工业厂房通风节能与隔热措施的应用简述

孙世宇

天津宏盛方圆物流有限公司  天津市  300000

摘要：通风是建筑中能耗中的重要组成部分。在一般的民用建筑中,通风空调的用电量占了建筑能耗的三分之一,而照明能耗也占了大约30%左右。现代建筑离不开通风系统,厂房正常的生产环境更离不开工业通风,对于工业建筑来说,除去厂房设备的用电,通风能耗占很重要的部分。现代社会讲求节能,如何降低厂房通风的能耗,在目前这个节能环保的大环境下,显得尤为重要。某工程在建设过程中始终把如何加强自然通风，强调节能减排，改善厂房内环境质量作为一项重要的课题。

关键词：厂房；通风；隔热；节能

钢结构建筑与传统的钢筋混凝土结构建筑相比，具有跨度大、自重轻、抗震性能好、建设周期短、材料可回收等诸多优势，因此在工业厂房、物流仓储建筑中大量应用。由于自然通风易受到室外气象条件的影响，特别是风压的作用很不稳定，所以自然通风主要在排出余热的全面通风中采用。对既有建筑进行节能改造，不仅可以降低能源消耗和提高能源利用效率，还可以提高舒适性以及改善室内环境状况。在建设的过程中，由于设计不周、施工不当及业主主观上片面强调经济性，忽视节能、舒适性等因素，造成很多工业厂房通风节能性能差，内部空气质量低，影响了员工工作环境和工作效率。

一、工业厂房通风方式和节能应用

1、自然通风。自然通风是尽可能采用的最节能的通风方式。它是利用室内外温度差或风力作用实现换气的一种通风方式。自然通风的动力主要是热压与风压。加强自然通风的方法主要是从温度差与高度差这两方面考虑,当室内外空气参数确定的时候,温差因素基本固定,则高度差就是从设计方面增强自然通风的主要手段。因此在一般厂房的通风设计上,除了厂房下部有侧窗外,上部都会有气楼或气窗的设计。

2、混合通风。对于厂房车间来说,人员的活动区域较大,而污染源的部位相对集中和固定,采用局部排风措施与自然通风设计相结合,是厂房车间常用的通风方式。混合通风能充分结合自然通风节能、通风量大,以及机械通风针对性强、效率高的优点,达到单一通风系统无法实现的目的,在节能与通风效果上,都有较好的效果。

3、机械通风。自然通风缺点是风压动力小,受室内外条件影响大,而机械通风虽然耗能大,但优点是可以精确地调控室内环境。因此,对于某些有特殊要求的厂房,则必须采用机械通风的方式,对进入及排出的空气进行处理,以保证车间作业环境的正常和减少对室外环境的影响。机械通风设计主要的根据是室内外的空气参数、工艺要求、环保要求等。

二、概况

本工程热带季风气候，又为盆地地形，夏季室外温度常达到 35~40℃，原先在本工程边的钢砼结构厂房，室内闷热，员工中暑的现象时有发生。厂房内空间大，作业员工多，设备多，不宜多用隔断。若采用中央空调极不经济。即使安装工位空调，也因工艺多变、空间大等原因使用效果不佳。

1、做好自然通风设计，合理组织气流通路。风能是一种环保的可再生自然资源，尽可能地利用自然通风，合理组织气流，不仅能带走厂房内余热，降低室内温度，而且带来新鲜的空气，改善空气质量，给使用人员带来健康舒适的感受。做好自然通风是一种节能而有效的措施，是绿色建筑设计的首先应考虑的问题。自然通风主要是利用风压和热压的作用，通常在设计中而二者是同时存在的。一般进深小的部位可考虑风压作为主要的自然通风动力，在进深大的区域则主要利用热压作为自然通风的手段。

本工程通过厂房两侧的站台门和上下两层侧窗作为主要进风口，空气受热后汇聚到人字形屋面后，通过隔跨布置的顺坡采光通风器排出室外。初期工艺设计分拣设备仅为一层，上级主管部门从经济的角度考虑曾要求将厂房高度降为7m。在分析利弊后保留了 9.4m 檐口高度，钢结构的围护结构为轻质的钢板，增加 2m 的高度的围护结构，对基础和造价的影响较小，但是对提高厂房的通风性能和员工生产的舒适性的作用却是显著的。首先，厂房高度增加后，可以增加上下风口的高差，提高热压通风的效果。其次，空气受热后集中于建筑的上半部，随着建筑高度的提升，使得员工尽可能地远离热空气层，同时享受到底部补充的新鲜冷空气。再者，厂房净高的提高，可减轻大平面空间顶棚带来的压迫感，较少心理压力。按热压作用设计工业厂房时，还应该注意合理布局进风口的位置，尽量降低中和面的高度，即要求厂房下部进风门或窗的面积，不小于排风天窗的面积。中和面的降低，让室外进入的新鲜空气绝大部分或全部经过员工的工作区域，这对降低工作区的温度，提高员工的舒适性有明显的作用。同时，在通风量一定的情况下，降低中和面可以减少屋面排风窗的面积，从而降低工程造价。而目前很多工业厂房，由于缺乏合理设计规划，或仅考虑工艺需求，使得厂房围护结构较少设置进风通道，又随意加大排风窗的面积，为满足换气和排热的需要，又不得不增加了很多机械通风的设备，不仅增加了工程造价，又达不到降温和员工舒适的效果。

2、外遮阳措施的应用。外遮阳措施是指安装在建筑透明围护外的，遮挡阳光直接穿过建筑围护进入室内的装置。由于太阳辐射的能量传递主要方式为热辐射，外遮阳系统使得太阳辐射达到透明围护前就被阻隔在外，并且由于在外遮阳装置与透明围护之间有流动的空气将热量带走，使热量不会有机会进入室内。而内遮阳是太阳辐射进入室内之后才进行遮挡，由于在窗帘和玻璃之间形成了热岛效应，窗帘在室内并没有密封的效果，使热量在室内扩散。经国外研究表明，采用外遮阳系统比内遮阳能提高 70%的隔热效果。本工程利用双层墙板构筑的挑檐和站台门上设置的通长雨披与传统的大挑檐结构有着异曲同工之妙。在外层墙面板上，高侧窗的外侧安装了 132S 条形抗风铝合金遮阳板百叶，叶片与水平夹角为 30°，既不影响采光和通风，又遮阳隔热、时尚美观。

3、工业风扇辅助通风和降温。部分工业厂房内机器产生会产生大量热量和水蒸气，或多跨联合厂房宽度较大影响自然通风的效果，常辅助些机械通风，如：屋面风机、接力风机、墙面或窗户设送排风机等。这些方法虽有一定的换气效果，但降温的效果都比较有限，而且耗能较大。鉴于本厂房内二层高的分拣设备中间区域相对封闭，为加强通风效果，在生产人员密集的区域每隔 3 跨（约27m）安装了直径 7.2m 的大型工业风扇。大型工业风扇应用空气动力学原理和先进工艺制造的流线型扇叶，仅用小功率驱动大量的空气，产生大面积的自然微风，比起传统的暖通空调和小型的高速风机，有突出的优点：舒适降温：其产生的微风（1~3m/s）速度与自然风相当，全方位立体地吹拂在人体上，促进汗液的蒸发来带走热量，带来降温感受能达到 5℃左右。自然通风：其直接而有效地促进整个空间空气混合，驱使靠近地面人工作业区的比重比较大的烟尘、湿气、二氧化碳和质量差的空气分散，从而改善作业区间空气质量，这是屋顶负压风机无法实现的。除湿除潮：因能产生较大风量，有效促使空气流动和潮气蒸发，大幅减小虫类、霉菌等的滋生。节能：其覆盖范围大（Φ7200mm 覆盖面积约 900~1200m2），功率仅 1.6kW 或更小，同比与小型风扇和大功率空调，无论建设成本还是运行成本都十分经济。

综上所述，通过通风设计，合理组织气流，改善围护结构热工性能，应用外遮阳措施，并辅以工业风扇辅助排风，使工业厂房在低耗能的情况下实现了良好的通风条件和隔热性能，大幅降低了厂房内的温度，提高了空气质量，而且员工感觉舒适，有效地保障了员工的身心健康，提高了劳动生产率，创造了良好的社会效益和经济效益。  

参考文献：

[1] 彭小勇.自然通风计算方法和计算参数的应用研究[J].暖通空调,2018,30(6):27-29.

[2] 张敏慧,冯亮.基于中庭中和面分析的住宅建筑自然通风研究[J].制冷与空调,2019,26(6):545-549.

[3] 钟军立,曾艺君.建筑的自然通风设计浅析[J].重庆建筑大学学报,2018,26(2):18-21.

[4] 许凤,陈玉英.自然通风的应用形式及节能与舒适性探讨[J].制冷与空调,2018,22(4):50-53.