[科普中国]-工厂通风降温系统

简介

工厂通风降温系统最普遍的是在车间的顶部安装自然风帽，依靠热压自然排出热量；另一种做法是安装排风机进行机械排风。但是这两种作法仅对车间发热量相对较小的车间起到一定的降温作用，而对于发热量大，由其是在南方这种室外温度也很高的地方，这种方法往往不能有效的排除室内的余热，使得车间内的温度越积越高，工人无法正常的工作，劳动率下降。这时有一些工厂车间会采用机械制冷的方式进行降温，这种方式的降温效果很好，但是初投资和运行费用可能相对较高，且机械制冷为了节能又采用的是回风方式，而很多工业车间的环境状况又不是很好，可能会导致车间新风量不够。因此机械制冷降温的方式适用于大型企业。1

基本类型通风降温通风降温就是应用没有处理过的室外空气，送到厂房内部，携带热量，然后再排到室外，其靠的是较大的送风量，增加车间的换气次数来降温。由于其送风温度为室外的干球温度，不能把厂房内部的温度降低到室外温度以下，因此这种方法受到了一点的限制，只能在夏季室外温度不是很高或者是车间内部的温度远高于室外的温度又或者是车间散发着一些有毒有害的气体的地方比较适用。同时，这种简单的通风降温方式初投资和运行费用都较少，且对于工厂建筑物的保温与密封性的要求较低，这样一来就大大的降低了工业厂房在建造时的成本，所以是很多工厂首选的降温方式。一般常见的通风降温方式有以下两种。1

（1）自然通风

在我国80年代时，大型的高温车间以及厂房的降温和通风，普遍应用的是自然通风。包括现在在很多企业的工业厂房内还可以看到采用的是简单的自然通风的方式，可见其应用的而时间较长，范围较广。自然通风是根据热压和风压的相对平衡原理（由于空气温度的差异导致空气的密度产生差异，在地球重力的作用下，高温空气向上运动，低温空气向下运动），通过开气孔、天窗、门或利用穿堂风来进行通风换气的方式，也有在厂房屋顶装置自然排风帽，利用烟筒的效应来达到通风换气的目的。自然通风的方式比较适宜利用热压和风压形成对流通风的工业厂房内使用，如热加工厂或者是钢厂等等。可是此种降温方法仅受环境的影响，很难控制，所以其效果并不是很理想，降到的温度最多也只是接近室外温度。这在南方这种高温的夏天是很难满足工厂车间内工人对环境的要求的。

（2）机械通风

利用机械装置进行通风降温，如风机等的一种通风方式，这种方式虽然可以人为的加大送风量，增加车间的通风换气次数，相对于自然通风的效果有所改善，但对于大部分的热车间应用效果也并不十分的理想。

一般对于建筑结构比较宽阔的厂房，常常会在其屋顶设置一定数量的排风机，并会在四面的墙壁上安装通风机通风或者是直接打开门窗，利用排风机排风使室内产生负压，然后由门窗自然进风。但是由于其气流组织不好，导致其从门窗或者是通风机中进来的室外空气没有进入车间的内部进行换气而直接的被屋顶排风机排到室外，致使其通风效率很低。这样一来，车间内的余热量不能及时的排到室外，使得某些地方特别是角落里越积越多，最后只能依靠自身的热压自然的上升到屋顶，再由排风机排出；但是一些比空气密度大的尘埃却不能有效的排出，会在车间某处不断的聚集，反复的污染车间的环境。

还有一些企业会在自己车间内一侧外墙上安置多台大型的排风机。这种排风机的排风量很大会使车间内部产生一定强度的负压，这样一来室外的新鲜空气就会大量的从四周的窗户和门中进入车间内，换气后排到室外。如果选择的排风机的排风量足够大的话，这种布置方式可以很有效的排走车间内的余热和有害的气体，会形成比较好的通风效果，但是其应用的局限性与自然通风相似，如果生产车间内温度很高的话此方法也不适用。

目前常用的机械通风设备有排风扇和负压风机。1

机械式制冷通风降温机械制冷降温方式对工业厂房建筑结构的密闭性、保温和隔振以及对车间内生产工艺流程的要求是比较高的。比如，厂房的屋顶要铺设一定厚度的保温层，屋面则要刷高反射率的涂料；外墙要进行隔热处理，特别是受日照强烈的主体结构；外墙上的窗户要设置遮阳措施，并且窗户面积要尽量的小，密闭性也应良好；厂房车间的门应易于自动关闭或者是设置两道气闸，而不应设置敞开的门；于此同时还应该尽量控制厂房车间内产生的余热、余湿量和有害气体的散发量。

由于机械制冷的送风温度较低，因此其可以满足任何温湿度要求的室内状态。工业上最常用的空调设备有柜式空气处理机组以及组合式空气处理机组等。机械制冷空调系统的初投资和运行费用相对来说都很高，这样不仅浪费了企业的生产成本而且也浪费了宝贵的电力资源，尤其是在如今电力资源紧张，在南方人口密集用电量大的地区很多企业在夏季用电高峰时都要被电业局进行拉闸限电的情况下，更加会曾加电网的工作负担。这样一来工厂企业不但在经济上承受不起而且效果也不是非常的理想。为了减少生产成本、节约能源，机械制冷空调系统在运行的时候要求必须关闭门和窗，这样一来就会使得室内空气品质大大降低。而且对一些在生产过程中会产生一些有毒或者是有害气体的工业车间，这也必然会导致工人在劳动时产生不适或者是中毒的情形，不符合劳动卫生的要求和相关的工业标准，如果增大新风量，或者是采用直流式的，则更加会大大的增加空调能耗和运行费用，很多企业都可能承担此不起此项费用的。1

蒸发冷却式通风降温蒸发冷却的原理和特点：

蒸发冷却技术应用水作为制冷剂，利用水的蒸发吸热原理来对所处理的空气进行降温。由于其制冷剂为水，因此被称为是一项经济、节能、环保并且可以有效提高室内空气品质的冷却降温技术。在环保方面，由于其不使用CFCs和HCFC等作为制冷剂，因此有效的避免了对大气环境的破坏；在节能方面，由于其不使用压缩机等耗能大的机械装置，产生能耗的主要设备是风机和水泵（此水泵仅为淋水用，所以能耗也非常小），这就导致其运行能耗约为常规机械制冷空调设备的1/5，可节能达到70%左右，所以可以有效的大幅度降低设备所用的电量；在经济方面，除了上面所说的运行能耗较低外，由于其冷却降温设备构造简单，成本较低，约为机械制冷空调所用设备的1/2，因此为企业减少了初投资费用；在改善室内空气品质方面，由于蒸发冷却系统大多都采用全新风系统，且对于直接蒸发冷却系统，其中的水在蒸发降温的同时也有去除所处理空气中的有害气体、灰尘等作用，从而实现了对室内空气的净化作用。此外在安装、维护、运行方面，传统的机械制冷空调系统由于其所用的设备较多，系统复杂，因此到时其安装、维护、运行也相应的都比较麻烦，必须要专业人员在接受培训完后才能操作，而且耗资也大，但是蒸发冷却空调系统其结构简单，安装方便快捷，运行操作也简单，无需较专业的维护人员。

蒸发冷却式通风降温主要分为：直接蒸发冷却式通风降温、间接+直接二级蒸发冷却式通风降温。1

（1）直接蒸发冷却式通风降温

直接蒸发冷却（简称DEC）是利用喷洒循环水与空气接触，来进行热湿交换，水的蒸发过程使得空气与水的温度都会降低，但是空气的含湿量增加，这一过程可以简诉为对空气进行降温、增湿、等焓的处理过程。

直接蒸发冷却原理的结构示意图与直接蒸发冷却空气处理过程在焓湿图上的表示如图4所示。

目前，直接蒸发冷却系统的常见形式有两种：一种是将直接蒸发冷却装置和风机组合在一起，叫做单元式空气蒸发冷却器；另一种是将直接蒸发冷却装置安置在组合式空调机组内部作为直接蒸发冷却段使用。直接蒸发冷却器的制造技术以及工艺水平都是比较成熟的，设备构造比较简单，因此初投资费用较低；其重要能耗设备仅为风机和水泵，因此运行费用也很低。并且其安装、维护都比较简单、方便，不需要专业人员，占地空间也比较小。但是由于其特殊的空气处理过程导致了空气被冷却降温的极限温度就是无限接近初始状态空气的湿球温度。除此之外，在被处理的空气冷却降温的过程中，其含湿量是不断增加的，所以送风空气的湿度较大。因此直接蒸发冷却系统受室外空气状态的影响和限制，不能满足对室内环境要求较高的场所，但是对仅仅是为了通风降温的工业厂房还是有一定的适用性的。1

（2）间接+直接二级蒸发冷却式通风降温

间接蒸发冷却器的核心部件是空气-空气换热器。其空气处理过程与直接式的有一些不同，间接蒸发冷却器依靠的是空气与固体金属表面相接处，并且在固体表面进行的一种热湿交换方式。目前，间接蒸发冷却器主要有三种不同的形式：板翅式、管式和热管式。但是，不管是那种形式，换热器本身都具有两个互不相通的空气通道，二次空气与喷淋的循环水相接触产生蒸发冷却的被称为湿通道（也叫湿侧），而一次空气通过的被称为干通道（也叫干侧），通过这两个通道间壁的热传递作用，一次空气被冷却。

间接蒸发冷却器的空气处理过程及间接蒸发冷却（板式）原理示意图如图5所示。

由间接蒸发冷却处理过程可知，其是等湿冷却过程，但是由于其效率较低，所以在通风降温系统中一般不单独使用，而是与直接蒸发冷却相结合，组成间接+直接二级蒸发冷却系统，一次空气通过第一级的间接蒸发冷却段进行等湿降温，然后再经过第二级的直接蒸发冷却段进行再一次的等焓冷却后送出。间接蒸发冷却通过等湿冷却处理过程降低了直接段入口空气的干、湿球温度，因此可以看为是扩大了直接蒸发冷却的适用范围。经过这两级的处理过程后可以得到更低的送风温度。1

其他通风降温方式除此之外还可以应用三级、四级的蒸发冷却通风降温方式，或者是蒸发冷却与机械制冷相结合的方式。这些方式都可以成为降温方式的一种选择，但是由于其系统相对来说比较复杂以及经济上的考虑，可能应用的较少。

适用工厂环境在我国南方各地遍布着大大小小的各类工厂，其中绝大多车间内都会产生大量的余热。这类地区的车间的特点：一是室外的温湿度较高，二是车间内会产生大量的余热，车间对温湿度的要求较高，且不对精度做相关的要求，其降温的目的仅仅是为了改善工人的劳动环境，为工人提供相对原来较好的工作环境。

根据车间环境的不同大致可分为以下几大类：

（1）第一类：车间内既有设备运行和工艺过程发出的大量余热，又含有工艺过程发出的大量潜热，因此车间内环境处于高温高湿的状况。例如：纺织厂的织布车间和熨烫车间等。

第一类车间控制内部环境的方式主要是控制车间的温度和湿度，因此要求空调系统对温湿度的调控能力较强。

（2）第二类：车间内仅有大量的余热产生，而基本无潜热的存在。例如电厂的变频室、通信机房、铸造车间等。

第二类车间内仅有余热，因此控制车间环境的方式仅是降温，所以可以设置空调系统，或是更简单的可以设置通风降温系统，对有些车间也可直接进行通风。

（3）第三类：车间内含有工艺过程中产生的有害气体、粉尘等杂质。

第三类车间因为含有有害气等，所以应在产生有害气体或是粉尘的设备上安置排风罩，使得有害气等能就近的排到室外，对于一些国家限制排放的气体还应进行统一处理之后才能排放。

（4）第四类：其工艺过程对环境的温湿度、洁净度以及风速的要求较高的车间。例如制药车间、电子器件制备车间等。

第四类车间对于室内环境的要求较高，因此应根据洁净空调的设计标准来具体设置。

以上分类仅是对车间的简单分类，很多车间都是由以上几种情况的混合类型，因此设计时应根据车间的具体情况来分析其自身的特点。除了以上的种类之外，还有些车间内部仅仅是某些个别的设备发热量较大或者是有些小的区域温度较高，所以没必要对整个车间进行降温处理，仅仅对需要降温的小区域进行相关设计就可以，这时可以用工位空调或是可应用工位送风的方式进行通风降温。1