廠房自然通風(fēng)節(jié)能分析

文/卜彥斌　昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司　云南昆明　650000

廠房自然通風(fēng)節(jié)能分析

文/卜彥斌昆明有色冶金設(shè)計研究院股份公司云南昆明650000

當(dāng)前我國的工業(yè)廠房在大量的建設(shè)，數(shù)量急增，廠房的種類和結(jié)構(gòu)也多元化，有各自的工藝特點，這對廠房的通風(fēng)設(shè)計也有不同要求。本文根據(jù)自然通風(fēng)的原理的闡述，根據(jù)原理探討了普通廠房的通風(fēng)設(shè)計問題，分別從建筑朝向、氣流和通風(fēng)裝置方面進(jìn)行闡述，通過對廠房進(jìn)行自然通風(fēng)的風(fēng)口設(shè)計，使得廠房內(nèi)部的溫度維持在22～23度，給工人帶來更加舒適的工作環(huán)境，為廠房通風(fēng)設(shè)計提供參考建議。

通風(fēng)原理；工業(yè)廠房；氣流

工業(yè)廠房的建設(shè)是為了滿足各種生產(chǎn)作業(yè)的需求，生產(chǎn)業(yè)務(wù)不同，因而出現(xiàn)了不同的廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。當(dāng)前工業(yè)廠房建設(shè)發(fā)展的新方向是建造聯(lián)合廠房，例如將機(jī)加工、焊接以及裝配沖壓等不同功能的施工工藝放在一個廠房里。這樣的建筑物里面有多種生產(chǎn)加工方式，例如焊接之類的生產(chǎn)工藝會產(chǎn)生大量熱量，需要在建筑之初就對廠房車間進(jìn)行通風(fēng)設(shè)計。對室內(nèi)的通風(fēng)分為自然與機(jī)械的通風(fēng)方式，下面將對自然通風(fēng)原理進(jìn)行闡述。

1、自然通風(fēng)的基本原理

自然通風(fēng)。有熱壓和風(fēng)壓兩種通風(fēng)方式。熱壓通風(fēng)是根據(jù)熱壓來做驅(qū)動力；風(fēng)壓通風(fēng)是根據(jù)風(fēng)壓來做驅(qū)動力。由于廠房內(nèi)的生產(chǎn)工藝過程、人體等散發(fā)出的熱量，造成熱空氣膨脹上升，再加上廠房車間若沒有天窗之類的通風(fēng)設(shè)備，就會不利于人們的工作，還會對身體造成危害。因此，需要設(shè)置自然通風(fēng)口。熱壓通風(fēng)設(shè)計：在廠房高處設(shè)置天窗，將室內(nèi)膨脹上升的熱氣排到室外；而在廠房低處設(shè)置進(jìn)風(fēng)口，室外冷空氣就會流入室內(nèi)，從而不斷循環(huán)達(dá)到通風(fēng)效果。熱壓通風(fēng)原理是根據(jù)室內(nèi)低處空氣密度減小膨脹上升，室內(nèi)和室外的空氣有了密度差，利用進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口設(shè)置的高度差進(jìn)行空氣的交換。風(fēng)壓通風(fēng)設(shè)計：通過建筑物對自然風(fēng)的阻礙作用，建筑物迎風(fēng)面形成空氣的正壓區(qū)，建筑物背風(fēng)面產(chǎn)生負(fù)壓區(qū)，根據(jù)壓差來設(shè)計通風(fēng)，主要方法是將進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在迎風(fēng)面，排風(fēng)口設(shè)置在背風(fēng)面，交換室內(nèi)外的空氣。

2、通風(fēng)設(shè)計分析

2.1廠房朝向問題

各地都有一個風(fēng)向參考值，為了保障廠房通風(fēng)條件，必須根據(jù)風(fēng)向來合理設(shè)計廠房朝向，并查看當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)玫瑰圖，盡量將進(jìn)風(fēng)口設(shè)置在夏季廠房的迎風(fēng)處，讓室外的新鮮空氣能夠順利流入到室內(nèi)，然后選擇好出風(fēng)口的位置和風(fēng)口面積，讓室內(nèi)的熱空氣流到室外，以此不斷循環(huán)室內(nèi)外的空氣，形成空氣對流，降低室內(nèi)的溫度，并保持在一個較為舒適的溫度范圍內(nèi)。例如圖1中某工廠建筑的通風(fēng)示意圖，根據(jù)當(dāng)?shù)叵募镜臇|北風(fēng)極為頻繁，所以將廠房通風(fēng)口設(shè)置西南側(cè)的負(fù)壓區(qū)。

（“+”代表正壓區(qū)，“-”代表負(fù)壓區(qū)）

根據(jù)熱壓通風(fēng)原理，要增大進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口高差，根據(jù)當(dāng)?shù)匦纬傻淖匀伙L(fēng)，設(shè)置廠房的高側(cè)窗作為排風(fēng)，針對有許多熱量散發(fā)的熱加工車間，在穩(wěn)定排風(fēng)情況下設(shè)置避風(fēng)天窗。針對迎風(fēng)面，采取設(shè)置進(jìn)風(fēng)側(cè)窗、門洞達(dá)到送風(fēng)。圖1的廠房中，為保證采光效果，和排出車間內(nèi)的煙霧，C2只是采光窗，以便增大壓差，方便通風(fēng)。對于進(jìn)風(fēng)側(cè)窗需要對實際的廠房高度和工藝進(jìn)行有選擇的設(shè)置。

2.2合理組織氣流

自然風(fēng)通常多變不固定，也不受人力控制。圖1中的該廠房C1處是正壓區(qū)，設(shè)置為自然進(jìn)風(fēng)口，排風(fēng)口設(shè)置在廠房中部自然風(fēng)負(fù)壓區(qū)的C3，形成風(fēng)壓氣流組織。在廠房內(nèi)會生產(chǎn)極大的熱量，可以利用熱壓通風(fēng)的原理來進(jìn)行通風(fēng)口的設(shè)計。所以，為保證能夠順暢通風(fēng)，就必須設(shè)置足夠面積的進(jìn)、出風(fēng)口。根據(jù)通風(fēng)換氣的次數(shù)，要對通風(fēng)口的面積進(jìn)行計算得出具體數(shù)據(jù)，在設(shè)置的時候保障進(jìn)風(fēng)口的面積和出風(fēng)口的面積大約相等，就能滿足熱壓通風(fēng)。

其次，設(shè)計自然通風(fēng)口，必須考慮中和面高度，并盡量的設(shè)計得低一些，以保證新鮮空氣能最大限度地流經(jīng)工作區(qū)，從而達(dá)到對工作區(qū)的降溫效果。然而在很多工程設(shè)計中，會圍繞主體廠房設(shè)計許多附房建筑，將主體廠房圍嚴(yán)實，這就不能讓廠房有足夠的進(jìn)風(fēng)窗的面積，所以，此時即使天窗面積再大，也不能達(dá)到通風(fēng)效果。因此，必須在建筑項目設(shè)計中，兼顧各種因素，盡量考慮在主體廠房通風(fēng)處不設(shè)計輔助建筑，將主體廠房的進(jìn)風(fēng)面積留足。

合理組織氣流還可以通過克服進(jìn)氣短流來解決。進(jìn)氣短流形成的原因是由于剛進(jìn)入室內(nèi)的空氣尚沒有到達(dá)室內(nèi)作業(yè)區(qū)，就被加熱上升排出天窗外的現(xiàn)象。例如圖1中，若將進(jìn)氣口設(shè)置為C2 ，然后由C3 排出，新鮮空氣流經(jīng)期間，還沒有經(jīng)過工作區(qū)就被排出室外，只能帶走較少的熱量與粉塵，而極大地降低了通風(fēng)效果。所以，設(shè)計中必須避免進(jìn)氣短流。圖中該廠房卻是將C2設(shè)為采光窗，是一個極好的設(shè)計。

合理組織氣流還需要機(jī)械通風(fēng)的輔助，當(dāng)自然通風(fēng)不暢時，就必須依靠機(jī)械通風(fēng)，機(jī)械通風(fēng)效果不受氣候、房屋朝向限制。這可以通過在建筑形式和生產(chǎn)工藝下，選擇合適的風(fēng)機(jī)，保障機(jī)械通風(fēng)效果。

2.3 選擇通風(fēng)開窗設(shè)備

對于通風(fēng)開窗的形式各異，例如推拉窗、對開窗、百葉窗、懸窗等。其中當(dāng)前較為流行推拉窗，這是由于它具有較好的密封性和外觀，且不易壞，缺點是只能達(dá)到50%開窗面積。針對夏熱的地區(qū)，通常設(shè)置百葉窗，便于開啟窗戶，并且能靈活控制開窗角度，又不易壞。而寒冷的冬季則將百葉設(shè)置為外窗，在室內(nèi)設(shè)置保溫密閉門。排風(fēng)要通過設(shè)置天窗、頂排風(fēng)帽或者排風(fēng)機(jī)。常見的天窗的弊端是頻繁開關(guān)易損壞玻璃。

當(dāng)前，還有些建筑是多跨廠房，上百米寬度的房內(nèi)散熱量大，通風(fēng)技術(shù)較難。通常根據(jù)廠房布局情況設(shè)置露天跨，能解決廠房內(nèi)的部分通風(fēng)。但事實是很多多跨廠房內(nèi)的操作工藝不同，達(dá)不到露天跨設(shè)計要求，所以，必須利用機(jī)械送風(fēng)來達(dá)到通風(fēng)要求，此時需要在合適的工作面上設(shè)置送風(fēng)高度，然后將排風(fēng)處設(shè)在天窗。

結(jié)語:

綜述，自然通風(fēng)是一種最經(jīng)濟(jì)最節(jié)能的通風(fēng)方式，非常適用于工業(yè)廠房。對于這種高效節(jié)能的通風(fēng)手段，必須要通過合理設(shè)計通風(fēng)方案，才能達(dá)到較為理想的通風(fēng)效果。通常情況下，只要對準(zhǔn)風(fēng)向，有足夠的自然通風(fēng)對流面積，氣流組織合理，窗戶開窗方式正確，就能達(dá)到較好的通風(fēng)效果?？傮w上需要注意的問題：

根據(jù)風(fēng)向、現(xiàn)場情況，盡力布局好進(jìn)出口通風(fēng)的位置、擴(kuò)大風(fēng)口面積；盡量排除主體廠房建筑周圍阻擋通風(fēng)的附加建筑物。具體風(fēng)口的設(shè)計問題要根據(jù)現(xiàn)場具體情況而定。

［1］盧志堅，張笑凡.高校教學(xué)樓綜合節(jié)能改造探索與實踐［J］.上海節(jié)能，2015，（04）.

［2］許鳳，陳玉英.自然通風(fēng)的應(yīng)用形式及節(jié)能與舒適性探討［J］.制冷與空調(diào)，2008，（04）.

圖1 中某工廠建筑的通風(fēng)示意圖