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工业建筑暖通空调设计节能措施

发布时间:2019-08-12

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。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: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。

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。

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