化工廠房暖通空調系統的節能設計

發布時間：

2023-10-12 08:49

暖通空調系統主要是由空調、采暖和通風設備組成，是化學工業廠房中較為重要的組成部分。暖通空調系統直接關系到室內空氣環境和溫度的狀態，因此要基于節能設計理念下，在暖通空調實際設計的過程中確保其滿足工業廠房的建設需求和生產條件。在節能減排的發展趨勢下，傳統暖通空調系統的高耗能特性已經難以符合當代的時代發展和社會環境要求。因此，工業廠房，特別是化學工業廠房的暖通空調設計，要將節能設計作為核心，充分貫徹落實節能理念，通過對暖通空調設計各個環節的優化真正實現技能減排，為其他工業廠房的空調、供暖和通風節能設計提供成功思路。

1 暖通空調設計中節能設計的原則
1 . 1 可節能原則

資源是確保人類生存的基礎和前提。以往部分地區和企業在發展建設的同時忽略了對資源、能源的保護，從而導致資源和能源日漸匱乏，生態環境也越來越差，為人們的生產生活質量帶來了較大的威脅和安全隱患。因此，在基于節能設計理念下，對化工工業廠房暖通空調系統實際設計的過程中，要充分貫徹落實可節能原則，最大程度上實現對資源和能源的保護，在促進當地經濟發展的同時，能夠實現節能的目標，實現生態環境的保護。
1 . 2 可環保原則

可環保原則即是指在工業生產發展的過程中遵循生態環境保護的理念，因生態環境與人們的生活質量存在著直接的關系，因此在暖通空調系統設計的過程中要遵循環保的原則，貫徹落實節能設計理念。只有這樣，才能最大程度上降低城市化發展對人類生存環境造成的破壞，從而促使空調制造企業和化工工業生產企業都得到長遠的發展。
1 . 3 可回收原則

基于節能化的設計在暖通空調系統設計過程中始終要積極響應國家的政策方針，落實綠色理念，堅持可回收原則，做到盡可能利用已有能源，實現真正的節能。因此在空調系統設計的過程中要滲透可回收原則，做到能源梯級利用， “吃干用盡”。比如說零件可
拆卸，就可以及時就地更換破損零部件，避免因故導致整個空調喪失使用價值，被替換的零件也可以通過加工的方式變成其他工業生產的原材料，促進資源的回收和循環利用。
2 化工廠房暖通空調節能設計的要點分析
2. 1 負荷計算

負荷計算是暖通空調設計中較為關鍵的組成部分，與設備的選型存在較為直觀的關系。一般來說，供熱能耗根據室內空氣溫度的變化發生變化，尤其是在冬季，供熱能耗增加幅度較高，因此在暖通空調系統實際設計的過程中，基于節能設計理念，要合理的控制和設計溫度，對廠房進行冷熱負荷的有效計算，避免因溫度過高、過低導致設備選型不合理，從而造成資源和能源的消耗與浪費。因化工工業廠房與民用及公共建筑用途不同，而不同類型的工業廠房因其工藝流程的不同，其室內冷熱負荷有較大區別。當廠房需要長時間大量通風時，其新風負荷較大；當廠房存在常年連續性強熱源時，其設備冷負荷較大；當廠房內部定員較多時，其對室內空氣的新風量、空氣溫濕度及空氣潔凈度的要求均較高。因此要考慮到不同工業廠房的各自特點，并進行細致的負荷計算，作為后續節能設計的依據。

2. 2 冷熱源選擇

冷熱源選擇是暖通空調設計的重點，也是采暖和空調功能實現的關鍵。根據《公共建筑節能設計標準》中相關標準，熱源可以選擇可以利用的廢熱或者是工業余熱，如果化工工業企業本身不具有廢熱或者是工業余熱，那么可以通過鍋爐房來提供熱源。在化工工業廠房暖通空調設計的過程中，廠房內適用的熱源也各不相同，因此要結合實際的情況選擇熱源。廠區內的一次熱源最好采用生產工藝的余熱或廢熱，可以為蒸汽或熱水，有的廠房主要是負責企業的運營，可將蒸汽換熱成熱水作為采暖熱源。就多數化工工業企業熱源選擇的現狀來看，化工廠房的用電成本較高，一般不采用電力的方式直接供熱。

工廠冷源一般取決于企業的地理位置或與其實際生產情況相關，以工廠廠區內的廢熱和外接電力為主，通過精細化管控，得以實現能效的最大化利用。目前工業企業暖通空調冷源主要是以淺層地表水的回灌為主，通過集中式的方式實現綜合管理，不僅滿足了節能設計理念，并且有效實現了成本的管控。
2. 3 空氣幕設置

在我國化工工業企業生產的過程中，員工在廠區內的活動較為頻繁，因此廠房的大門始終保持開放的狀態，因大量冷風的侵入對廠房內的溫度造成了較大影響。尤其是對于我國西北和東北部的化工企業來說，其冷風侵入量較大。為了有效改善這一情況，在化工工業企業廠房設計的過程中通過會設置空氣幕裝置，以此來減輕大量冷風侵入所造成的內部熱量。根據《工業建筑節能設計統一標準》的要求，寒冷和嚴寒地區均應在其主要出入口設置熱空氣門，以降低冷風侵入，避免熱空氣泄漏。在空氣幕設計和應用的過程中不僅確保廠房內的溫度保持穩定，并且起到了節能減排的作用，實現了資源利用率的最大化。一般來說，在空氣幕設置的過程中如果廠房的寬度在 3 m之內，那么送風的方式以單側為主；如果廠房寬度在3～18 m 之內，那么送風的方式以雙側、由上至下送風較為合適；如果廠房的寬度大于 18 m，那么送風的方式則以由上至下為主。

2. 4 采暖通風空調方式選擇
2. 4. 1 廠房通風

在化工工業廠房通風方式選擇的過程中，因廠房的特點不同，因此在選擇的過程也要結合實際情況，采用適用于該工況的通風方式。一般來說，如廠房的工藝流程相同，則可整個廠房可采用同一種通風方式，并在廠房內設計合理的氣流組織形式，避免產生不必要的通風量造成資源的浪費；當廠房內無強熱源時，可設置自然通風系統，設置無動力通風天窗或通風帽散熱排風形式，可降低通風系統能耗；如果該廠房的面積較大，那么可以用機械通風來代替自然通風，從而滿足廠房通風的標準。另外，在廠房通風設計的過程中還要將排煙、除塵等考慮在內。除此之外，針對化工企業生產產出的有毒氣體，在暖通空調過程中，先是要了解到工藝生產廢氣的等級和生產規模，以此來選擇局部排風或者是全廠房煙塵凈化的方式進行通風設計。比如說某廠房面積較大，長 600 m、寬100 m，僅僅通過外窗的自然通風不能滿足廠房的通風換氣要求時，可增設排風機，采用自然通風和機械通風聯合作用來滿足廠房的通風換氣的需求。
2. 4. 2 散熱器的選擇

在對散熱器進行選擇的過程中要遵循三個原則，即經濟性、實用性和適用性。另外還有根據廠房的類別對散熱器進行選擇，主要分為幾個方面：當廠房負荷指標大時，在散熱器選型時應考慮采用對流換熱系數較大的散熱器，如鋼制翅片管散熱器，若散熱器仍不滿足室內采暖要求時，應考慮設置暖風機等輔助供暖設施；對于產塵車間，散熱器選型應考慮采用外表面光滑、方便清掃的散熱器，避免大量的粉塵積累對散熱的效果造成一定的影響；部分工業廠房室內長期較為潮濕，布置在其內部的散熱器盡更多考慮其耐腐的性能，實際設計中多采用機制鑄鐵型散熱器；廠房內局部辦公場所，可采用較為美觀的散熱器類型，如鋼制或銅鋁復合型。此外針對西北地區溫度較低的化工工業廠房，地面或者頂棚輻射板的方式采暖也可以采用。
2. 5 全新風運行

過渡季節空調系統可以采用全新風工況運行，于春秋季開啟該工況，引入室外涼爽的新風對室內進行降溫換氣，該工況下空調系統的電能消耗大大降低。與此同時，空調系統對室外能源進行了有效利用，真正的貫徹了節能設計理念，對現有的資源和能源起到了一定的保護作用。但應注意全新風工況時空調系統風量較大，應適當增加空調系統尺寸以同時滿足空調系統兩種工況的需求，且工業廠區內室外空氣多為污濁空氣，全新風運行時應做好空氣凈化過濾工作。

3 化工廠房暖通空調節能設計的注意要點
3. 1 廠房設計

化工廠房的屬性與普通的民居相比存在較大的差別。因而在設計化工廠房內的通風或空調系統的過程中，要將廠房生產情況與節能設計理念要結合，進行綜合性的考量和分析，做好調節和優化。此外由于部分化工廠房的建筑面積較大，結構復雜，因此在設計的過程中，要全面系統的進行分析，確保部分設計在完成之后能夠有效組合起來。在廠房設計的過程中，為了滿足廠房的節能設計標準，還可以將保溫維護結構的設計納入其中，以此來降低冷熱負荷，減少暖通空調設計中的耗電量。因此，基于節能設計理念進行化工工業廠房的暖通空調設計，要充分的考量化工企業的實際特點，從而能夠在滿足工業企業廠房建設需求的基礎上，實現資源和能源保護的最大化。

3. 2 管道布置

與其他廠房相比，化工廠房因受到室內工藝過程影響，管道較為復雜，暖通空調管道易與室內工藝管道沖突碰撞，必須將廠房內各不同專業的管道和設備進行協同設計。比如說部分的廠房以重工業生產設置為主，廠房內部會放置吊車、行車、起重葫蘆等吊裝設備。那么在該廠房暖通空調設計的過程中為了避免與其發生沖突，可以與此類設施保持一定的距離，確保布置的合理協調。另外，在暖通空調設計的過程中還要做好保溫和保冷工作，確保設備的設計溫度與介質溫度的基本型相同。除此之外，對于重工業的廠房來說，在暖通空調設計布置的過程中，要確定其動作的范圍不會對各類其他設計造成影響。
3. 3 分層設計

在暖通空調設計的過程中，基于節能設計理念，在具體實施的過程中可以分層設計，尤其是對于建筑面積較大和層高較高的化工工藝廠房，可以對室內溫度分布情況沿廠房高度方向進行分層設計。具體來說，利用冷熱空氣密度不同而會自動形成熱空氣上升而冷空氣下降的原理，在設計建筑將建筑內部空間根據溫度不同分為上中下多層。廠房地面以上 2 m 內區域多為工作人員活動區域，劃定為空調區，空調區上部區域則可以不設置空調，可僅采用通風的方式排除建筑物的熱量，從而減少了空調區域的體積，減少了不必要的空調冷負荷。在其設計的過程中，通過通風系統的減少，能夠有效降低上層非空調去與內部的輻射熱和對流熱，從而起到節能降耗的作用，符合節能設計的理念。
3. 4 車間特殊要求

除對室內的一般通風要求外，部分化工工業廠房由于其生產工藝流程的特殊性，對室內的暖通空調要求也不盡相同，在空調設計的過程中需要對此類廠房加強重視。如部分的廠房在空調設計時需要設備具備較高的防爆要求，而對于藥品生產廠房來說，暖通設計重點在于依照 GMP 要求對室內溫度、濕度以及潔凈度進行精細化控制，而潔凈廠房的通風空調系統占據廠房內較大的能源消耗，好的通風空調設計可極大降低廠房內部不必要的能量消耗。除此之外，在暖通空調節能設計的過程中還有部分的問題需要引起重視：首先是由于化工廠房內的存在大量的蒸汽熱水管道，這種熱損耗大的管道應設置保溫及防燙傷措施；其次廠房的采暖系統和空調系統應根據室內冷熱負荷的變化及時進行流量調整，進而實現采暖及空調系統的時時節能；最后暖通空調系統如果產生的噪聲較大則，表明其能量的損耗較大。因此，在實際設計的過程中，還要做好相關的噪聲處理，避免設備發生共振的情況。
4 結語

綜上所述，在化工工業廠房暖通空調設備設計的過程中，要堅持節能設計理念，在負荷計算、冷熱源選擇、空氣幕設置和暖通空調方式選擇的過程中，要充分的結合廠房的自身條件，利用現有的資源最大程度上減少能源的消耗，降低化工廠房的運行成本。在滿足工藝生產基礎要求和標準的基礎上，做好節能設計，充分貫徹落實綠色理念，做好節能減排，為實現國家“碳達峰、碳中和”的政策作出應有的貢獻，也為工業產業的健康發展奠定堅實的基礎。

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化工廠房暖通空調系統的節能設計