以环境为依托的车间采暖通风设计研究

甘梓炜

（新疆石油勘察设计研究院（有限公司），新疆 克拉玛依 834000）

采暖通风设计，是公共建筑以及厂房车间设计的主要组成部分。对于厂房车间，如果其位于严寒或者酷热环境，在正常非作业环境下，按照相关规定，需要达到一定的室内温度值，通常非作业情况下，需要达到0℃以上，5℃左右。对于特殊环境，还需要进行车间环境，进行合理的采暖通风设计，比如热处理环节车间，焊接环节下的车间，对车间的采暖通风，都有特殊的要求，笔者以此为依托，对其采暖与通风进行设计相关进行探讨。

1 环境概述

在进行热处理环节下的车间进行采暖通风设计之前，需要对热处理工艺有所了解，因为只有这样，才能够对该车间的采暖通风进行合理的规划与设计。

该热处理车间的面积约为6000m2，整体结构为单层钢结构，车间高度约为16m，该车间在生产作业过程主要是对所加工的材料进加热，冷却，保温处理，以此来改变材料内部物理结构，从工业作业过程来看，其对室内温度与通风控制能力要求较高。

从工人的作业环境来看，在材料的热处理过程中，会伴随着大量的粉尘与有害气体，比如在生产过中油槽发散的油烟，加热炉炉口、炉门、壁炉和加热过程中的热辐射，由于大量的工件中含有C，C在热环境处理下，会发生化学反应，生成CO,除此之外，在材料的淬火过程中，由于工件中含有大量的杂质，比如S，Pt等，工件在经过处理时，会产生铅化物、氰化物、硝酸盐等尘埃，以及清洗坑中由于温度太高，而散发出的蒸汽等，所以对于热处理环节下的车间而言，需要做好车间的通风设计工作。

笔者认为，对于现代车间的采暖通风设计，需要结合整个厂房环境，以改善车间的劳动生产条件作为必要前提，而且在设计的过程中，与车间内的工业生产环节紧密结合，才能设计出完整的采暖通风系统，对于排风系统，可以利用自然通风技术，机械通风技术来完成车间的通风设计工作，而这些设计工作，都是建立在合理的设计之上，前期合理的测算是制定机械通风设备以及风向组织布局的关键。

2 设计前的测算

热处理车间，其作业过程，本身就会散发大量的热量，所以对于热处理车间，需要对该车间内的设备发热量大进行计算，以及数据为依托，进行相应的设计。对于设备的散热情况，如下表1所示。

由于该热处理车间的设备都设置有排风罩，所以在计算设备的散热量的时候，采用“未考虑受热金属”的数据作为参考标准，最后经过计算，可得，该车间内的所有加热炉的散热量为900KW，其设备的自身散热量，较冬季而言，已经与其采热量负荷持平，所有在对该车间而言，冬季值班采暖较为容易，可以采用热媒为70℃～85℃的热水，以钢制柱式作为散热器，均匀分布采热。

表1 加热炉及电热槽散热

如前文所述，对于本车间而言，最重要的应该是对该热处理车间的通风设计。通风设计可分为自然通风、排风系统以及补风系统。

3 热处理车间的通风

（1）通风量计算。热处理车间的通风，首先需要对整个车间进行全通风量计算，全通风，顾名思义，是排出车间内的有毒气体以及余热与余湿，使得车间内的空气环境能够达到国家标准。通风计算应该与当地日常温度作为计算数据参考。

对于该区间所处地区而言，其冬季平均温度在-2.1℃左右，而夏季平均温度在34℃左右，由于热处理车间设备在作业过程中其扩散的热量较大，所以需要分别针对冬季与夏季进行全通风计算。

夏季通风，是为了消除余热以及排除有毒气体，其通风量为，453123m3/h,去除工业设备排风量89000m3/h，则夏季排风机的排风量应该大于364123m3/h。

冬季通风，主要是应对冬季车间换气，通常情况下，车间冬季的换气次数为3次，所以可以计算出冬季全通风量为，263457m3/h，同理，去除工业设备排风量89000m3/h，可以得到冬季排风机的排风量应该不小于174454m3/h。

（2）在明确排风机的排风量后，需要对排风设备进行安装，安装之前，需要对生产车间厂房的结构进行评估，对于该车间，在建设初期的施工方便，其侧墙即屋面采用了保温材料，比如彩钢以及太空板，但是其承载能力有限。对于该车间的钢结构而言，其跨度较大，所以很难在墙面开窗，所以其建筑结构造成了厂房很难实现自然通风。

根据车间环境特点，采用屋顶风机进行排风，可以减少钢结构的承受能力，并且施工方便，但是对于屋顶排风而言，其通风量有限，基本的排风面积在100～200m2,对于本车间而言,其平均面积为6000m2,所以其需要40台左右，其成本较高，而且噪音较大，维护困难，如此多的排风机，会增加屋面的漏雨点。所以，一次性采购40台左右的排风机不可取。

所以结合环境，采取以轻型电动通风天窗为主，以屋顶排风机为辅的混合通风方式。轻型电动通风天窗，其重量轻，对于比较适合用于钢结构的屋顶，而且可以电动控制，在冬天，其热损失较少；并且可以电动关闭，避免冬季热损失过大；同时轻型屋顶天窗结合屋脊设置，可以有效避免漏水现象；并且可以做成避风天窗的形式。由于天窗通风量受许多条件制约，为保证通风效果，同时解决冬季风量失控的隐患。

在设计上，将通风天窗分别布置与车间的屋面与屋脊处，其通风能力为152345m3/h，对于先前的通风要求，在夏季需要对其进行机械通风。对于通风天窗而言，在冬季，其通风量很难控制，所以需全部采用机械通风，最后通过测量计算，选择了20台屋顶风机，其风量在9860m3/h。除此之外，通风换气在2次以上的，应该进行机械送风操作。对于本车间而言，从前文环境分析可知，需要加设补风系统。

4 全通风的气流控制

对于车间全通风系统，除了通风的排风量外，对于拍风口的形式，位置以及送排风的分配量都需进行考究，对于本车间而言，在作业过程中，伴随着有毒气体的产生，所以针对车间特点，需对气流组织进行有效控制。

（1）根据车间特点，我们知道，在进行作业生产过程中，在高温高压的情况下，会产生大量的水蒸气以及有毒物质，某些物质较空气而言，比较轻，所以其会形成上升气流，所以如前文所述，采用自然通风与机械通风相结合的形式，需在车间的上部或者屋顶设置通风天窗，以此来排放空气中的热量以及上升物质。

（2）对于主要污染源，以及热源，需要设置按照局部的排风系统，比如该车间的淬火炉，高频设备，机床等。在其距不远处，安装局部排风系统，以便在作业过程中，及时排放出有毒物质，改善作业环境。

（3）由于车间会有有毒物质，大多数情况下，虽然车间与车间之间会有一定的距离，但是为了避免相邻车间空气的相互污染，根据压强原理，排风量应该大于进风量的15%左右，对于送风管道，采用旋流风口，进行深度送风作业。

总体而言，对于车间的气流组织情况，应该以旋流风口送入车间，使其经过污染区，再通过车间顶部排出，为了减少涡流，应在柱上设置轴壁扇，减少涡流，避免有毒气体在局部聚集，做到全通风气流的有效控制。

（4）对于车间而言，不可能将整个车间设置为一个统一的排风系统，因为车间的工业特点不同，而不同的工业环节，会产生不同的废气，这些废气如果相互作用，进行化学反应，会腐蚀或者生成新的有毒物质，比如氰盐炉与排酸气的槽、硝石槽与水槽、喷砂机与盐炉或其他槽子等，所以需要独立设置管道，根据工艺环节，进行独立排风，对于这类车间，笔者认为，排风的管道以地下管道铺设为宜。

结语

当然，车间的采暖通风设计，其一般与建设施工同步，所以在设计阶段，笔者认为，应该与建设方多沟通，分析其工艺特点，根据工业特点进行合理的设计排风管道以及选择排放设备，而且对于排放系统，尽量采用自然排放与机械排放相结合的形式，这样可以有效降低投资成本的同时，减少维护力度，通过合理的设计，来改善车间的工作环境。在设计的过程中，结合车间生产作业情况，合理的设计排风口以及气流的组织形式，有效利用车间设备的热效应，才能制定出合理的采暖通风解决方案。

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