寧海軍

安徽眾誠工程設(shè)計有限公司 安徽 合肥 230009

引言

市場經(jīng)濟的快速發(fā)展也讓中國建筑業(yè)取得了快速的增長，建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益實現(xiàn)了穩(wěn)步增長，但同時巨大的能源消費量也為其未來的能否可持續(xù)發(fā)展提出了嚴峻的考驗。目前暖通空調(diào)能耗占到一半以上，中國能源消費總量浪費嚴重，綠色環(huán)保建設(shè)不深入，浪費資源，開展中國對能源供應(yīng)的可再生能源的深入研究和發(fā)展的努力面臨著危機，現(xiàn)實能源持續(xù)短缺。如何改變目前中國能源使用效率不高的狀況已成為我們需要面對的一個重大問題?；诖四繕?biāo)，作者進一步探討了節(jié)能減排理念下工業(yè)建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計。

1 了解工業(yè)廠房暖通設(shè)計條件

工業(yè)廠房暖通空調(diào)設(shè)計要達到最佳的使用效果，必須是各工種合理分工的效果。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，所有類型的工作都應(yīng)充分協(xié)調(diào)。對于暖通設(shè)計人員來說，必須清楚地了解設(shè)計對象，才能確定合適的設(shè)計方案。

首先，工業(yè)廠房的位置包括周邊工業(yè)廠房的供熱、供水、供電管道的敷設(shè)方式和接口點，這些是工業(yè)廠房供熱入口設(shè)計的客觀條件。其次，防火設(shè)施，包括防火區(qū)和防煙區(qū)的劃分以及防火墻的位置，知道發(fā)生火災(zāi)時的疏散路線，以便設(shè)計防煙系統(tǒng)和設(shè)置防火閥。了解窗戶的大小和玻璃的熱工性能，從而確認是否符合節(jié)能要求。熟悉周圍環(huán)境。判斷工業(yè)廠房是開著的還是被建筑物包圍著的，以及周圍環(huán)境的背景噪聲，就可以計算出供熱負荷時要考慮的陰影面積。了解是否有比該建筑低的其他工業(yè)廠房的水面、停車場、屋頂?shù)?，以確認輻射熱量的多少。觀察是否有鍋爐房、廚房等。工廠周圍，并明確室外進風(fēng)口時的注意事項[1]。第三，工業(yè)廠房的層高效率、層高、總高度應(yīng)確認是否屬于高層建筑?，F(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，10層及以上的居住建筑和建筑高度超過24m的其他民用建筑，必須按照《高層民用建筑消防設(shè)計規(guī)范》進行設(shè)計。

2 暖通空調(diào)工程設(shè)計中存在的問題

2.1 大型風(fēng)機未采用變頻控制

有些送排風(fēng)機沒有配備變頻器。調(diào)試過程中，各風(fēng)口風(fēng)量的調(diào)節(jié)很難平衡。特別是總風(fēng)量附加系數(shù)較大時，即使各風(fēng)口風(fēng)量和總風(fēng)量都可以調(diào)節(jié)，運行一段時間后也會造成風(fēng)機喘振，對風(fēng)機或電機造成損壞。

2.2 噪音問題

有些設(shè)備選型不按室內(nèi)外噪聲標(biāo)準進行，空調(diào)機組或一般送風(fēng)、回風(fēng)、排風(fēng)管道不考慮消聲措施。如果管道中的風(fēng)速超過8m/s，必須添加消音器。由于混流風(fēng)扇太吵，盡量不要放在室內(nèi)。如果設(shè)備放置在室外，實際噪聲會達到80dB以上，很難達到業(yè)主的要求。盡量不要選擇這種類型的風(fēng)扇。如果選擇這種類型的風(fēng)扇，盡量放在室外，出風(fēng)口一定要裝消聲器。風(fēng)機盤管機組的風(fēng)機壓頭過大，使室內(nèi)噪聲超過室內(nèi)噪聲標(biāo)準。

2.3 空調(diào)系統(tǒng)電動風(fēng)閥的選擇

在某些空調(diào)系統(tǒng)中，沒有為電動開關(guān)空氣閥配置反饋信號。在運行過程中，如果閥門沒有配置反饋信號，如果閥體或執(zhí)行機構(gòu)有問題，閥門關(guān)閉狀態(tài)沒有輸入集控室，沒有人知道，造成嚴重后果，風(fēng)扇會損壞。

2.4 風(fēng)機壓頭選擇問題

風(fēng)機壓頭過高或過低是工程中常見的現(xiàn)象。選擇風(fēng)機時，盡量通過水力計算確定風(fēng)機的壓頭。如果風(fēng)機壓頭過高，各風(fēng)口風(fēng)速過高，系統(tǒng)平衡困難。如果風(fēng)扇的壓頭太小，就會出現(xiàn)嚴重的問題。如果很難降低管道系統(tǒng)的阻力，只能更換皮帶或風(fēng)扇。所以選擇粉絲一定要慎重。

2.5 通風(fēng)管道及風(fēng)口布置問題

有些項目，管線布置過長，阻力過大；有些項目室內(nèi)風(fēng)口過多，影響美觀和系統(tǒng)調(diào)試；配電柜上方設(shè)有若干出風(fēng)口，冷凝水滴落在配電柜上；有的項目直接在總送風(fēng)管道上加風(fēng)口，造成風(fēng)口風(fēng)速過大等問題；一些潔凈室的回風(fēng)口太少；因此，布置管道和風(fēng)口時必須考慮風(fēng)口風(fēng)速，各支管阻力平衡良好，室內(nèi)氣流組織合理。

2.6 供暖系統(tǒng)設(shè)計不合理

供熱系統(tǒng)設(shè)計中存在一些不合理的地方:①部分供熱系統(tǒng)由一根主立（干）管引入，分成幾個回路，子回路上沒有閥門，給系統(tǒng)的運行調(diào)整和維護管理帶來不便；②部分暖氣管道布置不合理，難以與建筑行業(yè)協(xié)調(diào)，或者暖氣立管直接立在窗戶上，影響使用，不美觀；或者加熱水平管道鋪設(shè)在通道的地面上，不僅影響行走，也不方便放置物品[2]。

3 暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計新思路

3.1 要合理的選擇熱源系統(tǒng)

在設(shè)計暖通空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)時，應(yīng)根據(jù)具體工程建筑選擇實用有效的熱源系統(tǒng)。一般來說，目前國內(nèi)市場的主要熱源類型是熱力站、熱泵、直燃式溴化鋰吸收式冷熱水機組、小型鍋爐、區(qū)域鍋爐房等。從能源利用效率來看，熱電廠效率最高，其次是熱泵技術(shù)。

熱泵利用自然界中大量溫度較低的低品位熱能作為熱源，如空氣、地表水、地?zé)峄蚬S排出的廢水（氣）作為熱源。通過壓縮機的運行，從這些熱源中吸收大量溫度較低的低品位熱能，再將其升溫后傳遞給高溫?zé)嵩础岜酶鶕?jù)熱源的不同可分為空氣源（風(fēng)冷）熱泵。目前產(chǎn)品主要有家用熱泵空調(diào)、商用機組熱泵空調(diào)和熱泵冷熱水機組。地源熱泵（尤其是土壤型）可節(jié)能30%左右，而直燃式溴化鋰吸收式機組的供熱效率與燃油或燃氣鍋爐相當(dāng)。對于鍋爐房，大型區(qū)域鍋爐房明顯優(yōu)于小型鍋爐。通過這些科學(xué)分析，設(shè)計人員在設(shè)計暖通空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)時，可以根據(jù)工程建筑的情況選擇合理可行的熱源系統(tǒng)。由于不同地區(qū)不同建設(shè)項目的需求和條件不同，從設(shè)計階段就要注意熱源的選擇。

3.2 減少熱媒介輸送過程中能耗

首先，在設(shè)計要求的材料選擇上，可以針對管道的保溫節(jié)能，制定保溫效果好的新型保溫材料，比如在設(shè)計上預(yù)制熱水直埋管道。其次，在容量輸送系統(tǒng)的管理設(shè)計中，可以選擇計算機系統(tǒng)進行供熱系統(tǒng)的綜合水力平衡調(diào)試，采用以平衡閥及其專用智能儀表為核心的管網(wǎng)水力平衡技術(shù)，科學(xué)有效地實現(xiàn)管網(wǎng)流量的合理分配和控制，進一步提高輸送能量的效率，達到節(jié)能的效果。最后，在設(shè)計中考慮了實際的輸電系統(tǒng)，在設(shè)計中對電力系統(tǒng)進行了優(yōu)化，以保證實際建設(shè)和使用中的節(jié)能效果?？梢赃x擇效率高、部分負荷特性好、溫差大、流量低、管道摩擦小、載能介質(zhì)傳輸效率高的動力設(shè)備，有效降低傳輸過程中的能耗，從而提高傳輸效率，改善供熱質(zhì)量，節(jié)約能源。

3.3 合理選擇采暖、通風(fēng)與空調(diào)相結(jié)合的節(jié)能系統(tǒng)有效的降低負荷

根據(jù)具體工程建筑和技術(shù)標(biāo)準的需要，應(yīng)注意系統(tǒng)在朝向、周邊與內(nèi)部的區(qū)別、使用功能等方面的選擇和劃分。同時，應(yīng)考慮單獨設(shè)置或分環(huán)設(shè)置，以便于控制、調(diào)整和管理。比如采暖，散熱器要安裝在外墻窗臺下，散熱器表面涂裝和安裝形式，南北房間系統(tǒng)要環(huán)套。在通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，不同朝向的內(nèi)外區(qū)系統(tǒng)應(yīng)分開設(shè)置或分環(huán)設(shè)置，或采用多區(qū)新型風(fēng)機和多區(qū)空調(diào)系統(tǒng)分別向內(nèi)外區(qū)輸送不同的風(fēng)參數(shù)，風(fēng)量可單獨調(diào)節(jié)和控制，避免了不同區(qū)域過冷或過熱的能量浪費。

4 根據(jù)工廠實際情況，合理計算負荷

與一般民用建筑相比，工業(yè)建筑冷熱負荷的計算更為復(fù)雜。根據(jù)相關(guān)暖通空調(diào)設(shè)計規(guī)范，確定合理的設(shè)計溫度范圍。一般來說，工業(yè)建筑的設(shè)計溫度范圍應(yīng)控制在22～26°之間。室內(nèi)采暖設(shè)計溫度可在18～22°。特殊要求時，室內(nèi)空調(diào)設(shè)計溫度可控制在30°左右。通過以上的設(shè)計標(biāo)準，不難發(fā)現(xiàn)，溫差的設(shè)計價值不大，有些設(shè)計師會誤認為工業(yè)建筑類負荷的變化是有限的，所以暖通空調(diào)負荷計算和一般的住宅沒有明顯區(qū)別，這是不科學(xué)的。不同類型廠房和工業(yè)廠房的負荷大小和組程可以不斷改變。部分工廠的新風(fēng)負荷占總負荷的一半以上，部分工廠需要連續(xù)熱處理。一些工廠，因為勞動強度的內(nèi)部生產(chǎn)，人員分布更加密集，供熱能源將持續(xù)上升，導(dǎo)致其空調(diào)冷，濕負荷率高。不難看出，可以根據(jù)車間實際生產(chǎn)負荷情況科學(xué)設(shè)計計算溫控和合理的方式來實現(xiàn)暖通空調(diào)節(jié)能減排、高效生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，能夠滿足廠房需求。

5 結(jié)合廠區(qū)分布，科學(xué)選擇暖通空調(diào)系統(tǒng)的冷熱源形式

在暖通空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計中，根據(jù)冷熱源的分布情況，根據(jù)廠區(qū)的布局和能源供應(yīng)情況進行合理的分配。當(dāng)工廠主要以采暖供熱為主，可選用高溫?zé)崴畵Q熱介質(zhì)，當(dāng)工廠工藝蒸汽加熱為主，在環(huán)保和節(jié)能指標(biāo)的前提下，可以選擇構(gòu)成的主蒸汽熱媒的綜合考慮。由于電能供應(yīng)費用較高，我們通常不使用電能作為供暖系統(tǒng)的熱源。在設(shè)計中，如果工廠沒有暖氣，缺乏水源，我們可以排除在車間有易燃易爆危險的情況下，選擇合理的以輻射熱為主的熱源，以達到高效率、低成本的經(jīng)濟，供熱設(shè)計模式。在廠房冷源設(shè)計中，還應(yīng)根據(jù)廠房實際分布，合理利用能源，降低投資成本。

6 節(jié)能減排，科學(xué)設(shè)計車間空氣幕裝置

大家都知道，為了便于生產(chǎn)管理，廠門大部分時間處于打開狀態(tài)，這對于寒冷的侵襲提供了機會，大大增加冷負荷的入侵率，對內(nèi)部熱源廠維修的需求造成了一定的損害，尤其是在寒冷的東北地區(qū)，工廠內(nèi)部的熱源消耗的現(xiàn)象非常明顯。因此，為了有效地解決熱能損失大的問題，我們可以在車間門上部科學(xué)地設(shè)計空氣幕。在重新設(shè)計實踐的過程中，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)有些設(shè)計師只是簡單地把車間門的空氣幕放在了地圖的方便處與散熱器串聯(lián)，這種做法顯然違背暖通空調(diào)的設(shè)計規(guī)范，是一個嚴重的設(shè)計理念上的錯誤。一個合理設(shè)計的，中型工廠門式風(fēng)門出口可設(shè)置橫流方式，出口的高層建筑門應(yīng)安裝在上面的熱風(fēng)幕上，這樣就可以控制建筑門的出口側(cè)。當(dāng)熱風(fēng)幕位于熱風(fēng)頂部時，可有效形成熱風(fēng)幕屏障，從而有效的外冷空氣侵入作用組，內(nèi)部廠房溫度始終控制在合理范圍內(nèi)[3]。

同時，為工廠大門熱風(fēng)幕式熱源應(yīng)盡量選擇熱水或蒸汽的功能，無須使用電加熱，這是因為在正常情況下，寒冷的風(fēng)荷載建筑門的入侵是比較大的，如果電源的選擇會使工業(yè)企業(yè)能源消耗大大增加，這是違反的節(jié)能高效的經(jīng)濟生產(chǎn)的要求。

6.1 車間通風(fēng)設(shè)計

車間通風(fēng)設(shè)計應(yīng)根據(jù)工作的類型、車間的布局、工藝的轉(zhuǎn)換，做到合理的節(jié)能設(shè)計，不應(yīng)拘泥于開窗通風(fēng)的控制方法。在散熱能力較低的廠房，根據(jù)節(jié)能減排裝置的設(shè)計目標(biāo)，我們可以在屋頂設(shè)置自然采光和通風(fēng)，通過升溫效應(yīng)，實現(xiàn)無功耗節(jié)能控制狀態(tài)可以祛風(fēng)散熱。當(dāng)然，這種方法不適用于大面積散熱量大，要求通風(fēng)高的場合。此外，在排氣冷卻設(shè)計中，還應(yīng)盡量滿足除塵消煙的要求。特別是對于生產(chǎn)大量有害氣體的車間，如焊接車間、化工車間等，設(shè)計者應(yīng)給予充分的重視。首先，應(yīng)與車間的生產(chǎn)過程緊密結(jié)合，以確定工廠產(chǎn)生的有害煙霧的具體數(shù)量根據(jù)車間的具體生產(chǎn)規(guī)模，選擇合理的整體或局部除塵方法。

6.2 工業(yè)廠房散熱器的合理配置

在設(shè)計實踐中，應(yīng)根據(jù)經(jīng)濟合理原則選擇合適的散熱器。可采用較大比例的鋼制翅片散熱器，由于散熱器的散熱面積較大，能滿足車間的熱需求和車間高度。如果散熱器仍不能滿足工廠的負荷標(biāo)準，我們可以添加暖風(fēng)機，以達到良好的加熱效果。廠房內(nèi)粉塵量大，散熱器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，易積聚大量粉塵，使散熱效率大大降低，因此可以實現(xiàn)對鋼柱散熱器節(jié)能高效的供熱。因此，在條件允許的情況下，在寒冷地區(qū)的廠房設(shè)計中，我們可以采用區(qū)域輻射和輻射地板采暖系統(tǒng)，當(dāng)然，這種方法僅適用于輕工業(yè)廠房采暖系統(tǒng)對地面結(jié)構(gòu)的低負荷。

7 結(jié)束語

中國的宏觀調(diào)控政策明確表示了對工業(yè)生產(chǎn)的廣泛支持，這導(dǎo)致工業(yè)建筑設(shè)計任務(wù)數(shù)量不斷增加。面對這種情況，我們已經(jīng)統(tǒng)籌兼?zhèn)洌踩?jié)能提高設(shè)計水平，豐富設(shè)計手段，使工業(yè)建筑的暖通空調(diào)設(shè)計逐漸節(jié)能、規(guī)范、持續(xù)穩(wěn)定全面推進中國的工業(yè)生產(chǎn)水平和企業(yè)的經(jīng)濟效益，為中國偉大復(fù)興添一份綿力。