高大工業(yè)廠房熱水供暖系統(tǒng)解決方案

薛洪琛

（天津渤化工程有限公司，天津300193）

蘇司蘭能源（天津）有限公司是一家從事風(fēng)能技術(shù)開發(fā)、設(shè)計(jì)及生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電廠的設(shè)計(jì)、建造及咨詢服務(wù)的綜合性跨國公司。該公司機(jī)艙外殼車間長154.4m，寬55 m，高12 m，桁車梁頂標(biāo)高 8.70 m；葉片車間長 216 m，寬70 m，高12 m；桁車梁頂標(biāo)高8.70 m，這兩個(gè)車間都是按照標(biāo)準(zhǔn)廠房設(shè)計(jì)，建筑規(guī)模較大，建筑高度高、跨距大、長度長，均為高大工業(yè)廠房。

1 機(jī)艙外殼車間和葉片車間冬季室內(nèi)供暖存在的問題

機(jī)艙外殼車間和葉片車間原設(shè)計(jì)按照標(biāo)準(zhǔn)廠房設(shè)計(jì)，室內(nèi)供暖系統(tǒng)的散熱設(shè)備為熱水暖風(fēng)機(jī)和對(duì)流散熱器，供暖熱水供回水溫度85℃/60℃，室內(nèi)供暖系統(tǒng)由對(duì)流散熱器和熱水暖風(fēng)機(jī)同時(shí)使用時(shí)室內(nèi)溫度才達(dá)到16℃。機(jī)艙外殼車間主要生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的機(jī)艙外殼，葉片車間主要生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的葉片，機(jī)艙外殼和葉片均為玻璃鋼制造，玻璃鋼需一層一層地糊在設(shè)備骨架上，第一層干后才能糊第二層，直至玻璃鋼的厚度滿足產(chǎn)品需要的強(qiáng)度，所以生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的制造工藝要求冬季室內(nèi)溫度不得低于23℃，如果室內(nèi)溫度達(dá)不到要求，將影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量，對(duì)產(chǎn)量的影響尤為嚴(yán)重。兩個(gè)車間靠外墻側(cè)都布滿了散熱器，由于車間跨距較大，想通過增加對(duì)流散熱器數(shù)量來提高室內(nèi)溫度難以滿足。

2 機(jī)艙外殼車間和葉片車間冬季室內(nèi)供暖需解決的問題

機(jī)艙外殼車間和葉片車間生產(chǎn)工藝要求冬季室內(nèi)溫度不得低于23℃，由于原設(shè)計(jì)冬季室內(nèi)溫度為16℃，不能適應(yīng)兩個(gè)車間產(chǎn)品的制造工藝要求，為提高兩個(gè)車間室內(nèi)溫度，結(jié)合國內(nèi)外生產(chǎn)同類型工廠的供暖先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過認(rèn)真科學(xué)的計(jì)算分析，提出這兩個(gè)車間室內(nèi)采用以熱水為熱媒的輻射板供暖的技術(shù)方案來提高冬季室內(nèi)溫度，滿足生產(chǎn)工藝要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。

3 以熱水為熱媒的輻射板供暖原理

以熱水為熱媒的輻射板供暖是采用鋼制輻射板作為散熱設(shè)備，主要利用熱輻射來傳遞熱量的供熱方式，同時(shí)也伴隨對(duì)流散熱。熱輻射與對(duì)流和導(dǎo)熱換熱不同，它不依靠物體直接接觸進(jìn)行熱量傳遞，而是依靠輻射的傳熱方式，把大部分熱量直接輻射到人體和物體，室內(nèi)物體受熱后發(fā)出輻射線向周圍空間輻射能量，同時(shí)有一小部分熱量以對(duì)流傳熱方式加熱室內(nèi)空氣，提高室內(nèi)溫度。熱輻射是依靠物體表面對(duì)外發(fā)射可見和不可見射線來傳遞熱能的一種現(xiàn)象，其特征是以光速傳遞，以直線傳播，能被反射，能被物體吸收使其溫度升高，使室內(nèi)有足夠的輻射強(qiáng)度，使室內(nèi)空氣溫度比采用散熱器對(duì)流供暖系統(tǒng)的室溫低2～3℃，人們?cè)诜块g內(nèi)仍感到舒適，而無冷感，以達(dá)到供暖的目的。但通過空氣時(shí)，不能明顯地提高空氣的溫度，輻射面板提供了一種高效的方式來加熱大型空間，從而可以快速響應(yīng)并高效地將熱量轉(zhuǎn)移到適當(dāng)區(qū)域，輻射性能比通過其他形式加熱更大的空氣量更有效地滿足室內(nèi)溫度的需要，創(chuàng)造出舒適感，這種系統(tǒng)主要用在高大的工業(yè)廠房中。

4 機(jī)艙外殼車間和葉片車間冬季室內(nèi)供暖解決方案

由于機(jī)艙外殼車間和葉片車間建筑跨距大，對(duì)流散熱器布置困難，想通過增加對(duì)流散熱器數(shù)量來提高室內(nèi)溫度難以滿足要求，其次建筑高度高，對(duì)流散熱器供暖上熱下冷的現(xiàn)象嚴(yán)重。當(dāng)采用暖風(fēng)機(jī)供暖時(shí)，車間的風(fēng)擾動(dòng)嚴(yán)重，溫度不均勻，對(duì)生產(chǎn)工藝有影響，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

兩個(gè)車間現(xiàn)狀供暖方式為廠區(qū)熱水管網(wǎng)向車間供熱，機(jī)艙外殼車間供暖系統(tǒng)供回水管道管徑為DN125，葉片車間供暖系統(tǒng)供回水管徑為DN150，進(jìn)水溫度為85℃，這兩個(gè)車間原有供暖系統(tǒng)冬季室內(nèi)能夠達(dá)到16℃，為保證車間溫度能達(dá)到生產(chǎn)工藝要求的23℃，采用在車間內(nèi)頂部安裝輻射板供暖系統(tǒng)的方式予以解決。以熱水為熱媒的輻射板供暖技術(shù)在國外已被廣泛的應(yīng)用于高大建筑物供暖系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)中，近幾年在國內(nèi)的一些外資工廠在設(shè)計(jì)高大廠房供暖系統(tǒng)時(shí)也都普遍使用該技術(shù)。

由于兩個(gè)車間原有供暖系統(tǒng)冬季室內(nèi)能夠達(dá)到16℃，新增輻射板系統(tǒng)只是提高生產(chǎn)工作區(qū)的溫度，所以本方案只在工作區(qū)按照生產(chǎn)工藝要求布置熱水型輻射板。機(jī)艙外殼車間供暖建筑面積為7113m2，原設(shè)計(jì)熱水供暖熱負(fù)荷為1343kW，為保證冬季室內(nèi)溫度不低于23℃，增加熱水供暖熱負(fù)荷208kW，選用長度為6m，寬度為0.32m，輻射熱量為 248W/m 熱水型輻射板840m；葉片車間供暖建筑面積為12922m2，原設(shè)計(jì)熱水供暖熱負(fù)荷為2043kW，為保證冬季室內(nèi)溫度不低于23℃，增加熱水供暖熱負(fù)荷654kW，選用長度為6m，寬度為0.32m，輻射熱量為248W/m 熱水型輻射板2544m。熱水型輻射板水平成組布置，布置時(shí)考慮到熱脹冷縮，供回水管進(jìn)出口設(shè)置了金屬軟接頭，每組輻射板的長度不超過30m，輻射板安裝在車間梁下和桁車梁之間，不影響其他工藝設(shè)備的運(yùn)行，熱量直接輻射到機(jī)艙外殼和葉片上，輻射熱被物體吸收使其溫度升高。

5 機(jī)艙外殼車間和葉片車間冬季室內(nèi)供暖效果

機(jī)艙外殼車間和葉片車間供暖系統(tǒng)按照以上方案設(shè)計(jì)安裝后，實(shí)測(cè)室內(nèi)物體表面溫度可達(dá)到23～25℃，該工程當(dāng)年設(shè)計(jì)當(dāng)年安裝當(dāng)年運(yùn)行，滿足制造工藝要求的溫度，提高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，該工程目前已經(jīng)運(yùn)行12a，運(yùn)行效果良好。

該工程經(jīng)過多年運(yùn)行，在高大工業(yè)廠房內(nèi)，采用以熱水為熱媒的輻射板供暖，廠房的溫度梯度比采用對(duì)流供暖系統(tǒng)小，熱損失也小，也一定程度地降低了車間的供暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，有效的節(jié)約了能源，以熱水為熱媒的輻射板重量輕，不占空間，外形美觀而且安裝和維護(hù)檢修非常方便，最適宜于高大建筑物頂部使用。以熱水為熱媒的輻射板供暖很好地解決了高大工業(yè)廠房溫度梯度變化較大及采用對(duì)流散熱器供暖室內(nèi)溫度難以保證的問題。