工业建筑暖通空调设计范文

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