梁曉冬

摘 要：近年來(lái)，對(duì)工業(yè)廠(chǎng)房?jī)?nèi)環(huán)境質(zhì)量的要求越來(lái)越高。提高廠(chǎng)房的內(nèi)環(huán)境質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，則是加強(qiáng)和改善廠(chǎng)房的通風(fēng)設(shè)計(jì)。加強(qiáng)廠(chǎng)房?jī)?nèi)的氣流組織設(shè)計(jì)，使新鮮空氣流經(jīng)操作區(qū)，并帶走影響工人健康和產(chǎn)品質(zhì)量的大量余熱、污濁氣流和有害氣體，提高空氣質(zhì)量。根據(jù)武鋼建工集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)分公司主廠(chǎng)房自然通風(fēng)現(xiàn)狀，從理論上分析造成目前通風(fēng)效果不佳現(xiàn)狀的深層次原因，結(jié)合該廠(chǎng)房建筑結(jié)構(gòu)及工藝生產(chǎn)特點(diǎn)，并給出相關(guān)整改措施及建議，對(duì)此類(lèi)焊接工藝廠(chǎng)房的通風(fēng)設(shè)計(jì)進(jìn)行思考及探索，對(duì)類(lèi)似廠(chǎng)房設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：自然通風(fēng)；中和面；氣流分布

中圖分類(lèi)號(hào)： TU3P61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）22-57-2

1 概述

武鋼建工集團(tuán)鋼結(jié)構(gòu)分公司主廠(chǎng)房總建筑面積為40716m2，廠(chǎng)房由4跨組成，每跨分別長(zhǎng)33m、33m、27m、24m，廠(chǎng)房總寬117m，總長(zhǎng)348m，廠(chǎng)房檐口標(biāo)高16.13m。廠(chǎng)房?jī)?nèi)設(shè)鍋爐壓力容器跨、重鋼跨、結(jié)構(gòu)跨、輕鋼跨，廠(chǎng)房?jī)啥嗽O(shè)準(zhǔn)備跨及拋丸跨，主要生產(chǎn)工藝為焊接作業(yè)。

主廠(chǎng)房屋頂布置10條自然通風(fēng)器，準(zhǔn)備跨廠(chǎng)房屋頂布置6條自然通風(fēng)器，拋丸跨廠(chǎng)房屋頂布置4條自然通風(fēng)器，外墻下部設(shè)玻璃窗。

金屬結(jié)構(gòu)廠(chǎng)自投產(chǎn)以來(lái)，自然通風(fēng)效果較差，尤其在中間跨、主要焊接區(qū)域存在煙氣積聚問(wèn)題，工作環(huán)境惡劣，嚴(yán)重影響職工身體健康。

2 現(xiàn)狀分析

2.1 通風(fēng)現(xiàn)狀

①車(chē)間東西向進(jìn)深達(dá)348m，南北向進(jìn)深達(dá)117m，中間跨區(qū)域幾乎無(wú)空氣流動(dòng)，此類(lèi)區(qū)域布置為重鋼跨、結(jié)構(gòu)跨，煙氣積聚嚴(yán)重，人體感覺(jué)憋悶和燥熱；②5m以上的空氣呈煙霧狀，懸浮顆粒物積聚，流動(dòng)緩慢；③靠近門(mén)窗開(kāi)啟區(qū)域，空氣流動(dòng)較快，大門(mén)入口空氣流速實(shí)測(cè)約為4.5～9.6m/s，對(duì)流效果較好；④冬季門(mén)窗多數(shù)處于關(guān)閉狀態(tài)，整個(gè)車(chē)間煙霧彌漫，能見(jiàn)度不足10m。

2.2 建筑現(xiàn)狀

①大門(mén)12扇，可開(kāi)啟面積357m2，常開(kāi)啟的為4～5扇，常開(kāi)啟面積約為150m2；②單層玻璃塑鋼推拉組合窗49個(gè)共697.5m，可開(kāi)啟面積732m2；③屋面自然通風(fēng)器1242m，喉口尺寸3m，可通風(fēng)面積3726m2；④主要焊接區(qū)域23～36軸線(xiàn)、E～F1軸線(xiàn)建筑面積17361m2；F1軸線(xiàn)處廠(chǎng)房外墻皮布置了附垮建筑，無(wú)自然進(jìn)風(fēng)口。

2.3 風(fēng)量計(jì)算

此次主廠(chǎng)房的自然通風(fēng)理論計(jì)算，在工藝、土建、窗孔位置和面積確定的條件下，計(jì)算能達(dá)到的最大自然通風(fēng)量，校核工作區(qū)溫度是否滿(mǎn)足衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。

主廠(chǎng)房自然通風(fēng)全面換氣量G=Q/c.（tp-tj） kg/s [1]

式中，Q——車(chē)間的總余熱量，kJ/s；

tp——車(chē)間上部的排風(fēng)溫度，℃；

tj——車(chē)間的進(jìn)風(fēng)溫度，tj=tw，℃；

c——空氣比熱，c=1.01kJ/kg，℃。

自然通風(fēng)量計(jì)算約為900000m3/h。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，此類(lèi)焊接廠(chǎng)房通風(fēng)所需換氣次數(shù)約為3～5次/h，按此計(jì)算主要焊接區(qū)域所需最大風(fēng)量為1400000m3/h，最小風(fēng)量為840000。[2]

2.4 現(xiàn)狀分析

根據(jù)理論計(jì)算，此廠(chǎng)房自然通風(fēng)量滿(mǎn)足要求，但是實(shí)際運(yùn)行時(shí)通風(fēng)效果較差，分析原因如下：

①理論分析。

圖中F1為進(jìn)風(fēng)窗孔面積，F(xiàn)2為排風(fēng)窗孔面積，△P1為進(jìn)風(fēng)窗孔的內(nèi)外壓差，△P2為排風(fēng)窗孔的內(nèi)外壓差，中和面以上為排氣區(qū)，中和面以下為進(jìn)氣區(qū)。

根據(jù)（F1/F2）2=h2/h1[1]，進(jìn)排風(fēng)窗孔面積之比是隨中和面位置的變化而變化的，中和面上移，排風(fēng)窗孔面積增大，進(jìn)風(fēng)窗孔面積減??；中和面下移，則相反。

廠(chǎng)房自然通風(fēng)設(shè)計(jì)的思路應(yīng)該是盡量設(shè)法降低中和面的位置。中和面的位置低，意味著由室外進(jìn)入廠(chǎng)房?jī)?nèi)的新鮮空氣，部分或全部流經(jīng)作業(yè)區(qū)范圍，對(duì)降低作業(yè)區(qū)溫度、提高作業(yè)區(qū)空氣質(zhì)量，即提高自然通風(fēng)效果，將起著決定性作用。中和面的位置越低，則圖中h2值就越大，排氣壓力△P2就越大。在排氣量一定的前提下，增大排氣壓力△P2則可減小排氣口天窗開(kāi)口面積F2。在熱車(chē)間都采用上部天窗進(jìn)行排風(fēng)，天窗的造價(jià)要比側(cè)窗高，因此中和面位置不宜選得太高[1]。不言而喻，減小天窗開(kāi)口面積，必然對(duì)減少?gòu)S房結(jié)構(gòu)斷面、降低廠(chǎng)房土建工程投資起到較大的作用。

由自然通風(fēng)原理可知，當(dāng)進(jìn)、排氣量為定值時(shí)，降低中和面位置的關(guān)鍵手段，就是合理協(xié)調(diào)進(jìn)、排氣口面積的比值。當(dāng)進(jìn)氣口面積F1大于排氣口面積F2時(shí)，則中和面的位置低，反之，當(dāng)排氣口面積F2大于進(jìn)氣口面積F1時(shí)，則中和面積位置高。

此廠(chǎng)房F1/F2=882/3726=1/4，中和面處在比較高的區(qū)域，甚至高過(guò)于天窗，導(dǎo)致天窗的一部分也成為了進(jìn)風(fēng)口。由于其h2值很小，甚至導(dǎo)致排氣壓力△P2為負(fù)值，此種情況下，盡管設(shè)置了的高大的天窗，很大的排氣口面積F2，由于排氣壓力△P2較小，沒(méi)有充分的發(fā)揮天窗的排氣功能，沒(méi)有取得應(yīng)有的通風(fēng)效果。

在廠(chǎng)房自然通風(fēng)設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理協(xié)調(diào)進(jìn)、排氣口的面積，力求進(jìn)氣口面積不小于或大于排氣口面積，對(duì)提高自然通風(fēng)效果的尤為重要。

②出于車(chē)間防風(fēng)霜雨雪和防盜安全等問(wèn)題的考慮， 實(shí)際使用中門(mén)窗的開(kāi)啟數(shù)量較少，使得室內(nèi)外空氣流通受阻；而門(mén)窗全部開(kāi)啟的可能性存在一定的困難，造成通風(fēng)量不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)及使用要求。

③F1軸線(xiàn)處廠(chǎng)房外墻皮布置了附垮建筑，廠(chǎng)房23軸至36軸之間只有一側(cè)可進(jìn)風(fēng)，此區(qū)域無(wú)有效進(jìn)風(fēng)，造成此區(qū)域乃至中間跨區(qū)域氣流分布不均，通風(fēng)效果較差，無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)風(fēng)量的要求。

3 整改措施及建議

3.1 增加進(jìn)風(fēng)面積

根據(jù)理論分析及計(jì)算，此廠(chǎng)房進(jìn)排風(fēng)面積比達(dá)1：4，進(jìn)風(fēng)面積偏小，應(yīng)增加進(jìn)風(fēng)面積，降低中和面位置，提高通風(fēng)量。

在充分考慮車(chē)間防風(fēng)霜雨雪和防盜安全等問(wèn)題的前提下，盡量將車(chē)間外墻窗戶(hù)及大門(mén)開(kāi)啟；在窗戶(hù)下部增設(shè)可調(diào)節(jié)百葉進(jìn)風(fēng)窗，夏季全部開(kāi)啟，冬季根據(jù)實(shí)際需求可將百葉窗關(guān)閉；在窗戶(hù)上部增設(shè)百葉進(jìn)風(fēng)口，保持開(kāi)啟狀態(tài)。

3.2 增設(shè)送風(fēng)機(jī)

針對(duì)F1軸線(xiàn)處廠(chǎng)房外墻皮布置了附垮建筑，廠(chǎng)房23軸至36軸之間一側(cè)無(wú)有效進(jìn)風(fēng)，在附垮建筑屋頂布置送風(fēng)機(jī)，對(duì)此區(qū)域進(jìn)行有效送風(fēng)。

3.3 合理分區(qū)

對(duì)于特大廠(chǎng)房通風(fēng)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行通風(fēng)分區(qū)計(jì)算[3]。

此廠(chǎng)房為多連跨廠(chǎng)房，即便送風(fēng)面積足夠大，由于跨度太大，氣流組織不合理，中間跨區(qū)域通風(fēng)效果依然不佳。由于廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)不可進(jìn)行較大改造，對(duì)中間跨區(qū)域可適當(dāng)增加屋頂風(fēng)機(jī)進(jìn)行機(jī)械排風(fēng)，由于屋面自然通風(fēng)器無(wú)法關(guān)閉，為防止氣流短路，取消部分自然通風(fēng)器。同時(shí)增設(shè)誘導(dǎo)風(fēng)機(jī)對(duì)氣流進(jìn)行引導(dǎo)，將氣流合理分布。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 孫一堅(jiān).工業(yè)通風(fēng)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994.

[2] 郭豐年.鋼鐵企業(yè)采暖通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.

[3] 孫權(quán).特大廠(chǎng)房通風(fēng)設(shè)計(jì)[J].武漢：湖北土木建筑協(xié)會(huì)，2009.