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化工廠房暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計
發(fā)布時間：
2023-10-12 08:49
暖通空調(diào)系統(tǒng)主要是由空調(diào)、采暖和通風(fēng)設(shè)備組成，是化學(xué)工業(yè)廠房中較為重要的組成部分。暖通空調(diào)系統(tǒng)直接關(guān)系到室內(nèi)空氣環(huán)境和溫度的狀態(tài)， 因此要基于節(jié)能設(shè)計理念下， 在暖通空調(diào)實際設(shè)計的過程中確保其滿足工業(yè)廠房的建設(shè)需求和生產(chǎn)條件。在節(jié)能減排的發(fā)展趨勢下， 傳統(tǒng)暖通空調(diào)系 統(tǒng)的高耗能特性已經(jīng)難以符合當(dāng)代的時代發(fā)展和社會環(huán)境要求。因此，工業(yè)廠房， 特別是化學(xué)工業(yè)廠房的暖通空調(diào)設(shè)計， 要將節(jié)能設(shè)計作為核心， 充分貫徹落實節(jié)能理念， 通過對暖通空調(diào)設(shè)計各個環(huán)節(jié)的優(yōu)化真正實現(xiàn)技能減排，為其他工業(yè)廠房的空調(diào)、供暖和通風(fēng)節(jié)能設(shè)計提供成功思路。
1 暖通空調(diào)設(shè)計中節(jié)能設(shè)計的原則
1 . 1 可節(jié)能原則
資源是確保人類生存的基礎(chǔ)和前提。以往部分地區(qū)和企業(yè)在發(fā)展建設(shè)的同時忽略了對資源、 能源的保護， 從而導(dǎo)致資源和能源日 漸匱乏， 生態(tài)環(huán)境也越來越差， 為人們的生產(chǎn)生活質(zhì)量帶來了較大的威脅和安全隱患。因此， 在基于節(jié)能設(shè)計理念下， 對化工工業(yè)廠房暖通空調(diào)系統(tǒng)實際設(shè)計的過程中， 要充分貫徹落實可節(jié)能原則， 最大程度上實現(xiàn)對資源和能源的保護，在促進當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展的同時， 能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能的目 標(biāo)，實現(xiàn)生態(tài)環(huán)境的保護。
1 . 2 可環(huán)保原則
可環(huán)保原則即是指在工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的過程中遵循生態(tài)環(huán)境保護的理念， 因生態(tài)環(huán)境與人們的生活質(zhì)量存在著直接的關(guān)系， 因此在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的過程中要遵循環(huán)保的原則， 貫徹落實節(jié)能設(shè)計理念。 只有這樣， 才能最大程度上降低城市化發(fā)展對人類生存環(huán)境造成的破壞， 從而促使空調(diào)制造企業(yè)和化工工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)都得到長遠(yuǎn)的發(fā)展。
1 . 3 可回收原則
基于節(jié)能化的設(shè)計在暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計過程中始終要積極響應(yīng)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(xiàn)真正的節(jié)能。因此在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)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(dǎo)致整個空調(diào)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(yè)生產(chǎn)的原材料， 促進資源的回收和循環(huán)利用。
2 化工廠房暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計的要點分析
2. 1 負(fù)荷計算
負(fù)荷計算是暖通空調(diào)設(shè)計中較為關(guān)鍵的組成部分， 與設(shè)備的選型存在較為直觀的關(guān)系 。 一般來說，供熱能耗根據(jù)室內(nèi)空氣溫度的變化發(fā)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(diào)系統(tǒng)實際設(shè)計的過程中， 基于節(jié)能設(shè)計理念， 要合理的控制和設(shè)計溫度， 對廠房進行冷熱負(fù)荷的有效計算，避免因溫度過高、 過低導(dǎo)致設(shè)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(yè)廠房與民用及公共建筑用途不同， 而不同類型的工業(yè)廠房因其工藝流程的不同， 其室內(nèi)冷熱負(fù)荷有較大區(qū)別。 當(dāng)廠房需要長時間大量通風(fēng)時， 其新風(fēng)負(fù)荷較大； 當(dāng)廠房存在常年連續(xù)性強熱源時， 其設(shè)備冷負(fù)荷較大； 當(dāng)廠房內(nèi)部定員較多時， 其對室內(nèi)空氣的新風(fēng)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(yè)廠房的各自 特點， 并進行細(xì)致的負(fù)荷計算， 作為后續(xù)節(jié)能設(shè)計的依據(jù)。
2. 2 冷熱源選擇
冷熱源選擇是暖通空調(diào)設(shè)計的重點， 也是采暖和空調(diào)功能實現(xiàn)的關(guān)鍵。 根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)， 熱源可以選擇可以利用的廢熱或者是工業(yè)余熱， 如果化工工業(yè)企業(yè)本身不具有廢熱或者是工業(yè)余熱， 那么可以通過鍋爐房來提供熱源。 在化工工業(yè)廠房暖通空調(diào)設(shè)計的過程中， 廠房內(nèi)適用的熱源也各不相同， 因此要結(jié)合實際的情況選擇熱源。 廠區(qū)內(nèi)的一次熱源最好采用生產(chǎn)工藝的余熱或廢熱， 可以為蒸汽或熱水， 有的廠房主要是負(fù)責(zé)企業(yè)的運營，可將蒸汽換熱成熱水作為采暖熱源。就多數(shù)化工工業(yè)企業(yè)熱源選擇的現(xiàn)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(yè)的地理位置或與其實際生產(chǎn)情況相關(guān)， 以工廠廠區(qū)內(nèi)的廢熱和外接電力為主， 通過精細(xì)化管控， 得以實現(xiàn)能效的最大化利用。目前工業(yè)企業(yè)暖通空調(diào)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(xiàn)綜合管理， 不僅滿足了節(jié)能設(shè)計理念， 并且有效實現(xiàn)了成本的管控 。
2. 3 空氣幕設(shè)置
在我國 化工工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)的過程中， 員 工在廠區(qū)內(nèi)的活動較為頻繁， 因此廠房的大門始終保持開放的狀態(tài)， 因大量冷風(fēng)的侵入對廠房內(nèi)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(yè)來說， 其冷風(fēng)侵入量較大 。 為了有效改善這一情況， 在化工工業(yè)企業(yè)廠房設(shè)計的過程中通過會設(shè)置空氣幕裝置， 以此來減輕大量冷風(fēng)侵入所造成的內(nèi)部熱量。根據(jù)《工業(yè)建筑節(jié)能設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》的要求， 寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)均應(yīng)在其主要出入口 設(shè)置熱空氣門， 以降低冷風(fēng)侵入， 避免熱空氣泄漏。 在空氣幕設(shè)計和應(yīng)用的過程中不僅確保廠房內(nèi)的溫度保持穩(wěn)定， 并且起到了節(jié)能減排的作用， 實現(xiàn)了資源利用率的最大化。 一般來說， 在空氣幕設(shè)置的過程中如果廠房的寬度在 3 m之內(nèi)， 那么送風(fēng)的方式以單側(cè)為主； 如果廠房寬度在3～18 m 之內(nèi)， 那么送風(fēng)的方式以雙側(cè)、 由 上至下送風(fēng)較為合適； 如果廠房的寬度大于 18 m， 那么送風(fēng)的方式則以由上至下為主 。
2. 4 采暖通風(fēng)空調(diào)方式選擇
2. 4. 1 廠房通風(fēng)
在化工工業(yè)廠房通風(fēng)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(jié)合實際情況，采用適用于該工況的通風(fēng)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(fēng)方式， 并在廠房內(nèi)設(shè)計合理的氣流組織形式， 避免產(chǎn)生不必要的通風(fēng)量造成資源的浪費； 當(dāng)廠房內(nèi)無強熱源時， 可設(shè)置自 然通風(fēng)系統(tǒng)， 設(shè)置無動力通風(fēng)天窗或通風(fēng)帽散熱排風(fēng)形式， 可降低通風(fēng)系統(tǒng)能耗； 如果該廠房的面積較大， 那么 可以用 機械通風(fēng)來代替自 然通風(fēng)， 從而滿足廠房通風(fēng)的標(biāo)準(zhǔn)。 另 外， 在廠房通風(fēng)設(shè)計的過程中還要將排煙、 除塵等考慮在內(nèi)。除此之外，針對化工企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)出的有毒氣體， 在暖通空調(diào)過程中， 先是要了解到工藝生產(chǎn)廢氣的等級和生產(chǎn)規(guī)模，以此來選擇局部排風(fēng)或者是全廠房煙塵凈化的方式進行通風(fēng)設(shè)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(fēng)不能滿足廠房的通風(fēng)換氣要求時， 可增設(shè)排風(fēng)機， 采用自 然通風(fēng)和機械通風(fēng)聯(lián)合作用來滿足廠房的通風(fēng)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(jīng)濟性、 實用性和適用性。另外還有根據(jù)廠房的類別對散熱器進行選擇， 主要分為幾個方面：當(dāng)廠房負(fù)荷指標(biāo)大時， 在散熱器選型時應(yīng)考慮采用對流換熱系數(shù)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(nèi)采暖要求時， 應(yīng)考慮設(shè)置暖風(fēng)機等輔助供暖設(shè)施；對于產(chǎn)塵車間， 散熱器選型應(yīng)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(yè)廠房室內(nèi)長期較為潮濕， 布置在其內(nèi)部的散熱器盡更多考慮其耐腐的性能， 實際設(shè)計中多采用機制鑄鐵型散熱器； 廠房內(nèi)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(fù)合型。此外針對西北地區(qū)溫度較低的化工工業(yè)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(fēng)運行
過渡季節(jié)空調(diào)系統(tǒng)可以采用全新風(fēng)工況運行， 于春秋季開啟該工況， 引入室外涼爽的新風(fēng)對室內(nèi)進行降溫?fù)Q氣， 該工況下空調(diào)系統(tǒng)的電能消耗大大降低 。與此同時， 空調(diào)系統(tǒng)對室外能源進行了有效利用， 真正的貫徹了節(jié)能設(shè)計理念， 對現(xiàn)有的資源和能源起到了一定的保護作用。但應(yīng)注意全新風(fēng)工況時空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量較大， 應(yīng)適當(dāng)增加空調(diào)系統(tǒng)尺寸以同時滿足空調(diào)系統(tǒng)兩種工況的需求， 且工業(yè)廠區(qū)內(nèi)室外空氣多為污濁空氣， 全新風(fēng)運行時應(yīng)做好空氣凈化過濾工作。
3 化工廠房暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)計的注意要點
3. 1 廠房設(shè)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(shè)計化工廠房內(nèi)的通風(fēng)或空調(diào)系統(tǒng)的過程中， 要將廠房生產(chǎn)情況與節(jié)能設(shè)計理念要結(jié)合， 進行綜合性的考量和分析， 做好調(diào)節(jié)和優(yōu)化。 此外由于部分化工廠房的建筑面積較大， 結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 因此在設(shè)計的過程中， 要全面系統(tǒng)的進行分析， 確保部分設(shè)計在完成之后能夠有效組合起來。在廠房設(shè)計的過程中，為了滿足廠房的節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)， 還可以將保溫維護結(jié)構(gòu)的設(shè)計納入其中， 以此來降低冷熱負(fù)荷， 減少暖通空調(diào)設(shè)計中的耗電量。 因此， 基于節(jié)能設(shè)計理念進行化工工業(yè)廠房的暖通空調(diào)設(shè)計， 要充分的考量化工企業(yè)的實際特點， 從而能夠在滿足工業(yè)企業(yè)廠房建設(shè)需求的基礎(chǔ)上， 實現(xiàn)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(nèi)工藝過程影響， 管道較為復(fù)雜， 暖通空調(diào)管道易與室內(nèi)工藝管道沖突碰撞， 必須將廠房內(nèi)各不同專業(yè)的管道和設(shè)備進行協(xié)同設(shè)計。比如說部分的廠房以重工業(yè)生產(chǎn)設(shè)置為主， 廠房內(nèi)部會放置吊車、 行車、 起重葫蘆等吊裝設(shè)備。那么在該廠房暖通空調(diào)設(shè)計的過程中為了避免與其發(fā)生沖突， 可以與此類設(shè)施保持一定的距離， 確保布置的合理協(xié)調(diào)。 另外， 在暖通空調(diào)設(shè)計的過程中還要做好保溫和保冷工作， 確保設(shè)備的設(shè)計溫度與介質(zhì)溫度的基本型相同。 除此之外， 對于重工業(yè)的廠房來說， 在暖通空調(diào)設(shè)計布置的過程中， 要確定其動作的范圍不會對各類其他設(shè)計造成影響。
3. 3 分層設(shè)計
在暖通空調(diào)設(shè)計的過程中， 基于節(jié)能設(shè)計理念，在具體實施的過程中可以分層設(shè)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(nèi)溫度分布情況沿廠房高度方向 進行分層設(shè)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(shè)計建筑將建筑內(nèi)部空間根據(jù)溫度不同分為上中下多層。廠房地面以上 2 m 內(nèi)區(qū)域多為工作人員活動區(qū)域， 劃定為空調(diào)區(qū)， 空調(diào)區(qū)上部區(qū)域則可以不設(shè)置空調(diào)， 可僅采用通風(fēng)的方式排除建筑物的熱量， 從而減少了空調(diào)區(qū)域的體積， 減少了不必要的空調(diào)冷負(fù)荷。 在其設(shè)計的過程中， 通過通風(fēng)系統(tǒng)的減少， 能夠有效降低上層非空調(diào)去與內(nèi)部的輻射熱和對流熱， 從而起到節(jié)能降耗的作用， 符合節(jié)能設(shè)計的理念。
3. 4 車間特殊要求
除對室內(nèi) 的一般通風(fēng)要求外， 部分化工工業(yè)廠房由于其生產(chǎn)工藝流程的特殊性， 對室內(nèi)的暖通空調(diào)要求也不盡相同， 在空調(diào)設(shè)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(diào)設(shè)計時需要設(shè)備具備較高的防爆要求， 而對于藥品生產(chǎn)廠房來說， 暖通設(shè)計重點在于依照 GMP 要求對室內(nèi)溫度、 濕度以及潔凈度進行精細(xì)化控制， 而潔凈廠房的通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)占據(jù)廠房內(nèi)較大的能源消耗， 好的通風(fēng)空調(diào)設(shè)計可極大降低廠房內(nèi)部不必要的能量消耗。 除此之外， 在暖通空調(diào)節(jié)能設(shè)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(nèi)的存在大量的蒸汽熱水管道， 這種熱損耗大的管道應(yīng)設(shè)置保溫及防燙傷措施； 其次廠房的采暖系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)室內(nèi)冷熱負(fù)荷的變化及時進行流量調(diào)整， 進而實現(xiàn)采暖及空調(diào)系統(tǒng)的時時節(jié)能； 最后暖通空調(diào)系統(tǒng)如果產(chǎn)生的噪聲較大則， 表明其能量的損耗較大。因此， 在實際設(shè)計的過程中， 還要做好相關(guān)的噪聲處理， 避免設(shè)備發(fā)生共振的情況。
4 結(jié)語
綜上所述， 在化工工業(yè)廠房暖通空調(diào)設(shè)備設(shè)計的過程中， 要堅持節(jié)能設(shè)計理念， 在負(fù)荷計算、 冷熱源選擇、 空氣幕設(shè)置和暖通空調(diào)方式選擇的過程中， 要充分的結(jié)合廠房的自 身條件， 利用現(xiàn)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(chǎn)基礎(chǔ)要求和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上， 做好節(jié)能設(shè)計， 充分貫徹落實綠色理念， 做好節(jié)能減排， 為實現(xiàn)國家“碳達峰、 碳中和”的政策作出應(yīng)有的貢獻， 也為工業(yè)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。
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