏季，室內外溫差相對較大，需要對大空間工業廠房的格局進行科學合理的設計，在間斷需要供暖空調的房間，需要分系統設計，按實際需求提供供暖空調，減少開機數量和時間，達到節能的目的。

另外空調機組的各個新風口可以根據室外新風狀況，運用電動風閥來進行調節，這樣既可以保證室內的空氣質量同時還可以降低能耗。通常情況下，大空間建筑閑置的時間較長，并沒有頻繁的使用效率。在北方考慮節能可以采用空調和散熱器相結合的方式進行供暖。如果沒有使用的時候，可以利用散熱器進行溫度的維持，從事生產時，再由空調系統在人員密集的地方進行熱量的補充。

2.3 合理安排冷卻塔風扇的開啟臺數

在空調系統的使用能耗當中，冷卻塔的能耗相對較大，可以利用降低冷卻塔的耗電的方式來達到節能的目標。在一般情況下，夏季的氣溫相對較高，可以開啟全部的冷卻塔風扇，而在其他時間段就沒有必要全部開啟冷卻塔風扇。通常情況下要根據溫度來合理控制開啟的冷卻塔風扇數目，同時控制冷卻水機組的進水溫度在26～32℃之間。而具體多少的進水溫度才能達到整個空調系統最節能狀態，需要根據實際情況來做出進一步的研究。

2.4 散熱器的合理布置

在散熱器的布置方面，需要達到科學合理的效果。大空間工業建筑的占地面積相對較大，需要精確計算建筑圍護建構的熱負荷，散熱器盡可能布置在外窗窗臺下，采用同程系統布置，如果單獨采用散熱器供暖的形式，仍無法滿足熱負荷時可以根據生產工藝的要求在不影響生產的前提下，局部增加設置空調熱風供暖或者輻射供暖系統。對于輔助室進行供暖，在其室內配備了雙管散熱器，并單獨配給了控溫閥，使用人員可以根據現場溫度需要，進行實時的調節。

2.5 合理設計空調系統

在大空間工業建筑暖通空調的設計當中，為了提高生產環境的舒適性，就需要合理的設計空調系統，根據實際情況來制定出合適的室內溫度，并且在過高或者過低的情況下都可進行末端風量調整。在計算的過程當中，需要根據設計溫度、建筑的實際情況，進行精確的計算。一般情況下，空調系統耗能的高低和室內的保溫效果、建筑物的工程結構、室內發熱量有很大的關系。如果建筑的保暖效果不佳，例如使用了大面積的外窗，這將造成大量的能源損耗，這無疑要增加空調系統的耗能。因此室內的空調系統設計需要與建筑等其他專業配合協調優化設計。如果有必要，我們可以在建筑四壁上設置保暖層，這將大大增加建筑的保暖效果。與此同時，還可考慮合理的開發利用太陽能，降低暖通空調的能耗。

在南方某城市的一個2000m2的生產主廠房（丙類）當中有一間110m2的甲類車間，有很多設計者為保險起見，將整個廠房空調系統設計成直流，這樣一來能耗增加很大，認為這樣符合規范要求，能通過審查。這只是2000m2的例子，而實際工程有時面積比這大得多，能耗損失巨大。筆者認為，只要將這110m2房間的通風空調系統設計成相對主廠房為負壓，而且在其中設置了危險氣體自動報警系統，并與事故風機聯鎖的安全措施，則1890m2主廠房的空調系統完全可以是循環系統。這是合理合法的設計，與合法設計有出入。

2.6 堅持節能減排

在日常的生產過程中，需要堅持節能減排，實現對大量能源的有效節約。大空間工業建筑的換氣量一般比較大，在此種情況下，可以在新風口配置熱回收系統，在換氣過程中對排出氣體的能量進行有效的回收，同時新送進的氣體可以有效利用這部分能源，這無疑會降低很多的能源消耗。熱回收系統還可以起到對空氣的有效過濾，實現其經濟效益。

3 結語

綜上所述，隨著我國人民生活質量不斷地提高，工業發展在不斷地進步，人們越來越重視以人為本，也越來越重視人們生產環境的舒適性，特別是大空間工業建筑的舒適性，這引起了社會各界的廣泛關注。因此需要對大空間工業建筑的暖通空調進行全面的分析和設計，需要對實際的使用需求做出分析和研究，需要保證暖通空調在滿足生產工藝的同時，還要做到最大限度的優化，降低空調系統本身的成本投入低，提升空調的使用效率，最終將空調的節能優化發揮到最大水平，實現其經濟效益和社會效益。

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