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基本介紹

工廠通風降溫系統最普遍的是在車間的頂部安裝自然風帽,依靠熱壓自然排出熱量;另一種做法是安裝排風機進行機械排風。但是這兩種作法僅對車間發熱量相對較小的車間起到一定的降溫作用,而對于發熱量大,由其是在南方這種室外溫度也很高的地方,這種方法往往不能有效的排除室內的余熱,使得車間內的溫度越積越高,工人無法正常的工作,勞動率下降。這時有一些工廠車間會采用機械制冷方式進行降溫,這種方式的降溫效果很好,但是初投資和運行費用可能相對較高,且機械制冷為了節能又采用的是回風方式,而很多工業車間的環境狀況又不是很好,可能會導致車間新風量不夠。因此機械制冷降溫的方式適用于大型企業。?

image.png1.通風降溫系統

基本類型

通風降溫

通風降溫就是應用沒有處理過的室外空氣,送到廠房內部,攜帶熱量,然后再排到室外,其靠的是較大的送風量,增加車間的換氣次數來降溫。由于其送風溫度為室外的干球溫度不能把廠房內部的溫度降低到室外溫度以下,因此這種方法受到了一點的限制,只能在夏季室外溫度不是很高或者是車間內部的溫度遠高于室外的溫度又或者是車間散發著一些有毒有害的氣體的地方比較適用。同時,這種簡單的通風降溫方式初投資和運行費用都較少,且對于工廠建筑物的保溫與密封性的要求較低,這樣一來就大大的降低了工業廠房在建造時的成本,所以是很多工廠首選的降溫方式。一般常見的通風降溫方式有以下兩種。?

1自然通風

在我國80年代時,大型的高溫車間以及廠房的降溫和通風,普遍應用的是自然通風。包括現在在很多企業的工業廠房內還可以看到采用的是簡單的自然通風的方式,可見其應用的而時間較長,范圍較廣。自然通風是根據熱壓和風壓的相對平衡原理(由于空氣溫度的差異導致空氣的密度產生差異,在地球重力的作用下,高溫空氣向上運動,低溫空氣向下運動),通過開氣孔、天窗、門或利用穿堂風來進行通風換氣的方式,也有在廠房屋頂裝置自然排風帽,利用煙筒的效應來達到通風換氣的目的。自然通風的方式比較適宜利用熱壓和風壓形成對流通風的工業廠房內使用,如熱加工廠或者是鋼廠等等。可是此種降溫方法僅受環境的影響,很難控制,所以其效果并不是很理想,降到的溫度最多也只是接近室外溫度。這在南方這種高溫的夏天是很難滿足工廠車間內工人對環境的要求的。

2機械通風

利用機械裝置進行通風降溫,如風機等的一種通風方式,這種方式雖然可以人為的加大送風量,增加車間的通風換氣次數,相對于自然通風的效果有所改善,但對于大部分的熱車間應用效果也并不十分的理想。

一般對于建筑結構比較寬闊的廠房,常常會在其屋頂設置一定數量的排風機,并會在四面的墻壁上安裝通風機通風或者是直接打開門窗,利用排風機排風使室內產生負壓,然后由門窗自然進風。但是由于其氣流組織不好,導致其從門窗或者是通風機中進來的室外空氣沒有進入車間的內部進行換氣而直接的被屋頂排風機排到室外,致使其通風效率很低。這樣一來,車間內的余熱量不能及時的排到室外,使得某些地方特別是角落里越積越多,最后只能依靠自身的熱壓自然的上升到屋頂,再由排風機排出;但是一些比空氣密度大的塵埃卻不能有效的排出,會在車間某處不斷的聚集,反復的污染車間的環境。

還有一些企業會在自己車間內一側外墻上安置多臺大型的排風機。這種排風機的排風量很大會使車間內部產生一定強度的負壓,這樣一來室外的新鮮空氣就會大量的從四周的窗戶和門中進入車間內,換氣后排到室外。如果選擇的排風機的排風量足夠大的話,這種布置方式可以很有效的排走車間內的余熱和有害的氣體,會形成比較好的通風效果,但是其應用的局限性與自然通風相似,如果生產車間內溫度很高的話此方法也不適用。

目前常用的機械通風設備有排風扇負壓風機?

image.png2.機械通風

機械式制冷通風降溫

機械制冷降溫方式對工業廠房建筑結構的密閉性、保溫和隔振以及對車間內生產工藝流程的要求是比較高的。比如,廠房的屋頂要鋪設一定厚度的保溫層,屋面則要刷高反射率的涂料;外墻要進行隔熱處理,特別是受日照強烈的主體結構;外墻上的窗戶要設置遮陽措施,并且窗戶面積要盡量的小,密閉性也應良好;廠房車間的門應易于自動關閉或者是設置兩道氣閘,而不應設置敞開的門;于此同時還應該盡量控制廠房車間內產生的余熱、余濕量和有害氣體的散發量。

由于機械制冷的送風溫度較低,因此其可以滿足任何溫濕度要求的室內狀態。工業上最常用的空調設備有柜式空氣處理機組以及組合式空氣處理機組等。機械制冷空調系統的初投資和運行費用相對來說都很高,這樣不僅浪費了企業的生產成本而且也浪費了寶貴的電力資源,尤其是在如今電力資源緊張,在南方人口密集用電量大的地區很多企業在夏季用電高峰時都要被電業局進行拉閘限電的情況下,更加會曾加電網的工作負擔。這樣一來工廠企業不但在經濟上承受不起而且效果也不是非常的理想。為了減少生產成本、節約能源,機械制冷空調系統在運行的時候要求必須關閉門和窗,這樣一來就會使得室內空氣品質大大降低。而且對一些在生產過程中會產生一些有毒或者是有害氣體的工業車間,這也必然會導致工人在勞動時產生不適或者是中毒的情形,不符合勞動衛生的要求和相關的工業標準,如果增大新風量,或者是采用直流式的,則更加會大大的增加空調能耗和運行費用,很多企業都可能承擔此不起此項費用的。?

image.png3.機械制冷一次回風夏季空氣處理過程

蒸發冷卻式通風降溫

蒸發冷卻的原理和特點:

蒸發冷卻技術應用水作為制冷劑,利用水的蒸發吸熱原理來對所處理的空氣進行降溫。由于其制冷劑為水,因此被稱為是一項經濟、節能、環保并且可以有效提高室內空氣品質的冷卻降溫技術。在環保方面,由于其不使用CFCsHCFC等作為制冷劑,因此有效的避免了對大氣環境的破壞;在節能方面,由于其不使用壓縮機等耗能大的機械裝置,產生能耗的主要設備是風機和水泵(此水泵僅為淋水用,所以能耗也非常小),這就導致其運行能耗約為常規機械制冷空調設備的1/5,可節能達到70%左右,所以可以有效的大幅度降低設備所用的電量;在經濟方面,除了上面所說的運行能耗較低外,由于其冷卻降溫設備構造簡單,成本較低,約為機械制冷空調所用設備的1/2,因此為企業減少了初投資費用;在改善室內空氣品質方面,由于蒸發冷卻系統大多都采用全新風系統,且對于直接蒸發冷卻系統,其中的水在蒸發降溫的同時也有去除所處理空氣中的有害氣體、灰塵等作用,從而實現了對室內空氣的凈化作用。此外在安裝、維護、運行方面,傳統的機械制冷空調系統由于其所用的設備較多,系統復雜,因此到時其安裝、維護、運行也相應的都比較麻煩,必須要專業人員在接受培訓完后才能操作,而且耗資也大,但是蒸發冷卻空調系統其結構簡單,安裝方便快捷,運行操作也簡單,無需較專業的維護人員。

蒸發冷卻式通風降溫主要分為:直接蒸發冷卻式通風降溫、間接+直接二級蒸發冷卻式通風降溫。

1)直接蒸發冷卻式通風降溫

直接蒸發冷卻(簡稱DEC)是利用噴灑循環水與空氣接觸,來進行熱濕交換,水的蒸發過程使得空氣與水的溫度都會降低,但是空氣的含濕量增加,這一過程可以簡訴為對空氣進行降溫、增濕、等焓的處理過程。

直接蒸發冷卻原理的結構示意圖與直接蒸發冷卻空氣處理過程在焓濕圖上的表示如圖4所示。

image.png4.直接蒸發冷卻原理及冷卻處理過程

目前,直接蒸發冷卻系統的常見形式有兩種:一種是將直接蒸發冷卻裝置和風機組合在一起,叫做單元式空氣蒸發冷卻器;另一種是將直接蒸發冷卻裝置安置在組合式空調機組內部作為直接蒸發冷卻段使用。直接蒸發冷卻器的制造技術以及工藝水平都是比較成熟的,設備構造比較簡單,因此初投資費用較低;其重要能耗設備僅為風機和水泵,因此運行費用也很低。并且其安裝、維護都比較簡單、方便,不需要專業人員,占地空間也比較小。但是由于其特殊的空氣處理過程導致了空氣被冷卻降溫的極限溫度就是無限接近初始狀態空氣的濕球溫度。除此之外,在被處理的空氣冷卻降溫的過程中,其含濕量是不斷增加的,所以送風空氣的濕度較大。因此直接蒸發冷卻系統受室外空氣狀態的影響和限制,不能滿足對室內環境要求較高的場所,但是對僅僅是為了通風降溫的工業廠房還是有一定的適用性的。?[1]?

2)間接+直接二級蒸發冷卻式通風降溫

間接蒸發冷卻器的核心部件是空氣-空氣換熱器。其空氣處理過程與直接式的有一些不同,間接蒸發冷卻器依靠的是空氣與固體金屬表面相接處,并且在固體表面進行的一種熱濕交換方式。目前,間接蒸發冷卻器主要有三種不同的形式:板翅式、管式和熱管式。但是,不管是那種形式,換熱器本身都具有兩個互不相通的空氣通道,二次空氣與噴淋的循環水相接觸產生蒸發冷卻的被稱為濕通道(也叫濕側),而一次空氣通過的被稱為干通道(也叫干側),通過這兩個通道間壁的熱傳遞作用,一次空氣被冷卻。

間接蒸發冷卻器的空氣處理過程及間接蒸發冷卻(板式)原理示意圖如圖5所示。

image.png5.間接蒸發冷卻處理過程及冷卻原理圖

由間接蒸發冷卻處理過程可知,其是等濕冷卻過程,但是由于其效率較低,所以在通風降溫系統中一般不單獨使用,而是與直接蒸發冷卻相結合,組成間接+直接二級蒸發冷卻系統,一次空氣通過第一級的間接蒸發冷卻段進行等濕降溫,然后再經過第二級的直接蒸發冷卻段進行再一次的等焓冷卻后送出。間接蒸發冷卻通過等濕冷卻處理過程降低了直接段入口空氣的干、濕球溫度,因此可以看為是擴大了直接蒸發冷卻的適用范圍。經過這兩級的處理過程后可以得到更低的送風溫度。?

其他通風降溫方式

除此之外還可以應用三級、四級的蒸發冷卻通風降溫方式,或者是蒸發冷卻與機械制冷相結合的方式。這些方式都可以成為降溫方式的一種選擇,但是由于其系統相對來說比較復雜以及經濟上的考慮,可能應用的較少。

適用工廠環境

在我國南方各地遍布著大大小小的各類工廠,其中絕大多車間內都會產生大量的余熱。這類地區的車間的特點:一是室外的溫濕度較高,二是車間內會產生大量的余熱,車間對溫濕度的要求較高,且不對精度做相關的要求,其降溫的目的僅僅是為了改善工人的勞動環境,為工人提供相對原來較好的工作環境。

根據車間環境的不同大致可分為以下幾大類:

1)第一類:車間內既有設備運行和工藝過程發出的大量余熱,又含有工藝過程發出的大量潛熱,因此車間內環境處于高溫高濕的狀況。例如:紡織廠的織布車間和熨燙車間等。

第一類車間控制內部環境的方式主要是控制車間的溫度和濕度,因此要求空調系統對溫濕度的調控能力較強。

2)第二類:車間內僅有大量的余熱產生,而基本無潛熱的存在。例如電廠的變頻室、通信機房、鑄造車間等。

第二類車間內僅有余熱,因此控制車間環境的方式僅是降溫,所以可以設置空調系統,或是更簡單的可以設置通風降溫系統,對有些車間也可直接進行通風。

3)第三類:車間內含有工藝過程中產生的有害氣體、粉塵等雜質。

第三類車間因為含有有害氣等,所以應在產生有害氣體或是粉塵的設備上安置排風罩,使得有害氣等能就近的排到室外,對于一些國家限制排放的氣體還應進行統一處理之后才能排放。

4)第四類:其工藝過程對環境的溫濕度、潔凈度以及風速的要求較高的車間。例如制藥車間、電子器件制備車間等。

第四類車間對于室內環境的要求較高,因此應根據潔凈空調的設計標準來具體設置。

以上分類僅是對車間的簡單分類,很多車間都是由以上幾種情況的混合類型,因此設計時應根據車間的具體情況來分析其自身的特點。除了以上的種類之外,還有些車間內部僅僅是某些個別的設備發熱量較大或者是有些小的區域溫度較高,所以沒必要對整個車間進行降溫處理,僅僅對需要降溫的小區域進行相關設計就可以,這時可以用工位空調或是可應用工位送風的方式進行通風降溫。?


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