工业建筑暖通空调设计.doc

工业建筑暖通空调设计我国建筑能耗约占全国能源消耗总量的30%。

每年完成的建筑工程投资额中，工业建筑与民用建筑之比约为53:47，工业建筑占多半[1]。

因此，工业建筑节能潜力是非常大的。

目前，国家针对民用建筑出台了多项节能设计标准，工业建筑由于所处行业众多，工艺要求有其特殊性，目前还没有统一的设计规范和节能设计标准。

在设计当中，只能参照民用建筑相关规范和节能设计标准。

以下就西安地区工业建筑暖通空调设计的节能措施进行介绍。

1燃气辐射采暖目前工业建筑常见的采暖形式有散热器采暖、暖风机采暖、燃气辐射采暖等。

散热器采暖，主要是以自然对流形式加热空气，主要适用于民用建筑和层高不高的工业建筑。

高大空间的工业厂房如果采用散热器采暖，室内高度方向上会产生较大的温度梯度，往往会造成下部冷，上部热的现象。

在设计当中，为保证下部工作区的温度达到要求，一般会采取加大设计散热器的措施，这样会导致热量的浪费。

燃气辐射供暖是利用天然气、液化石油气等可燃气体，通过发生器进行燃烧产生各种波长的红外线进行辐射供暖的。

目前产品类型主要有负压单体式、微正压单体式、负压连续式、板式等。

燃气辐射采暖的优点：节能、舒适、经济、安全、环保。

燃气辐射采暖系统初投资略高于散热器采暖系统，可节约采暖能耗10%～20%，可降低运行费用30%以上。

适用于机械加工、铸造、锻造、焊接、冲压、装配、热处理等生产厂房。

目前已广泛应用于通用机械、汽车制造、煤矿机械、飞机制造、电力设备制造、钢铁等行业厂房采暖。

2屋顶通风器工业厂房在生产过程中会产生一定的余热（如热处理）、烟气、粉尘（如铸造、焊接）等，设计时应根据生产工艺、卫生要求，合理、有效利用自然通风技术，满足节能和环保的要求。

自然通风的作用原理是以热压和风压作为动力，使得气流有组织的流动，排除室内污染物，满足室内环境卫生要求。

屋顶通风器是以型钢为骨架，用彩色压型钢板（或玻璃钢）组合而成的全避风型自然通风装置。

具有结构简单、重量轻、不消耗动力的优点。

铸造、电镀、锻造、热处理等发热量大或散发有害气体多的厂房，适宜在厂房屋脊处设置屋顶通风器。

对于多跨度、大面积的联合厂房，可以在每一跨的屋脊处设置屋顶通风器。

设计自然通风器时，厂房下部应设置自然进风口，进风口面积为通风器出风口面积的1.5倍，进风口应设置可以启闭的阀门。

西安地区设置集中采暖的厂房，宜采用带有可关闭阀板的通风器，当不需要通风时可以关闭，起到节能的作用。

目前也有集通风和采光为一体的通风器，布置在屋面边坡处，替代采光带，作为全面通风或局部通风使用。

对于有排烟要求的厂房，可以设置采光排烟天窗，平时作为采光、通风之用；发生火灾时，由消防控制系统打开采光排烟天窗，作为自然排烟口。

采光排烟天窗的面积、间距需满足防火设计规范的要求。

3分层空调建筑高度≥10m且体积≥10000m3的建筑称为高大建筑。

分层空调是指仅对高大空间下部区域进行空调，保持一定的温湿度，对上部区域无空调要求的空调方式。

与全室空调相比，分层空调夏季可节省冷量30%左右。

生产工艺要求为舒适性空调、洁净度要求不高（低于8级）、工作区温度波动＞±1℃的高大空间厂房，均适合采用分层空调系统。

分层空调负荷计算时，夏季冷负荷一般为全室空调冷负荷计算值的70%，冬季热负荷取全室空调热负荷计算值。

分层空调系统送风一般采用射流风口侧送风，同侧下部回风。

车间跨度大于25m时，宜采用双侧射流风口送风，侧送多股平行射流应互相搭接，双侧射流风口对送时，射程按两侧喷口重点的90%计算[2]。

回风口布置在送风口的同侧下方，使得工作区处于回流区，可以获得均匀的温度场和速度场。

分层空调系统在夏季使用，节能效果显著，但是在冬季，由于热气流的上升，温度梯度的加大，反而会加大热耗。

在设计时，送风口角度可调，大于30°。

夏季水平送风，冬季斜向下送热风，利用较大的送风速度，送入工作区，减轻热气流的上升。

分层空调系统可以采用全空气系统，也可采用水—空气系统。

水—空气系统末端采用无风管远程射流空调机组，风口为远程射流喷口。

4吊顶式单元空调机组吊顶式单元空调机组安装在屋顶天花板下，通过单元内的热交换器实现对空气的加热（冷却），随后将空气通过喷射器分布到室内各处。

由于使用了高效率且功能强大的空气分布装置，单元式空调机组可以覆盖很大的面积，与其他系统相比可以有效减少通风单元的数量，从而节省空间。

安装高度距地面4～20m，适用于厂房、展览厅等高大空间具有舒适性空调的场合。

吊顶式单元式空调机组可以根据不同的使用要求，通过多种功能组合，在同一设备上可以实现制冷、供暖、通风、热回收等各项功能，并且可进行模块化处理，使用更加灵活，设计更加简便。

吊顶式单元空调机组的优点：(1)吊顶式单元空调机组采用集中分组自动控制系统，调控方便，可以做到按需供冷/供暖，实现运行节能。

(2)吊顶式单元空调机组能将送风空气直接送入人员活动区，通风效率高，无强烈吹风感，达到节能和舒适的统一。

(3)空气喷射器通过自动控制的角度可调配风板，能够实现对送风角度的连续校正调整。

能够实现空气的垂直向下送风，圆锥形吹送以及水平吹送，从而保证覆盖更大面积的区域，在工作区域内无吹风感，有效避免室内空气温度分层，从而节省能量。

(4)吊顶式单元空调机组通过强制射流方式，采用下送风形式，使整个空间内空气换热比较充分，因此，可以大大降低温度分层次现象，根据实测一般在10米的空间内，只有2～3℃的温差，能保持室内较小的垂直温度梯度，有效减少建筑物上部维护结构的热损失，可节能15%～20%。

(5)吊顶式单元空调机组不需设置空调机房，车间内不需设置送、回风风管，不占用多余车间空间，在厂房内布置简洁、美观。

吊顶式单元空调机组设备高度一般为1.0～2.5m，安装吊车的车间必须考虑空调设备高度对起重机的影响，必要时加高厂房高度，满足设备安装和吊车的正常运行。

5工艺循环水热量回收目前在我国的电子技术、新能源等行业，在其生产过程中产生大量低品位余热，这些热水温度一般为30～60℃。

为了满足生产工艺需要，通常这些余热通过冷却塔排向大气或直接排放，对能源造成巨大浪费，同时对环境造成热污染。

这些低品位余热可以通过水源热泵、吸收式热泵加以回收利用，通过消耗一小部分电能，吸收大量低品位热量，供采暖、空调或卫生热水使用。

某多晶硅铸锭厂房线切机需要使用12/17℃工艺冷却循环水，冷却循环水量：241m3/h，回收热量为1400kW。

选用一台螺杆式水-水热泵机组。

夏季工况：热泵机组冷凝器侧采用冷却塔，将冷却循环水由37℃降至32℃。

冬季工况：热泵机组回收工艺循环水热量，提供45/40℃热水供厂房供暖。

由于采用了水-水热泵机组，回收工艺冷却循环水，该项目不需设置锅炉房等热源，取得了良好的经济效益和环保效益。

大容量空压机采用的冷却方式多为水冷，大量的热量通过冷却塔散发到了环境中。

冬季冷却水温度＞10℃，一般在14℃～18℃；夏季冷却水温度30℃～40℃。

在空压机冷却水系统加装水源热泵机组，对空压机冷却水中的热量进行回收，可以加热卫生用热水，也可以加热供暖热水。

6烟气热回收某光伏玻璃生产厂房，燃烧炉排放高温烟气，烟气排放量：21000m3/h，烟气温度：400℃，余热利用后烟气温度：200℃，余热回收热量为1745kW。

由于烟气中含有酸性腐蚀性气体，为确保设备安全，采用烟气—水换热器间接换热。

烟气换热侧：进口烟气温度400℃，烟气出口温度200℃，高空排放。

水换热侧：冬季提供80/60℃热水供采暖系统使用。

夏季提供产生98/88℃热水，作为吸收式热泵机组的热源，产生7/12℃冷冻水，供空调系统使用。

燃气锅炉通过回收利用烟气中水蒸气冷凝潜热，可以有效降低排烟热损失，提高锅炉效率。

通常可采用冷凝式锅炉或在烟道上加装热回收装置。

冷凝式锅炉采用低温回水来冷却烟气，烟气降温到50～70℃时，锅炉效率可提高10%以上。

烟道加装热回收装置，回收烟气热量，可以加热软化水或生活用水，该装置可用于常规燃气锅炉节能改造。

7空气热回收空气热回收装置是利用空气-空气热交换器来回收排风中的冷（热）量。

目前常见的有转轮式、板式、板翅式、溶液吸收式等换热器。

(1)转轮式换热器处理风量范围：500～100000m3/h，可同时回收显热和潜热，主要有以下几种形式[3]：ET型：适用常规舒适性空调系统以及有湿度要求的空调系统，如纺织厂等。

：RT型：主要回收显热，适用于一般工业通风系统。

：PT型：能耐高温，无吸湿性，只能回收显热，适用于印染、干燥等高温通风系统。

：KT型：无吸湿性，主要回收显热；有较强的耐腐蚀性，适用于电镀车间、电机实验室等。

转轮式换热器有可能有少量渗漏，适用于排风中不带有害物的场合。

(2)板式换热器处理风量范围：250～5000m3/h，只能回收显热，适用于一般工业通风系统。

:(3)板翅式换热器处理风量范围：250～8000m3/h，可同时回收显热和潜热，适用于一般工业通风系统。

:(4)溶液吸收式换热器可同时回收显热和潜热，可去除空气中大部分的微生物、细菌和可吸入颗粒物，净化空气，一般在溶液调湿式空调系统中使用。

适用于印刷厂、生物实验室、电子厂房等。

8结语工业建筑暖通空调设计，应根据具体设计要求采取适合的节能措施。

设计时应注重暖通空调系统整体的节能，选取冷热源设备、风机、循环水泵等设备时应选取性能满足节能要求的产品，暖通空调系统还应配置必要的监测和控制系统。

作者：陈浮吴花蓉徐续单位：陕西省城乡规划设计研究院中联西北工程设计研究院有限公司中国城市建设研究院有限公司。