摘 要:以某精密仪器生产厂房为例,介绍了该厂房通风空调系统的设置条件、通风空调系统形式的确定以及采取的节能措施,以期为类似厂房的通风空调设计提供参考。
关键词:精密仪器厂房 通风与空调 节能设计
中图分类号:TU83 文献标识码:A 文章编号:1674-098x(2011)03(c)-0071-03
Ventilation & Air Conditioning system Energy Saving Design for a precision instrument factory
By Wang Xuejing
(Tianjin Light Industry Design Institute)
Abstract:To take Precision Instrument manufacturing plant as an example,this letter introduces the pre condition of setting up plant Ventilation & Air Conditioning system,system model selection and adopted energy saving measures,so that it can be the reference of ventilation & Air Conditioning system design of similar plant.
Key words:Precision Instrument manufacturing plant;Ventilation & Air Conditioning;Energy saving design
通常精密仪器生产厂房对环境温湿度要求较高,由于厂房面积较大、空间较高,加之某些工段生产过程中产生大量余热,致使空调能耗较大。随着国家对工业企业节能减排要求的不断提高,通风空调系统的节能措施已成为重要手段之一。
1 工程概况
某精密仪器生产厂房位于我国华北地区。该工程总平面布置结合厂区现状及特定环境和生产工艺的连续性要求,将生产、办公及附属用房有机的组成为一体。其中综合生产车间为两层局部三层,建筑面积25430m2,为现浇钢筋混凝土框架结构;动力及附属用房建筑面积3454m2,为两层现浇钢筋混凝土框架结构。建筑剖面图见图1。
该项目建筑立面设计以现代、简洁、明快为原则,综合生产车间北侧采用外挑玻璃雨棚和弧形玻璃幕墙,以突出建筑主体,其他部位配以带状条窗,体现了建筑外观的连续性,建筑整体外墙采用淡灰色外墙涂料。通过体形的变换和内部功能的特性,使其立面既富有变化,又做到了整体统一,以充分体现现代工业建筑的风格。
2 暖通空调主要设计参数及设计特点
2.1 当地室外气象参数
夏季:空调室外计算干球温度33.4℃、湿球温度26.9℃,通风室外计算温度29℃。
冬季:采暖室外计算温度-9℃、空调室外计算干球温度-11℃、相对湿度53%。
2.2 室内主要设计参数
（1)温湿度。
生产车间夏季26±2℃、相对湿度50±10%;冬季20±2℃、相对湿度50±10%;装配车间要求恒温恒湿,冬夏季均为25±2℃、相对湿度50±10%。
办公区夏季26±2℃;冬季20±2℃。
（2)新风量。
生产车间采用全空气系统一次回风形式,新风由室外引入,冬夏季送新风比例为10%,过渡季采用全新风。办公区的新风量标准为30m3/人。
2.3 设计特点和难点
(1)厂房空间较大。
综合生产车间主体建筑由两部分组成,分别为:二层,局部三层,和三层。第一部分生产车间一层层高4.8m,二层层高5.1m,端部三层夹层高为3.3m;第二部分生产车间一层层高6m,二层层高4.5m,三层层高为3.9m。一层设有自动车工段、滚齿工段、夹板工段,机修及生产车间,二层设有机械车间、装配车间、检验、滚齿、夹板、机修、生产车间及仓库,三层设有生产车间及办公用房,局部夹层为办公及生产附属用房。
(2)设备散热量大。
一方面设备电功率大,散热量大,导致空调冷负荷加大。如自动车多达435台、滚齿机187台,仅此两项就消耗电功率1633.2kW;再如铣床、磨床等设备单台电功率就达到20kW,加之机床台数多,致使总电耗较高。另一方面某些工段在生产过程中使用加热润滑油,有大量余热产生。
(3)冷热负荷不均衡。
基于生产工艺的特点,综合生产车间夏季冷负荷与冬季热负荷存在严重不均衡现象。综合生产车间夏季总冷负荷为3480.8kW,冬季总热负荷为1117.4kW。因此,夏季冷负荷与冬季热负荷的不均衡问题直接影响厂房冷热源形式的选择。
3 流体动力学分析
3.1 气象风力数据
如图2。
3.2 流体动力学分析
为进行流体动力学分析,建立了厂房气流分析模型,确定了长450m、宽400m、高100m的测试区域模拟大气边界层风洞(见图3)。建筑模型处于风洞的中心,连同控制范围邻近的建筑物均描述出相对位置。网格尺寸是经过仔细测试描绘出当地风力模型的,包括西北、东南、西南和东北四种主要风向。从图3和图4中可以看出,网格完全封闭,详细地描述出厂房所在位置流体特征。为分析该区域流动问题共划分了140多万个单元。在定义的区域,全部数量的单元控制着运行时间,每一次操作的运行时间大约24h(如图5）。
3.3 厂房自然通风模型
从图6可以看出,通过建筑物内部产生的热并通过天窗排出的情况。在平静无风的日子,观测到空气的流动是通过烟囱效应进行的。随着热空气排出建筑物,新鲜的冷空气通过首层开启的窗被吸入厂房。当天窗关闭后,热空气盘旋在加热区域三层楼面以上4m的位置。
4 通风空调系统的节能措施
4.1 空调系统形式
生产车间采用一次回风全空气系统形式。空调机组置于专门的空调机房内,经过滤、冷却(加热)等处理后的空气由敷设于车间顶部的送风管道送入车间,气流沿楼板送至工作区,回风直接回至空调机房。气流组织形式为上送上回。新风由室外引入,冬夏季送新风比例为10%,过渡季采用全新风,电动天窗排风(如图7）。
车间办公区采用立柜式空气处理机系统形式,新风量按30m3/人。
4.2 新风的采集
生产车间新风采自厂区内绿化带,由于新风采集口位于树荫和草坪中,经位于车间地下设备间内的风道输送至空调机组。夏季采集到的新风温度比室外干球温度低5℃,可大大减少新风冷负荷,降低了空调能耗。
4.3 热回收系统
生产车间由于某些工段在生产过程中使用加热的润滑油,有大量余热产生,空调系统分区域设置。对于有余热产生的车间,冬季以送新风为主,回风先经油捕集器处理后通过显热回收装置加热新风,实现节能的目的,显热回收效率可达70%以上。
5 结语
工业建筑因其生产工艺对空气环境的要求,加之体量大,能耗也大,因此在节能方面大有可为。厂房设计应该以绿色、节能、环保的工业建筑为主导理念,在供暖、通风及空调系统的节能设计方面作了一些有益的探索,为类似工业建筑的设计提供借鉴。
参考文献
[1]陆耀庆.实用空调设计手册[M].2版.北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2]GB50019-2003采暖通风与空气调节设计规范[S].北京:中国计划出版社,2004.
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