工業廠房自然通風設計的探討

賈章椿

（中鋁山東工程技術有限公司設計院，山東 淄博 255052）

1 概述

工業廠房通常會產生大量的余熱余濕，近幾年隨著工業生產規模的逐漸擴大，工業廠房設計趨向大跨距的高大空間型聯合廠房發展，使得控制工業廠房室內空氣品質的難度加大，與機械通風相比自然通風不僅節能，還可兼顧自然采光和自然排煙，如何通過自然通風設計解決工業廠房的通風換氣要求，還需進一步深入的研究。

2 自然通風的形式

目前，工業廠房的自然通風主要有三種形式：穿堂風通風，天窗通風，側窗通風。《工業建筑供暖通風與空氣調節設計規范》 （GB50019-2015） 6.2.4 條規定：“利用穿堂風進行自然通風的廠房，其迎風面與夏季最多風向宜成60°～90°角，且不應小于45°角?！庇纱丝梢姡么┨蔑L可以最大限度的利用自然風，但受地理位置和生產工藝影響較大。工業廠房最常見的天窗通風主要是采用避風天窗或屋頂通風器排風，避風天窗結構復雜、造價高，現行設計中多數以屋頂通風器代替，屋頂通風器具有模塊化結構、質量輕、造價低等優點，常用屋頂通風器有流線型和旋流型兩種。

3 自然通風的重要影響因素

自然通風不消耗機械動力，最基本的動力是風壓和熱壓。工業廠房的自然通風設計中，風壓和熱壓的作用是同時存在的，由于風壓作用的隨機性、多樣性決定了一般考慮以熱壓作用為主。自然通風的重要影響因素主要有以下三個方面：1） 氣象環境因素：室外風的風速和風向是經常變化的，這種氣象參數的不穩定導致了自然通風效果的不穩定；2）建筑結構形式因素：建筑四周的風壓分布，與該建筑物的幾何形狀有關，同時與周邊建筑物和植被分布也有關；3） 室內氣流組織因素：室內氣流組織的好壞直接影響著建筑物能耗、室內空氣品質和和室內熱環境。

4 工業廠房自然通風設計的注意事項及改進措施

根據上述自然通風的重要影響因素，并結合實際工程設計中遇到的問題，作者針對工業廠房自然通風設計提出下列幾點的注意事項及改進措施，希望能夠給相關從業人員的研究起到一定的參考作用。

4.1 合理設計氣流組織

針對高大空間的工業廠房通風設計之初，應該落實廠房內散發的余熱余濕情況，結合建筑設計規劃合理的進排風氣流組織。作者遇到多起舊廠房通風改造案例，由于原設計氣流組織不當，導致室內作業環境惡劣。例如，高大空間工藝布置有散熱量大的設備，原設計僅在外窗頂部或側部設有機械排風機，雖然排風量設計滿足要求，但是由于進風窗與排風機在同一面外墻且高差較小，造成氣流短路，設備頂部的熱空氣無法有效的排出室外，導致室內環境溫度超過設計參數，嚴重情況導致電氣設備溫度過高，造成生產事故。此類情況的改進措施：①如果原廠房屋面允許增加一定荷載，屋頂改造流線型通風器，采用底部側窗進風屋頂通風器排風的氣流形式；②如果原廠房屋面允許增加的荷載有限，屋頂改造旋流型通風器，同樣采用底部側窗進風屋頂通風器排風的氣流形式；③如果原廠房屋面無法改造，根據廠房所處的周邊環境，選擇夏季主導風向的外墻窗戶作為自然進風口，在進風口對側外墻最高處設機械排風機，形成單側自然進風對側機械排風的氣流形式，此時應當關閉機械排風機底部的窗戶，避免氣流短路。

4.2 合理設計進、排氣口面積

在廠房自然通風設計中，必須合理協調進、排氣口面積，力求進氣口面積不小于排氣口面積，這應該是提高自然通風效果的極為重要和有效的技術措施。然而，在實際工程設計中，某些加工主體廠房，由于缺乏精心的合理規劃，造成公輔設施建筑和生活福利建筑，把主體廠房圍得嚴嚴實實、水泄不通，使廠房失去了大片可開設進氣口的寶貴位置，而廠房自然通風設計中，又未認真進行研究推敲，只是遷就于既定的建筑設計現狀，不管合理與否，消極的拼命加大天窗面積，將天窗高度加大至8m 左右，結果導致進氣口面積不足排氣口面積的1/3，使廠房自然通風模式形成極不合理的狀況。改進措施：為了保證廠房自然通風效果，廠區總平面規劃之初應當合理布局，具體廠房建筑設計過程應該充分考慮周圍環境的影響，工藝布置以熱壓為主的廠房，應盡量將散熱設備布置在屋面下方，暖通專業應當積極配合好建筑專業和工藝專業，優化廠房結構形式，設計合理的氣流組織。

4.3 對多跨熱加工廠房的自然通風設計，必須采取有效的措施

在大型鋼鐵企業中，有一些多跨熱加工廠房，如熱軋帶鋼廠的熱卷庫、熱軋型鋼廠的冷床區等等。這類廠房內不但散熱量很大而且是多跨，由于廠房很寬，僅靠兩側外墻進氣，不但進氣口面積無法滿足要求，廠房中部會形成進氣短流，進氣深度達不到要求。改進措施：多跨熱加工廠房如果只采用自然通風，無法保證中部位置的通風要求，可以考慮以天窗通風為主，以機械通風為輔相結合的形式解決此類問題，合理設計氣流組織屋面分開設置自然通風窗和機械排風機，廠房中部位置可以考慮采用地溝送風，徹底改善通風效果。

5 結語

工業廠房自然通風滿足生產要求的同時還需滿足節能、環保和健康要求。未來會有越來越多的高大空間聯合廠房，室內工藝條件復雜化多樣化，室外整個廠區布局情況錯綜復雜，通風設計應當順應科技發展，盡可能利用CFD 模擬等技術手段優化氣流組織，充分利用自然通風為項目提供更為合理的解決方案。