暖通空调中不可忽视的烟囱通风设计

暖通空调中不可忽视的烟囱通风设计
摘要：我国经济迅猛发展的同时也带来了环境破坏和空气污染的问题，笔者从事暖通空调设计行业工作多年来参与了数十个与烟囱项目改造设计、咨询的项目，经总结整理发现，需改造重新设计和出现烟囱排烟效果不理想的现象，与前期设计阶段有很大的关系，大多数烟囱的通风系统在设计时被忽视。

因此，本文通过对烟囱通风系统由前期设计配合到设计计算及应注意采取的措施等整个相对完整的环节阐述，呼吁同行在今后的设计中对此问题予以重视。

关键词：暖通空调；烟囱；通风；烟气；空气污染
中图分类号：TU83 文献标识码：A
概述
改革开放以来，我国经济取得了举世瞩目的成就，但同时也带来了环境破坏、空气污染、温室效应等问题。

特别是近十年来我国城市化的迅猛发展，各大中城市的中心区建筑密度大、建筑类型多，各建筑烟囱的通风排烟杂乱无章、相互影响，严重地影响了城市的空气环境。

根据笔者近些年来所参与的改造设计、咨询的数十个项目发现，绝大多数均是在前期图纸设计当中对烟囱排烟通风系统设计不合理而造成的，因此在前期设计阶段，暖通空调专业若能对烟囱排烟
通风系统设计予以足够的重视，无疑对降低城市大气的
PM2.5污染物的浓度、提高城市的空气质量，具有重要的经济及社会意义。

1 合理设置烟囱在建筑总平面位置
在方案设计阶段，应根据建筑物所在的地区、规划的布局、烟囱的使用时段等因素合理设置烟囱在建筑总平面的位置。

我国幅员辽阔、地形复杂、气候类型多样，在设计前期应了解项目所处当地的季风气候、地形特点，然后结合总平面商业区、居民区、环境保护区的布局，考虑烟囱使用的时段性，如有些锅炉房的烟囱是全年时运行，有些是季节性运行，综合确定烟囱的位置。

一般来说，商用性、生产性的烟囱不应设置在居民区、环境保护区内，全年使用的烟囱应设置在总体最小频率风向的上风侧，季节性使用的烟囱应设置在该季节最大频率风向的下风向。

这样就能在规划布置中大大减少对人和环境的影响。

2 土建烟囱井道面积、材料及构造
烟囱是设置在建筑物内部或贴附在建筑物侧的井道竖向空间。

土建预留的井道面积尺寸，所采用的材料及构造等是烟囱的先决条件，相当于对烟囱起着先天的条件作用。

2.1烟囱井道的面积
在笔者改造设计的烟囱项目中，有其中一部分是烟井风道预留的土建面积过小或尺寸设置不合理，造成烟道的阻力
过大，烟气排入大气不畅，这主要原因暖通空调专业在配合阶段提给供建筑专业烟井预留面积尺寸计算不合理、不充分。

不同类型用途的烟囱风量的计算不同，下面列举一下几个典型的类型。

1）厨房的通风量计算
a.全面通风量计算法：
公式：L=Q/（0.348（tp-tj）（1）
式中：L为通风量（m3/h）；tp为室内排风设计温度（℃）；tj为室外进风温度（℃）；Q为厨房显热总发热量（W）。

Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5 （2）
式中：Q1为厨房设备发热量（W）；Q2为操作人员散热量（W）；Q3为照明灯具散热量；Q4为外围护结构的冷负荷（W）；Q5为其它设备发热量（W）。

b.换气次数估算法：
公式：L=nV （3）
式中：L为通风量（m3/h）；n为换气次数（次/h）；V 为换气房间体积（m3）。

n可按经验值选取：中餐厨房n取40～60次/h；西餐厨房n取30～40次/h；职工餐厅厨房n取25～35次/h。

c.罩口断面风速法：
L1=3600vS （4）
式中：L1为设备排风量（m3/h）；v为按罩口断面的风
速，取0.5m/s；S为排风罩投影面积（m2）。

全面通风量：L=mL1 （5）
式中：m取1.1～1.3。

排烟井道所选择的计算风速和尺寸也应合理，计算风速选取一般在10～12m/s在范围内，烟井道的截面尺寸应保持宽长比在1：5的范围内。

过大的风速和过小的宽长比均会造成阻力大大增大，不利于烟气的排放。

2）发电机的排烟量计算：
（6）
式中：Lpy为发电机的排烟量（m3/min）；d为汽缸直径（m）；S为活塞行程（m）；n为转数（rpm）；Z为冲程数；i为气缸数。

3）锅炉的排烟量计算：
笔者改造设计、咨询的项目均民用建筑类型，如商业餐饮、酒店、办公楼类型，这些建筑类型中基本中都是使用的燃油（柴油）或燃气（天然气、城市煤气）的常（负）压锅炉，因此本文分析和计算是的以此类锅炉为基础分析和计算条件的。

烟囱的排烟量当中主要是含有烟气量、SO2和烟尘，其各项的计算公式比较复杂，当选用某种类型的锅炉时一般采用厂家提供的实验实测数据用于烟井风道的计算预留即可。

2.2烟囱井道的材料
以前的一些早期建设的建筑物烟囱井道采用的是内衬
耐高温的防火砖的砖彻井道，虽然是造价低廉，但存在着一定的漏烟现象。

随着技术的进步以及现在高层、超高层建筑物的出现，为了减轻重量、安装快速及有防火极限的要求，市面上有了各种类型的成品预制烟道。

对于商品房住宅，国家建设部颁布的《住宅厨房、卫生间排气道》（JG/T194-2006）或各地方地区颁布的住宅厨房、卫生间排气道的图集，都适用于各种原材料制成的排烟气道。

对于商业餐饮厨房、酒店锅炉房、发电机房的烟囱应采用钢制烟囱安设于土建的烟井内，特别是市面上有一些预制式的不锈钢烟囱，材质内外壁采用SUS316、SUS304，中间保温材质为硅酸铝棉，不失为一种优良的烟囱。

2.3烟囱的构造
其实烟囱整体的构造注意点主要是集中在烟囱帽罩、本体、设置防爆口这几点上。

烟囱顶端的出口须做防护高空气流倒灌影响的帽罩，帽罩的结构不能影响排烟的抬升高度。

烟囱本体除了具有隔热保温功能外，对于钢烟囱尚应有足够的强度和刚度，还要考虑热涨冷缩引起的伸缩量的补偿，故需设固定支架、承重支架、导向支架、补偿器。

在容易积聚烟气的烟道处应设防爆口，水平段烟道的长度应根据烟囱抽力而定，且应有1%坡向排水点的坡度。

烟囱下端需设清灰排污装置。

当多台锅炉、
发电机共用烟囱时，各支管应设置单向阀。

3 烟气处理与排放
厨房、锅炉、发电机的烟气最终都是经过烟囱的烟罩排向大气的，现在我国的空气污染的问题比较突出，国家对排放向大气的烟气所含有的污染物也颁布了诸多的各类排放标准，故不论是哪种烟气均必须严格按照国家的要求须进行处理后达到国家允许的排放标准才能排放。

3.1厨房油烟的净化与处理
商业餐饮类的厨房的油烟净化设备有静电型、复合型、光解技术型等，但不论是采用哪种类型，厨房的油烟排放均应处理达到外观目测无油、无烟、无味，技术检测上的油烟去除效率、恶臭污染物臭气浓度等符合国家环保排放要求，并且消防上要做到安全防火。

笔者在改造广州的商场的厨房时就遇到屋顶的排烟口有冒明火的现象，这是有极大的消防安全隐患的。

经过严格按照国家规定的要求进行了油烟处理和做好消防防火的改造后，在屋顶的厨房排风口处只感觉到有热气，改造好的效果良好。

住宅类的厨房油烟处理排放目前还只是采用家庭安装抽油烟机排入住宅厨房烟道的做法，一般的家庭抽烟油机只是有油烟分离、过滤的功能，对过滤后的烟气没有再进行处理就排放了，所以有条件应选购也有烟气净化装置的油烟机。

3.2发电机的烟气处理
目前各建筑物内的配备的备用或消防应急用的发电机所的燃料都是柴油，柴油燃烧后排放的烟气中含有碳黑、SO2、NOx等大量有毒有害物质，必须加以处理。

目前对柴油发电机组排出的黑烟尾气，常规做法是采用旋流板水洗喷淋法，尾气中的污染物在旋流板式喷淋塔中经过一系列化学反应，使NOx、SO2等气态污染物得到中和达到国家的环保要求处理后达标排放。

若不加处理直接排放，对大气环境会造成污染，根据国家的环保要求，对该废气进行治理后达标排放。

3.3锅炉燃烧后尾气的处理
在民用建筑中使用的锅炉一般为燃油（轻柴油）或燃气（天燃气、城市煤气）。

燃油的锅炉的尾气处理的办法基本上和柴油发电机一样。

天燃气的主要成分是甲烷（CH4），燃烧后产生CO2 、H2O和部分N2O，是一种洁净的能源，而且现在大中城市使用的基本上为天燃气，即使是现在是城市煤气的也正在或即将进行媒改气，故采用天燃气作为锅炉的燃料是比较理想的，其尾气的处理也比较简单。

结语
烟囱通风设计对于在一个庞多复杂的建筑设计设计当中虽说是一个比较不起眼的环节，也往往容易在设计的过程当中被忽视，但烟囱整个通风系统设计的好坏，对着周围环
境、空气有着直接的影响，与人们的生活息息相关，也对着我国大气质量有着重大的经济和社会影响。

特别是现在我国大中城市的雾霾现象的增多，就是一直以来长期不重视各类生产、生活中产生的烟废气的排放加以严格的控制形成的。

因此，笔者通过本文呼吁在暖通空调设计中在加强对烟囱通风系统优良设计，不可忽视。

参考文献
[1]GB50736-2012，民用建筑供暖通风与空气调节设计规范[S].
[2]GB50051-2013，烟囱设计规范[S].
[3]GB50041-2008，锅炉房设计规范[S].
[4]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.。