周正 曾超 張恒春

中國(guó)成達(dá)工程有限公司

本工程位于山西省臨汾市某化工創(chuàng)新工業(yè)園區(qū)，具體設(shè)計(jì)實(shí)例為甲醇聯(lián)產(chǎn)合成氨項(xiàng)目的中央控制室。本工程總建筑面積為1480 m 2，層高為6.2 m，吊頂高度為3.6 m，地面上一層，為無(wú)外窗的抗爆體建筑，生產(chǎn)類別為丁類。該控制室內(nèi)部設(shè)置了機(jī)柜室、操作室、工程師室、消防控制室等房間。其中，機(jī)柜室室內(nèi)24 小時(shí)設(shè)備不間斷散熱，且發(fā)熱量較大，常年需制冷。而其他房間內(nèi)因有工作人員辦公，故需考慮人員對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)的要求，夏季制冷、冬季制熱。因?yàn)楦鱾€(gè)房間工況不同，所以應(yīng)合理設(shè)計(jì)該項(xiàng)目的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)[1]。

1 設(shè)計(jì)參數(shù)

1.1 室外空氣計(jì)算參數(shù)

室外空氣計(jì)算參數(shù)如表1 所示。

表1 室外空氣計(jì)算參數(shù)

1.2 室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)

室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)如表2 所示。

表2 室內(nèi)空氣計(jì)算參數(shù)

1.3 室內(nèi)空氣有害物控制參數(shù)

重要房間室內(nèi)空氣有害物控制參數(shù)如表3 所示。

表3 重要房間室內(nèi)空氣有害物控制參數(shù)

1.4 系統(tǒng)劃分

由表 2 等不難看出，相關(guān)規(guī)范[2]對(duì)抗爆控制室內(nèi)的重要房間的溫濕度精度提出了要求。宜將溫濕度基數(shù)和使用要求相近的房間劃分為同一空調(diào)系統(tǒng)[1]。且對(duì)于重要房間而言，應(yīng)采用全空氣空調(diào)系統(tǒng)，故結(jié)合本工程的具體情況，為機(jī)柜室設(shè)置一套恒溫恒濕中央空調(diào)系統(tǒng) HAC1，為操作室、工程師室、消防控制室等有人員長(zhǎng)期停留的房間另設(shè)一套恒溫恒濕中央空調(diào)系統(tǒng)HAC2。兩套系統(tǒng)分別在機(jī)柜間、操作室內(nèi)設(shè)置溫、濕度傳感器[3]。

2 通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 室內(nèi)熱、濕負(fù)荷

本工程在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段對(duì)空調(diào)區(qū)域的夏季逐時(shí)冷負(fù)荷及冬季熱負(fù)荷進(jìn)行了計(jì)算。其中，空調(diào)系統(tǒng)HAC1 所承擔(dān)的機(jī)柜室夏季室內(nèi)冷負(fù)荷為 48 kW，不包含新風(fēng)負(fù)荷，余濕量近似為0。因機(jī)柜室設(shè)備發(fā)熱量較大，常年需制冷，故冬季室內(nèi)冷負(fù)荷經(jīng)計(jì)算為 35 kW，不包含新風(fēng)負(fù)荷，室內(nèi)余濕量近似為0?？照{(diào)系統(tǒng)HAC2 所承擔(dān)的操作室、工程師室、消防控制室夏季室內(nèi)冷負(fù)荷為 70 kW，不包含新風(fēng)負(fù)荷，余濕量為1.09 g/s。冬季室內(nèi)熱負(fù)荷為43 kW，不包含新風(fēng)負(fù)荷，室內(nèi)余濕量近似為0。房間總?cè)藬?shù)為20 人。

2.2 空氣處理過(guò)程

2.2.1 空調(diào)系統(tǒng)HAC1 夏季處理過(guò)程

一次回風(fēng)方式處理簡(jiǎn)單，機(jī)器露點(diǎn)高，有利于冷源的選擇及節(jié)能，廣泛應(yīng)用于各種建筑物，故夏季處理過(guò)程采用一次回風(fēng)方式[4]，露點(diǎn)送風(fēng)，機(jī)器露點(diǎn)一般位于ψ=90%～95%線上。處理過(guò)程見圖1。

圖1 空調(diào)系統(tǒng)HAC1 夏季工況焓濕圖

相關(guān)規(guī)范規(guī)定空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量按①總送風(fēng)量的10%，②工作人員每人50 m 3/h 選取最大值[2]。機(jī)柜間內(nèi)平時(shí)無(wú)人員，故新風(fēng)量按總送風(fēng)量的10%計(jì)算。由圖1根據(jù)熱濕比線可計(jì)算得出送風(fēng)點(diǎn)參數(shù)及送風(fēng)量等，見表4。

表4 空調(diào)系統(tǒng)HAC1 夏季工況參數(shù)

2.2.2 空調(diào)系統(tǒng)HAC1 冬季處理過(guò)程

機(jī)柜室設(shè)備發(fā)熱量較大，常年需制冷。新、回風(fēng)混合后，由表冷器處理至機(jī)器露點(diǎn)，對(duì)處理后的空氣再加熱、加濕后送入房間，處理過(guò)程見圖2。

圖2 空調(diào)系統(tǒng)HAC1 冬季工況焓濕圖

在工程應(yīng)用中，冬季空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量往往采用與夏季相同的送風(fēng)量。即可由圖2 根據(jù)熱濕比線計(jì)算得出送風(fēng)點(diǎn)參數(shù)等，見表5。

表5 空調(diào)系統(tǒng)HAC1 冬季工況參數(shù)

2.2.3 空調(diào)系統(tǒng)HAC2 夏季處理過(guò)程

夏季處理過(guò)程與空調(diào)系統(tǒng)HAC1 相同，處理過(guò)程見圖3。

圖3 空調(diào)系統(tǒng)HAC2 夏季工況焓濕圖

根據(jù)圖 3 由熱濕比線計(jì)算得出送風(fēng)點(diǎn)參數(shù)及送風(fēng)量等見表 6。按工作人員每人 50 m 3/h 取值為1000 m 3/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于按總送風(fēng)量的 10%，故確定該系統(tǒng)新風(fēng)量按總送風(fēng)量的10%計(jì)算。

表6 空調(diào)系統(tǒng)HAC2 夏季工況參數(shù)

2.2.4 空調(diào)系統(tǒng)HAC2 冬季處理過(guò)程

新、回風(fēng)混合后，再加熱、加濕后送入房間，處理過(guò)程見圖4。

圖4 空調(diào)系統(tǒng)HAC2 冬季工況焓濕圖

由圖 4 根據(jù)熱濕比線計(jì)算得出送風(fēng)點(diǎn)參數(shù)等，見表7。

表7 空調(diào)系統(tǒng)HAC2 冬季工況參數(shù)

2.3 排風(fēng)系統(tǒng)

根據(jù)工藝要求，維持房間 10 Pa[5]的微正壓，房間多余的風(fēng)量通過(guò)門縫滲透到走道或室外?？刹捎每p隙法計(jì)算各房間維持正壓所需的風(fēng)量[6]。又因?yàn)樵摽刂剖覟榭贡w建筑，密閉性較強(qiáng)，故本工程在空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置一管道斜流風(fēng)機(jī)進(jìn)行集中排風(fēng)，既保證系統(tǒng)風(fēng)量平衡，又滿足室內(nèi)通風(fēng)換氣次數(shù)要求。排風(fēng)量為3000 m3/h，風(fēng)壓300 Pa。

2.4 空調(diào)系統(tǒng)

根據(jù)空氣處理過(guò)程計(jì)算，空調(diào)系統(tǒng) HAC1 選擇兩臺(tái)風(fēng)冷恒溫恒濕機(jī)組，一用一備。空調(diào)機(jī)組制冷量為77.9 kW，輔助電加熱量 22 kW，送風(fēng)量為 16500 m3/ h?？照{(diào)系統(tǒng)HAC2 選擇兩臺(tái)風(fēng)冷恒溫恒濕機(jī)組,一用一備?？照{(diào)機(jī)組制冷量為101 kW，制熱量77 kW，送風(fēng)量為22000 m3/ h。每臺(tái)機(jī)組進(jìn)、出風(fēng)口均自帶電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥。由于抗爆控制室對(duì)重要房間內(nèi)的有害物質(zhì)有嚴(yán)格控制要求，故在新風(fēng)設(shè)備選擇上考慮新風(fēng)化學(xué)過(guò)濾機(jī)。風(fēng)量為3850 m3/ h，風(fēng)壓250 Pa。具體通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)流程圖見圖5。

圖5 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)流程圖

2.5 密閉措施

空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)入口應(yīng)背向主裝置區(qū)，且入口處應(yīng)設(shè)置可燃、有毒氣體監(jiān)測(cè)器（自控專業(yè)負(fù)責(zé)），并且新風(fēng)入口管道和排風(fēng)出口管道上應(yīng)設(shè)置電動(dòng)氣密閥。當(dāng)可燃、有毒氣體探測(cè)器報(bào)警時(shí)，連鎖關(guān)閉新風(fēng)管和排風(fēng)管上的電動(dòng)氣密閥，并聯(lián)鎖關(guān)閉新風(fēng)化學(xué)過(guò)濾機(jī)組和排風(fēng)機(jī)。當(dāng)停止向室內(nèi)空調(diào)送新風(fēng)時(shí)，室內(nèi)空調(diào)維持室內(nèi)風(fēng)循環(huán)。

2.6 抗爆措施

控制室采用抗爆體設(shè)計(jì)，抗爆體設(shè)計(jì)采用的沖擊波入射超壓為 21 kPa，正壓作用時(shí)間為 100 ms（同結(jié)構(gòu)專業(yè)設(shè)計(jì)）。通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)引入和排風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)口均應(yīng)加裝與建筑結(jié)構(gòu)同等抗爆等級(jí)的抗爆閥 [7]，抗爆閥確保在建筑物外發(fā)生爆炸時(shí)自動(dòng)關(guān)閉，當(dāng)外部空氣壓力恢復(fù)正常時(shí)自動(dòng)開啟。本工程采用的抗爆閥當(dāng)沖擊波為 10 bar 時(shí)，關(guān)閉時(shí)間≤1.1 ms，最小關(guān)閉壓力≤2500 Pa，采用外掛式抗爆閥。

2.7 自動(dòng)控制

風(fēng)冷恒溫恒濕機(jī)空調(diào)機(jī)組一用一備[2]，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與空調(diào)機(jī)組聯(lián)動(dòng)?？照{(diào)系統(tǒng)配置液晶顯示板，控制板應(yīng)能顯示溫、濕度、各部件運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警提示。除現(xiàn)場(chǎng)控制外，機(jī)組應(yīng)配備接口，可與微機(jī)連接，進(jìn)行遠(yuǎn)程中央監(jiān)控。機(jī)組預(yù)留運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警接點(diǎn)，火警信號(hào)接點(diǎn)，并且具備時(shí)間及故障自動(dòng)切換功能。當(dāng)建筑火災(zāi)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到火災(zāi)時(shí)，所有通風(fēng)空調(diào)設(shè)備聯(lián)鎖自動(dòng)關(guān)閉。

3 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合某甲醇聯(lián)產(chǎn)合成氨項(xiàng)目的中央控制室為工程實(shí)例，介紹了抗爆控制室的通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算及選型中應(yīng)注意的問(wèn)題。為其他抗爆控制室的通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供借鑒及參考。該控制室為單層丁類建筑，建筑面積小于 5000 m2，故各房間不考慮設(shè)置排煙設(shè)施[8]。另疏散走道長(zhǎng)度小于40 m，故走道也不需考慮設(shè)置排煙設(shè)施[2]。值得注意的是，常年制冷的機(jī)柜間空調(diào)系統(tǒng)在冬季亦可采用加大新風(fēng)量，提高新風(fēng)比的方式以消除再熱量，但由此會(huì)帶來(lái)新風(fēng)化學(xué)過(guò)濾機(jī)組的投資及耗材損耗費(fèi)用的增加。故在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)充分考慮運(yùn)行投資等經(jīng)濟(jì)方面，權(quán)衡利弊后選取更適合實(shí)際項(xiàng)目的空調(diào)系統(tǒng)。另，若部分工藝專業(yè)有要求在操作室設(shè)置事故通風(fēng)系統(tǒng)，氣源可由呼吸空氣管提供，呼吸空氣管入口處設(shè)置減壓閥，空氣經(jīng)減壓后送入操作室等房間，并維持房間正壓。該系統(tǒng)需與可燃、有毒氣體探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)鎖啟停。