王桂坤

中煤科工集團南京設計研究院

某大空間工業(yè)建筑采暖通風設計

王桂坤

中煤科工集團南京設計研究院

結(jié)合蒙古UHG選煤廠主廠房，介紹了嚴寒地區(qū)大空間工業(yè)建筑的采暖及通風設計。主廠房集中采暖系統(tǒng)主要采用低溫熱水地面輻射采暖輔以暖風機采暖，連接廠房外皮帶接口處設置熱空氣幕，廠房內(nèi)礦粉池以及廠房外門坡道防凍均采用伴熱電纜加熱方式；屋頂設置軸流風機進行機械排風。本文的研究對于大空間工業(yè)建筑采暖及通風設計具有較好的參考價值。

大空間工業(yè)建筑 地面輻射供暖 暖風機 熱空氣幕 伴熱電纜 機械排風

1 工程概況

蒙古 UHG選煤廠主廠房位于蒙古中南部Umnugovi Aimvan盟，海拔高度2000m，環(huán)境氣溫-40～50℃。該地區(qū)冬季采暖室外計算溫度為-25℃，極端最低氣溫達到-38℃，并且冬季采暖期長，室外平均風速大；主廠房建筑面積7072m2，建筑高度為40.6m，內(nèi)部設備種類多，構(gòu)造復雜，選煤、水道、電氣及暖通等專業(yè)之間互有交叉協(xié)作。惡劣的室外氣象條件以及復雜的內(nèi)部構(gòu)造皆給主廠房的采暖及通風設計造成了很大的不利影響。

2 技術方案

2.1 采暖

按照GB50176-93《民用建筑熱工設規(guī)范》[1]及JGJ 26-2010《嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準》[2]主廠房所處的位置隸屬嚴寒地區(qū)，必須設置集中采暖系統(tǒng)。因冬季室外計算溫度低，采暖期長，主廠房空間大，各層互相連通，采用常規(guī)散熱器采暖難以達到預期效果，且布置散熱器比較困難，故本設計采用低溫熱水地面輻射采暖為主，輔以暖風機采暖的方式。其中地面輻射采暖熱媒為60/50℃熱水，由場地鍋爐房換熱機組供給；暖風機采暖熱媒為110/70℃熱水，由場地鍋爐房直接供給。同時，連接廠房外皮帶接口處設置熱空氣幕，采暖熱媒為110/70℃熱水。

2.1.1 熱負荷計算

根據(jù)主廠房外圍圍護結(jié)構(gòu)的具體做法，結(jié)合UHG選煤廠的實際情況，進行了詳細的熱負荷計算，得出兩種采暖方式提供的熱負荷計算如表1。

表1 熱負荷計算匯總表

2.1.2 采暖設施和設備

根據(jù)主廠房熱負荷計算結(jié)果，結(jié)合UHG選煤廠業(yè)主要求，地面輻射采暖加熱管采用De20 PE-RT耐熱聚乙烯管[3]，等級4，S=6.3，壁厚2.3mm，總長度6010m。選用11套T400分集水器以及1套T600分集水器；暖風機選用14臺RH-165熱水型暖風機。由此來滿足主廠房內(nèi)部采暖需求；同時可以根據(jù)冬季室外溫度變化靈活調(diào)節(jié)開啟暖風機臺數(shù)，實現(xiàn)節(jié)能控制。

蒙古UHG選煤廠外部皮帶采用不封閉的方式，皮帶211、711、801及802與主廠房連接處洞口冷風侵入量太大。由此，提出盡量減小連接處洞口尺寸，在皮帶與主廠房連接處采用懸掛橡膠皮簾的方式，同時設置垂直式熱空氣幕進行冷風隔斷，以此來保證主廠房內(nèi)部采暖溫度。

2.2 通風

根據(jù)規(guī)范[4]要求，為滿足夏季通風降溫需求，在主廠房屋頂設置10臺DWT型屋頂風機。

2.3 礦粉池及門口坡道防凍

主廠房地處嚴寒地區(qū)，冬季室外采暖溫度很低，同時風雪天氣較多，采暖期太長，導致主廠房內(nèi)部礦粉池以及門口坡道容易結(jié)冰，給生產(chǎn)帶來很大的弊端，由此考慮采用伴熱電纜融冰化雪的方式。根據(jù)場地實際情況，采用2根單位長度發(fā)熱量為17W/m的電纜以及18根單位長度發(fā)熱量為18.5W/m的電纜。

3 本項目設計特點

3.1 采暖

主廠房采暖一改傳統(tǒng)的散熱器采暖方式，采用低溫熱水地面輻射采暖輔以暖風機采暖。同時考慮主廠房與皮帶連接處的冷風侵入過大，采用垂直式熱空氣幕隔斷冷風，保證室內(nèi)采暖效果。地面輻射采暖系統(tǒng)圖見圖1。

圖1 地面輻射采暖系統(tǒng)圖

暖風機采暖方式靈活，可適用于多種類型的車間廠房，當空氣中不含易燃或易爆性的氣體時，可以作為循環(huán)空氣供暖用。暖風機不僅可以獨立作為供暖設備用，也可以作為補充地面輻射采暖散熱的不足部分。本設計中，暖風機懸掛安裝于主廠房內(nèi)部鋼柱上，不占用生產(chǎn)空間。另外，暖風機開啟方式靈活，可以根據(jù)室外溫度的變化靈活調(diào)節(jié)實現(xiàn)節(jié)能控制。暖風機采暖系統(tǒng)圖見圖2。

圖2 暖風機采暖系統(tǒng)圖

根據(jù)GB50019-2003《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》[4]規(guī)定，位于嚴寒地區(qū)工業(yè)建筑，當生產(chǎn)或使用要求不允許降低室內(nèi)溫度，宜設置熱空氣幕。主廠房與211、711、801及802皮帶連接處開口大，冬季冷風侵入量大，必須設置熱空氣幕隔斷冷空氣。

3.2 通風

根據(jù)主廠房生產(chǎn)情況，夏季廠房內(nèi)部散熱量大，需設置機械通風。本設計中在屋頂均勻布置10臺軸流風機，新鮮冷空氣從下部外窗進入，熱空氣上浮經(jīng)風機排出，室內(nèi)空氣組織流動合理。不僅改善了室內(nèi)空氣質(zhì)量，而且?guī)ё吡藦S房內(nèi)部積聚的熱量，可謂一舉兩得。

3.3 礦粉池及外門坡道防凍

針對主廠房內(nèi)部礦粉池及外門坡道的結(jié)冰現(xiàn)象，采用伴熱電纜加熱的方式，利用電能轉(zhuǎn)化為熱能且主要通過熱輻射方式向結(jié)冰部分輸送熱量，以此達到融冰化雪的目的。這種加熱方式，啟動迅速、溫度 均勻、安裝維護方便、節(jié)能環(huán)保、安全可靠。同地面輻射熱水系統(tǒng)相比，沒有試漏、清洗、維護等麻煩。同時，電纜布置方式靈活，控制方便，表面溫度一目了然，是一種快捷、有效、安全的加熱方式。它為選煤廠主廠房的安全生產(chǎn)提供了有效的保障措施。坡道電纜平面布置圖見圖3。

圖3 坡道電纜平面布置圖

3.4 節(jié)能評估

本工程中的采暖及通風設備均選用符合國家能效標準的節(jié)能型產(chǎn)品[5-6]。同時注意改進熱力管道的調(diào)節(jié)方式，采用平衡閥、自力式流量調(diào)節(jié)閥，實現(xiàn)管道調(diào)度、運行、調(diào)節(jié)的自動監(jiān)控。采暖和供熱管道保溫采用導熱系數(shù)低的玻璃棉管殼保溫，外包鋁箔保護層。對采暖管道、法蘭、閥門及附件按國家有關標準采取保溫措施。系統(tǒng)運行后加強熱力閥門及附件等維護管理，降低供熱管道熱損失，使管道熱損失降至5%以下，系統(tǒng)總泄漏率控制在2‰以下。

4 結(jié)語

本設計采用的采暖及通風方式，針對嚴寒地區(qū)大空間工業(yè)建筑是一種行之有效的設計方案，今后遇到類似建筑物暖通設計時，可以參考借鑒本設計。

[1]民用建筑熱工設規(guī)范(GB 50176-93)[S]

[2]嚴寒和寒冷地區(qū)居住建筑節(jié)能設計標準(JGJ 26-2010)[S]

[3]輻射供暖供冷技術規(guī)程(JGJ 142-2012)[S]

[4]采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范(GB 50019-2003)[S]

[5]煤炭工業(yè)供熱通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范(GB/T50466-2008)[S]

[6]煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范(GB 50215-2005)[S]

He a ting a nd Ve ntila tion De s ign for a La rge Spa c e Indus tria l Building

WANG Gui-kun
China Coal Technology and Engineering Group Nanjing Design and Research Institute

With Mongolian UHG main building,presents the design of heating and ventilation for large space industrial building in severe cold area.The concentrated heating system for main building mainly adopt floor radiant heating using low-temperature hot water and complement with unit heater,hot air curtains are set up at the interface of main building and the belt,powder pool in main building and ramp of outer door of main building adopt heating method of heat tracing cable;axial fans are set up on the roof of the building for mechanical exhaust.The study would have important guidance value to the design of heating and ventilation for large space industrial building.

large space industrial building;floor radiant heating;unit heater;hot air curtain;heat tracing cable; mechanical exhaust

1003-0344（2015）01-103-3

2013-12-8

王桂坤（1982～），男，碩士，工程師；江蘇省南京市浦口區(qū)浦東路20號（210031）；025-85046309；E-mail:kedawgk@163.com