高大厂房工业空调通风系统设计

第24卷第2期2007年6月　

　　　　

广东工业大学学报　　

JournalofGuangdongUniversityofTechnology

.24No.2　　Vol

　June2007

高大厂房工业空调通风系统设计

何　彪

(广州制冷集团工程总公司,广东广州510250)

摘要:针对高大厂房的工业空调通风设计进行阐述,介绍了设计中为切实实现分层空调所采用的喷口平行射流的通风气流组织的作用.设计中在工艺生产设备释放大量热能及放散粉尘的高大生产厂房内,采用了岗位空调的理念,并采取机械排风除尘及厂房内的循环风除尘的措施,从而一方面使厂房内的作业人员有了一个较为舒适及卫生的工作环境,身体健康有了必要的保证;另一方面又使生产设备及空调设备可以在相对洁净的环境中工作,提高了空调设备效率,达到了节能的目的.

关键词:工业空调;局部排风;除尘;分层空调;岗位空调;喷口射流

中图分类号:TU83　　　　　　文献标识码:A　　　　　　文章编号:100727162(2007)204

　　随着国民经济建设的不断发展,各级城市都有

自己的工业开发区,广州在开发区的建设方面更是有着成熟的经验.了办公所需的民用舒适性空调外,生产工艺的要求.房,的.,由于没有认识产热、产湿及产尘高大厂房的特殊性,系统设计没有与实际使用状况相结合,造成了空调设备不能高效率使用和空调系统浪费能源的现象.这里试图就某塑料薄膜生产厂房内的空气调节通风及除尘设计提出一些处理方案,为同类工艺要求的厂房工业空调通风系统设计提供参考.

1.

广州地区室外设计气象参数

夏季冬季

计算干球温度/℃

33.55

计算湿球温度/℃

28

计算相对湿度/%大气压力/kPa

98.61

70

100.29

　　2)厂房空调设计参数

夏季室内干球温度t=26～30℃,相对湿度RH≤65%

3　空调方式及气流组织

1)分层空调、岗位空调及冷负荷指标

1　工程概况

该项目位于广州的某开发区,建筑四周为砖墙

结构,屋面为钢结构,共分3个区域:办公区、生产厂房及仓库.

2

办公区占地面积约450m,分上下两层,层高为3.5m,根据业主要求,办公区夏季需要舒适性空调,冬季不考虑采暖(本文不作论述).

生产厂房及仓库(仓库不考虑空调)占地面积

2

各470m,屋顶为人字形,最高层高9m,最低层高8m,屋顶表面有大量采光带,面积约占总屋面面积的40%.生产厂房夏季需降温性工业空调,使作业人员能在合理的气温下工作.

经分析厂房空调热源来自多方面,厂房内设备本身大量散发热量(生产设备用电功率高达700kW)、生产余热、人员散热、周围结构传热及屋面结构散热,特别是屋面较大面积的采光带所传递的室外阳光直接照射的太阳辐射热.

夏季时,室内未安装空调的地方,气温有时高达42℃以上,屋顶温度更高达55℃,如此高温,很不利于作业人员的身体健康,但如果对这样一个高大空间进行全面空调,显然是非常浪费能源的.

根据厂房主要工作区域为地上2～3m的特点,为了有效地节约能源,将该厂房分成上下两个空间考虑,上层3～9m采用机械通风(包括送风与排风),排除车间设备、顶棚热量;下层设计的冷空气从2～3m高度的出风百叶直接送到工作地点,而不考虑3m以上空间气温的高低及非工作地点的温

[2]

度.因此在这里采用分层空调与岗位空调的空调

2　设计参数

[1]

1)广州地区室外设计参数

收稿日期:2007203202

作者简介:何　彪(19652),男,工程师,主要研究方向为通风与除尘.

　第2期　　　　　何　彪:高大厂房工业空调通风系统设计　　　

2

73

方式.

上层空间主要热源为屋面结构传热及采光带所传递的室外阳光直接照射的太阳辐射热;下层空间,即工作区主要热源为设备产生热量和人员散热,主要作业空间在下层,因此设计冷负荷只需满足下层工作地点的需求,同时适当考虑上层空间的影响,即工作地点温度场保持在室内干球温度为26～30℃,相对湿度(RH)≤65%,上层空间与下层工作区之间保持有30℃的过渡空间.通过计算得出冷负荷指标为

3

厂房体积:4300m办公区冷负荷:60kW厂房区冷负荷:240kW

厂房新风冷负荷:60kW

2

办公区单位面积安装冷负荷:140W/m

厂房区单位面积安装冷负荷:380W/m

3

两台AHU送风量各为:24000m/h和160003

m/h

厂房换气次数:9.3次・h2)气流组织的选择

根据厂房生产工艺对厂房内的温度、允许风速、空气质量及空气分布特性的要求,本项目设计采用了“下送下回”的气流组织形式.在不影响厂房行车等操作下,在厂房两边沿墙壁向下引送风管至2～3m处向工作岗位送风,由AHU的回风口向下引回风管,回风口设在地上2～3m部位,这样就合理地组织了室内空气的流动,、相对湿度、健康要求.1

-1

图1　厂房空调平面及剖面图

4　机械通风除尘系统

1)喷口送风设计计算

[3]

风量为32000m/h.

在离地上5.2m处自同一平面安装多个喷射送风口,使送风沿平行轴线向同一方向送出,形成平行射流,如图1所示,这时补风将产生另一作用,即平行射流气流层将厂房的上下两层由气流隔开,保持上、下层有一个30℃左右过渡空间,这样就可以最大限度地减少屋面结构散热量,特别是屋面较大面积的采光带所传递的室外阳光直接照射的太阳辐射热量对下层气温的直接影响.因此使空调系统更加节省能源,同时也使得分层空

3

厂房内生产工艺要求正压环境.工艺生产设备自带局部排风设备,以排除设备生产时产生热量,其排风量为14000m/h;工艺生产设备放散大量粉尘,按要求需安装2台8000m/h的柜式离心排风机,设局部排风口以排除生产过程中生产设备放散的粉尘.因此,厂房内的总排风量为30000m/h.为保证厂房内正压环境,需从室外补风,通过计算,补

3

3

3

74　　广　东　工　业　大　学　学　报　　　第24卷　

调效果更为明显.

厂房的长、宽、高分别为35.6、13、9m.设室内温度tn=28℃,室内冷负荷为240kW,采用喷射送风口形成平行射流,确定射程长x=20m,落差y=310m,

3

送风温差△t0=5.4℃,补风量L=32000m/h.

(1)确定送风速度υ0

设定d0=0.25m,取α=0,a=0.076,则y/d0=3.0/0.25=12,　x/d0=20/0.25=80,

2

得Ar=(y/d0)/(x/d0)×[0.51×(ax/d0)+

d0———圆形喷口直径,m;

△t0———送风温差,℃;x———射流断面至极点间距离,m;

y———射流轴心偏离水平轴之距离,m;

α———射流出口轴线与水平轴之夹角;a———送风口的紊流系数;υ——圆形喷口送风速度,m/s;0—υ——射流末端平均速度,m/s;p—

Tn———射流周围空气温度,K;

0.35]=0.0006,

2

υ0=gd0△t0/ArTn,其中Tn=273+tn

Ar———阿基米德数.2)除尘设备的选择

(1)参见图1,在厂房814轴×C～F轴,该区

.7m处安装2台8000/h,局部排风口直

3

算出υ.33,0=73

因此υ.56m/s0=8

(2)确定射流末端平均速度(υp)υυ[0.48×(ax/d0)+0.147]=0.66m/x=0×υυ.5×.33(ms)p=0x=0由计算结果,υ.56m/ss0=8υ.33m/s

所以均满足要求.(3)计算喷口数N

2

υN=(L/2)/[3600.14d0/4)]=10.6(个)0(3

根据实际情况,取近似整数N=12个上述式中

2

g———重力加速度,m/s;

2

.

(2)参见图1,在AHU回风口处安装两道抽屉式过滤网,一道定期清洗,另一道经常清洗,保证空调末端回风畅顺.

(3)厂房内采取循环风除尘的措施.在厂房8～14轴×C～F轴,在空调层,即离地面3m处增加一台柜式离心风机,加装回风管及送风管,在回风管开设多个回风口,回风口处设置抽屉式过滤网,用于及时清洗过滤网上的粉尘,可进一步保护空调末端AHU回风空气的洁净,提高了空调系统的工作效率,参见图2

.

图2　循环风除尘系统平面布置图

5　空调冷源

根据实际现场情况,选择6台空气热源模块机

组,单台制冷量为60kW,总制冷量为360kW,室外机安装在厂房屋顶.

6　运行结果

本项目2006年7月竣工.验收时,对工作区温度场进行了测试,夏季测试结果表明,工作区温度场

[4]

完全达到设计要求,工作岗位温度可达到26℃,相对湿度(RH)

　第2期　　　　　何　彪:高大厂房工业空调通风系统设计　　　75

差值测得为5Pa,并且厂房内空气洁净.整个空调系统运行良好.

7　结论

对厂房工业空调通风气流实际使用状况测试的结果表明:

1)对于高大厂房,使用圆型喷口平行射流将高大空间分成上、下两层,上层空间与下层工作区之间形成过渡空间,下层空调区域将最少受上层高温空气的影响,保持工作区域满意的空调效果.也可根据现场实际情况,让喷射平行气流从车间两头相对送风,分层空调的效果会更加理想.

2)对厂房内生产设备大量散热的空间空调,岗位空调送风无疑可以最大限度地满足作业人员的需要,同时可以更好地节省能源.

　　3)对工艺生产厂房设备放散粉尘的空间空调,应考虑局部排风机械除尘,并在产尘区域内采取添加循环风除尘措施.如此,可以更好地使空调末端有最佳的工作状态.如果厂房空调条件允许,循环除尘系统采用分段设置,效果将会更理想.参考文献:

[1]采暖通风与空气调节设计规范GB5001922003[S].[2]沈晋明.执业资格考试丛书(暖通空调专业)[M].北

京:中国建筑工业出版社,2004.

[3]全国勘察设计注册工程师公用设备专业管理委员会秘

书处.全国勘察设计注册公用设备,工程师暖通空调专业考试复习教材[M].北:中国建筑工业出版社,

2004.

[4GB5024322002[S].

TheDesignofIialationandConditioning

n2iousWorkshops

HEBiao

(RefrigerationGroupHeadOffice,Guangzhou510259,China)

Abstract:Thisarticleisaboutthedesignofindustrialairventilationandconditioninginhigh2spaciousworkshops.Ithasintroducedtheairdistributionofnozzleparalleljetwhichisusedinstratifiedairconditioningdesignandthedesigningconceptofworkingareaairconditioning.Inthehigh2spaciousworkshops,theindustrialequipmentgener2atesalotofheatanddust.Inordertomakesureoftheworkmenbeinghealthyinsuchworkingenvironment,thisdesignnotonlyusesthedesigningconceptstatedabove,butalsousesmechanicalventilationanddustremovalsys2temcouplewithcircularairdustremoval.Bythisway,workmencouldgetamorecomfortableandcleanerworkingenvironment,andtheindustrialandairconditioningequipmentwouldruninarelativelycleanconditionsothattheefficiencycouldbehigherandsaveenergy.

Keywords:industrialairconditioning;localexhaustventilation;dustcontrol;stratifiedairconditioningworking

areaairconditioning;nozzlejet

第24卷第2期2007年6月　

　　　　

广东工业大学学报　　

JournalofGuangdongUniversityofTechnology

.24No.2　　Vol

　June2007

高大厂房工业空调通风系统设计

何　彪

(广州制冷集团工程总公司,广东广州510250)

摘要:针对高大厂房的工业空调通风设计进行阐述,介绍了设计中为切实实现分层空调所采用的喷口平行射流的通风气流组织的作用.设计中在工艺生产设备释放大量热能及放散粉尘的高大生产厂房内,采用了岗位空调的理念,并采取机械排风除尘及厂房内的循环风除尘的措施,从而一方面使厂房内的作业人员有了一个较为舒适及卫生的工作环境,身体健康有了必要的保证;另一方面又使生产设备及空调设备可以在相对洁净的环境中工作,提高了空调设备效率,达到了节能的目的.

关键词:工业空调;局部排风;除尘;分层空调;岗位空调;喷口射流

中图分类号:TU83　　　　　　文献标识码:A　　　　　　文章编号:100727162(2007)204

　　随着国民经济建设的不断发展,各级城市都有

自己的工业开发区,广州在开发区的建设方面更是有着成熟的经验.了办公所需的民用舒适性空调外,生产工艺的要求.房,的.,由于没有认识产热、产湿及产尘高大厂房的特殊性,系统设计没有与实际使用状况相结合,造成了空调设备不能高效率使用和空调系统浪费能源的现象.这里试图就某塑料薄膜生产厂房内的空气调节通风及除尘设计提出一些处理方案,为同类工艺要求的厂房工业空调通风系统设计提供参考.

1.

广州地区室外设计气象参数

夏季冬季

计算干球温度/℃

33.55

计算湿球温度/℃

28

计算相对湿度/%大气压力/kPa

98.61

70

100.29

　　2)厂房空调设计参数

夏季室内干球温度t=26～30℃,相对湿度RH≤65%

3　空调方式及气流组织

1)分层空调、岗位空调及冷负荷指标

1　工程概况

该项目位于广州的某开发区,建筑四周为砖墙

结构,屋面为钢结构,共分3个区域:办公区、生产厂房及仓库.

2

办公区占地面积约450m,分上下两层,层高为3.5m,根据业主要求,办公区夏季需要舒适性空调,冬季不考虑采暖(本文不作论述).

生产厂房及仓库(仓库不考虑空调)占地面积

2

各470m,屋顶为人字形,最高层高9m,最低层高8m,屋顶表面有大量采光带,面积约占总屋面面积的40%.生产厂房夏季需降温性工业空调,使作业人员能在合理的气温下工作.

经分析厂房空调热源来自多方面,厂房内设备本身大量散发热量(生产设备用电功率高达700kW)、生产余热、人员散热、周围结构传热及屋面结构散热,特别是屋面较大面积的采光带所传递的室外阳光直接照射的太阳辐射热.

夏季时,室内未安装空调的地方,气温有时高达42℃以上,屋顶温度更高达55℃,如此高温,很不利于作业人员的身体健康,但如果对这样一个高大空间进行全面空调,显然是非常浪费能源的.

根据厂房主要工作区域为地上2～3m的特点,为了有效地节约能源,将该厂房分成上下两个空间考虑,上层3～9m采用机械通风(包括送风与排风),排除车间设备、顶棚热量;下层设计的冷空气从2～3m高度的出风百叶直接送到工作地点,而不考虑3m以上空间气温的高低及非工作地点的温

[2]

度.因此在这里采用分层空调与岗位空调的空调

2　设计参数

[1]

1)广州地区室外设计参数

收稿日期:2007203202

作者简介:何　彪(19652),男,工程师,主要研究方向为通风与除尘.

　第2期　　　　　何　彪:高大厂房工业空调通风系统设计　　　

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方式.

上层空间主要热源为屋面结构传热及采光带所传递的室外阳光直接照射的太阳辐射热;下层空间,即工作区主要热源为设备产生热量和人员散热,主要作业空间在下层,因此设计冷负荷只需满足下层工作地点的需求,同时适当考虑上层空间的影响,即工作地点温度场保持在室内干球温度为26～30℃,相对湿度(RH)≤65%,上层空间与下层工作区之间保持有30℃的过渡空间.通过计算得出冷负荷指标为

3

厂房体积:4300m办公区冷负荷:60kW厂房区冷负荷:240kW

厂房新风冷负荷:60kW

2

办公区单位面积安装冷负荷:140W/m

厂房区单位面积安装冷负荷:380W/m

3

两台AHU送风量各为:24000m/h和160003

m/h

厂房换气次数:9.3次・h2)气流组织的选择

根据厂房生产工艺对厂房内的温度、允许风速、空气质量及空气分布特性的要求,本项目设计采用了“下送下回”的气流组织形式.在不影响厂房行车等操作下,在厂房两边沿墙壁向下引送风管至2～3m处向工作岗位送风,由AHU的回风口向下引回风管,回风口设在地上2～3m部位,这样就合理地组织了室内空气的流动,、相对湿度、健康要求.1

-1

图1　厂房空调平面及剖面图

4　机械通风除尘系统

1)喷口送风设计计算

[3]

风量为32000m/h.

在离地上5.2m处自同一平面安装多个喷射送风口,使送风沿平行轴线向同一方向送出,形成平行射流,如图1所示,这时补风将产生另一作用,即平行射流气流层将厂房的上下两层由气流隔开,保持上、下层有一个30℃左右过渡空间,这样就可以最大限度地减少屋面结构散热量,特别是屋面较大面积的采光带所传递的室外阳光直接照射的太阳辐射热量对下层气温的直接影响.因此使空调系统更加节省能源,同时也使得分层空

3

厂房内生产工艺要求正压环境.工艺生产设备自带局部排风设备,以排除设备生产时产生热量,其排风量为14000m/h;工艺生产设备放散大量粉尘,按要求需安装2台8000m/h的柜式离心排风机,设局部排风口以排除生产过程中生产设备放散的粉尘.因此,厂房内的总排风量为30000m/h.为保证厂房内正压环境,需从室外补风,通过计算,补

3

3

3

74　　广　东　工　业　大　学　学　报　　　第24卷　

调效果更为明显.

厂房的长、宽、高分别为35.6、13、9m.设室内温度tn=28℃,室内冷负荷为240kW,采用喷射送风口形成平行射流,确定射程长x=20m,落差y=310m,

3

送风温差△t0=5.4℃,补风量L=32000m/h.

(1)确定送风速度υ0

设定d0=0.25m,取α=0,a=0.076,则y/d0=3.0/0.25=12,　x/d0=20/0.25=80,

2

得Ar=(y/d0)/(x/d0)×[0.51×(ax/d0)+

d0———圆形喷口直径,m;

△t0———送风温差,℃;x———射流断面至极点间距离,m;

y———射流轴心偏离水平轴之距离,m;

α———射流出口轴线与水平轴之夹角;a———送风口的紊流系数;υ——圆形喷口送风速度,m/s;0—υ——射流末端平均速度,m/s;p—

Tn———射流周围空气温度,K;

0.35]=0.0006,

2

υ0=gd0△t0/ArTn,其中Tn=273+tn

Ar———阿基米德数.2)除尘设备的选择

(1)参见图1,在厂房814轴×C～F轴,该区

.7m处安装2台8000/h,局部排风口直

3

算出υ.33,0=73

因此υ.56m/s0=8

(2)确定射流末端平均速度(υp)υυ[0.48×(ax/d0)+0.147]=0.66m/x=0×υυ.5×.33(ms)p=0x=0由计算结果,υ.56m/ss0=8υ.33m/s

所以均满足要求.(3)计算喷口数N

2

υN=(L/2)/[3600.14d0/4)]=10.6(个)0(3

根据实际情况,取近似整数N=12个上述式中

2

g———重力加速度,m/s;

2

.

(2)参见图1,在AHU回风口处安装两道抽屉式过滤网,一道定期清洗,另一道经常清洗,保证空调末端回风畅顺.

(3)厂房内采取循环风除尘的措施.在厂房8～14轴×C～F轴,在空调层,即离地面3m处增加一台柜式离心风机,加装回风管及送风管,在回风管开设多个回风口,回风口处设置抽屉式过滤网,用于及时清洗过滤网上的粉尘,可进一步保护空调末端AHU回风空气的洁净,提高了空调系统的工作效率,参见图2

.

图2　循环风除尘系统平面布置图

5　空调冷源

根据实际现场情况,选择6台空气热源模块机

组,单台制冷量为60kW,总制冷量为360kW,室外机安装在厂房屋顶.

6　运行结果

本项目2006年7月竣工.验收时,对工作区温度场进行了测试,夏季测试结果表明,工作区温度场

[4]

完全达到设计要求,工作岗位温度可达到26℃,相对湿度(RH)

　第2期　　　　　何　彪:高大厂房工业空调通风系统设计　　　75

差值测得为5Pa,并且厂房内空气洁净.整个空调系统运行良好.

7　结论

对厂房工业空调通风气流实际使用状况测试的结果表明:

1)对于高大厂房,使用圆型喷口平行射流将高大空间分成上、下两层,上层空间与下层工作区之间形成过渡空间,下层空调区域将最少受上层高温空气的影响,保持工作区域满意的空调效果.也可根据现场实际情况,让喷射平行气流从车间两头相对送风,分层空调的效果会更加理想.

2)对厂房内生产设备大量散热的空间空调,岗位空调送风无疑可以最大限度地满足作业人员的需要,同时可以更好地节省能源.

　　3)对工艺生产厂房设备放散粉尘的空间空调,应考虑局部排风机械除尘,并在产尘区域内采取添加循环风除尘措施.如此,可以更好地使空调末端有最佳的工作状态.如果厂房空调条件允许,循环除尘系统采用分段设置,效果将会更理想.参考文献:

[1]采暖通风与空气调节设计规范GB5001922003[S].[2]沈晋明.执业资格考试丛书(暖通空调专业)[M].北

京:中国建筑工业出版社,2004.

[3]全国勘察设计注册工程师公用设备专业管理委员会秘

书处.全国勘察设计注册公用设备,工程师暖通空调专业考试复习教材[M].北:中国建筑工业出版社,

2004.

[4GB5024322002[S].

TheDesignofIialationandConditioning

n2iousWorkshops

HEBiao

(RefrigerationGroupHeadOffice,Guangzhou510259,China)

Abstract:Thisarticleisaboutthedesignofindustrialairventilationandconditioninginhigh2spaciousworkshops.Ithasintroducedtheairdistributionofnozzleparalleljetwhichisusedinstratifiedairconditioningdesignandthedesigningconceptofworkingareaairconditioning.Inthehigh2spaciousworkshops,theindustrialequipmentgener2atesalotofheatanddust.Inordertomakesureoftheworkmenbeinghealthyinsuchworkingenvironment,thisdesignnotonlyusesthedesigningconceptstatedabove,butalsousesmechanicalventilationanddustremovalsys2temcouplewithcircularairdustremoval.Bythisway,workmencouldgetamorecomfortableandcleanerworkingenvironment,andtheindustrialandairconditioningequipmentwouldruninarelativelycleanconditionsothattheefficiencycouldbehigherandsaveenergy.

Keywords:industrialairconditioning;localexhaustventilation;dustcontrol;stratifiedairconditioningworking

areaairconditioning;nozzlejet