大空间工业厂房暖通空调设计难点与节能分析.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2024 年 01 月 03 日 作者简介：陈文军（1989），男，汉族，浙江建德人，硕士学历，浙江省工业设计研究院有限公司，工程师，研究方向，其他信息。-145-大空间工业厂房暖通空调设计难点与节能分析 陈文军1 曾 勇2 1.浙江省工业设计研究院有限公司，浙江 杭州 310052 2.浙江省机电设计研究院有限公司，浙江 杭州 310051 摘要：摘要：随着现代工业的不断发展，大空间工业厂房已成为生产制造业的重要场所。在这种场所中，暖通空调系统的节能设计自然也变得越来越重要。然而，就目前实际情况来看，大空间工业厂房暖通空调节能设计过程中还存在着许多挑战和难点，如控制系统设计差、温控难度大等等，一定程度上影响了暖通空调的节能效益。基于此，本文将从大空间工业厂房暖通空调设计的基本概述出发，对大空间工业厂房暖通空调设计中的难点及解决方案进行详细分析，最后在此基础上深入探讨了大空间工业厂房暖通空调设计中的节能措施，以供参考。关键词：关键词：大空间；工业厂房；暖通空调设计；节能措施 中图分类号：中图分类号：TU831 1 大空间工业厂房暖通空调设计的概述 1.1 大空间工业厂房暖通设计的特点 大空间工业厂房暖通空调设计是指在高空间、大面积的工业厂房中，利用空气调节、通风等技术，对室内温度、湿度、风速等指标进行合理控制的设计工程。其特点主要表现在以下三个方面：（1）室内空间大。一般来说，工业厂房的面积都比较大，空间的高度也比较高，这就要求暖通空调系统的设计需要兼顾大面积、高空间的需求，根据室内空间大小、采光、通风等要素，设计出最合适的暖通空调系统；（2）工业厂房环境特殊。工业厂房环境相比于一般场所存在较多特殊因素，如原材料气味、机器运转产生的热量、废气等，所以在暖通空调设计时，需要在满足室内舒适度的基础上，对室内的气流组织进行相应考量；（3）需要大量的新风。对于大空间工业厂房来说，新风供应是必不可少的，可以在一定程度上改善室内的空气质量，并保证生产的正常进行，所以在设计暖通空调系统时，需要按照不同的情况设定合适的新风量，并注重新风系统的排风布局1。1.2 大空间工业厂房暖通节能设计的意义 大空间工业厂房暖通空调系统的节能设计，不仅能降低室内的温度、湿度和负荷，给室内人员提供舒适的工作环境，确保他们在执行任务时保持良好的工作状态，而且还具有以下几个重要意义：其一，降低能耗。大空间工业厂房对于暖通空调系统的需求量大，如果能够在设计中充分考虑节能措施，不仅能降低能耗，还可以节约企业的运营成本；其二，提高生产效率。每一个企业都期望在生产中提高效率，并尽可能的降低能源的消耗，对于工业企业来说更是如此，设计科学的暖通空调系统可以给员工提供更好的工作环境，从而大大提高工业生产效率，为企业创造更大效益；其三，减少环境污染。应用先进的暖通空调技术，不仅可以降低能耗，而且也能降低工厂对外界环境的影响，从而实现“绿色生产”。2 大空间工业厂房暖通空调设计中的难点及解决方案 2.1 暖通空调控制系统设计差 在大空间工业厂房的暖通空调设计中，控制系统设计差是一个十分常见的难点问题，具体表现为以下几个方面：其一，控制系统本身就比较复杂，如何将其化繁为简，使操作人员能够尽快掌握控制系统操作知识是设计过程中亟需解决的难点问题之一；其二，控制系统的动态响应设计难度大，即控制系统响应缓慢，难以快速地将温度、湿度等调整到设定值；其三，控制系统的抗扰性设计难度大，即如何在生产、运输等噪音环境中，保证控制系统能够正确识别和处理温度等变化信息，避免误操作或者控制失效。为解决这一难题，应采取以下措施：其一，采用现代化控制系统，充分发挥先进控制算法优势，使得控制系统动态响应性能得到提升，从而克服已有的响应缓慢和抗扰中国科技期刊数据库 工业 A-146-性差问题；其二，设计人员应将系统操作标准、操作问题解决办法等制定在专业的操作手册中，并且在控制系统中设置应有的增益、阈值限制等安全保护措施，确保系统精准控制；其三，为保证控制系统运行的可靠性和稳定性，应加强系统的维护和管理，定期检测系统性能，并及时更新控制算法和软件系统。2.2 大空间导致温控难度增大 大空间工业厂房结构的复杂性，使暖通空调控制系统的温湿度维持变得格外困难。这是因为，相比于普通建筑，大空间工业厂房拥有更高的屋顶和更广阔的室内空间，这就意味着温湿度在空间内部的分布极其不均匀，暖通空调系统难以实现对所有区域的有效调控。而且，空气的对流、辐射等因素，也会直接影响到温湿度的控制精度，进而影响了厂房内的环境舒适度。因此，为了克服大空间导致的温控难度大的问题，需要采用以下三个解决对策：其一，采用专业远程控制温控系统，从远程控制系统中可以及时监控温度、湿度等数据，快速的调整环境参数，减少成本和运行紊乱的情况发生；其二，在进行工业厂房大空间的建设时，应考虑到环境参数对于温控的影响，对于湿度较高的工业厂房，可以选择较为高效的制湿系统以及新风、回风系统，保证全面调节环境参数；其三，选择更适宜的热水、热泵等控制设备以及先进的温控技术，如基于神经网络的智能 PID 算法、基于模糊逻辑的温度控制方法，以提高温度控制的精度、降低温度波动幅度2。2.3 温控系统送风位置选择难 温控系统的送风位置选择也是大空间工业厂房暖通空调设计的难点之一。因为在大空间工业厂房内，不同位置的气流状况往往存在较大差异，且可能存在一些盲区，导致送风不均匀，甚至出现部分区域过度制冷或过度加热等情况，进而影响内部环境的舒适度。另外，每个工业厂房的使用环境和需求都有所区别，需要设计人员综合考虑使用者的要求和外部环境的变化进行送风位置的选择与排布，但实际上考虑到工业生产要求，以及厂房结构的复杂，如高低不平的地面、各种设备的占用、通道和楼梯等，很多企业往往会忽视人的需求，导致室内容易产生冷热区域，造成无用的能量浪费。为解决温控系统送风位置选择难的问题，需采取以下措施：其一，利用 CFD 气流模拟技术，对不同送风位置进行模拟实验，分析不同设备、送风方式下的送风效果、送风温度等关键参数，以此确定最佳送风位置；其二，在大空间中，采用多点送风的方式可以使空气流动更加均匀，从而达到温度均匀的效果；其三，在送风口周围设置风帷，防止空调送风风向扰动环境，使送风效果更为均衡，并降低能耗。2.4 暖通空调系统日常能耗大 对于大型工业厂房而言，暖通空调系统能耗大也是一个非常棘手的问题。由于工业厂房本身具有特殊的用途，往往需要考虑多重因素，如温度控制、通风换气、加湿降温等多个方面，而这些因素的总体影响，使得暖通空调系统能耗比较大。另外，一些工业厂房的管理者对于暖通空调系统的维护和管理存在一定的盲区，经常出现设备老化和故障修理不及时的问题，这也会增加设备的能源消耗。为了解决暖通空调系统日常能耗大的问题，需要做好如下几个工作：其一，选择高效节能且寿命长的制冷剂、空气调节机、送排风设备等，从根本上降低暖通空调系统的能耗；其二，加强暖通空调系统能耗的管理，定期检测设备能耗、设备温度等关键参数，并借助大数据分析找出潜在的能耗问题，然后及时采取优化措施，防止能耗的进一步增大；其三，采用智能化节能措施，如智能控制、能耗监测等等，以此来提升暖通空调系统的能耗表现3。3 大空间工业厂房暖通空调设计中的节能措施 3.1 提升暖通空调节能设计意识 意识是行为的先导，想要提升大空间工业厂房暖通空调设计的节能效果，就必须要让设计人员及工业厂房内的全体人员都意识到节能减排的重要性与意义，这样才能以思想促成行动，从而达到超出预期的节能效果。对于设计人员来说，他们的专业水平和节能意识，直接影响到工厂的能源消耗与环保效益，因此设计人员必须具备以下两个能力：其一，熟悉相关法律法规和政策，包括国家和地方的能源标准和行业惯例，且了解现有的暖通空调技术和装备的优缺点；其二，掌握暖通空调系统的各项技术参数和运行情况，包括制冷量、制热量、能源消耗量、设备运行效率等，并能够运用技术手段进行优化，降低能源消耗、提高系统效率。对于工业厂房内部人员来说，他们的节能意中国科技期刊数据库 工业 A-147-识也很重要，因此还需要加强对工厂全体人员的思想培训与实践操作教学，以增强他们的节能意识以及系统操作能力，提高设备的利用效率，另外还可以通过支付节能奖金或其他措施来激励员工参与节能，形成“人人节能、事事节能”的氛围，从而促进暖通空调节能设计的效益最大化。3.2 合理设置通风管道与空气幕 通风管道和空气幕是暖通空调系统中的重要组成部分，合理设置它们的位置和设计参数是节能的关键。具体包括以下几个方面：其一，合理设置通风口和排气口的位置，加强通风管道的维护，在保证室内空气流通的情况下，尽量减少通风管道的面积和长度，降低空气阻力和能耗；其二，定期清洗通风管道，保持管道内部的整洁，减少尘埃的积累和阻塞，从而提升通风效果，确保室内环境的舒适度；其三，根据厂房不同区域和生产车间的特点、需求，配置合理的空气幕和通风设施，以此来控制室内温度，确保室内空气能够流动，使能耗降低，节省一定的成本；其四，对某些需要单独隔离的车间，如喷涂车间或者有特殊要求车间等，应该采用更专业的通风、空调设备，实现空气质量的分区管理；其五，在工厂生产过程中，还应采取合适的空气过滤器和粉尘防护设施，控制室内空气质量，避免环境污染。3.3 对有特殊要求的车间的节能设计 大空间工业厂房中，有一些特殊要求的车间，比如热加工车间、防爆车间和无尘车间等，这些场所的暖通空调设计需要根据实际情况进行合理设计，才能达到更好的节能效果。具体来说，首先是热加工车间的节能设计：由于热加工车间在加工过程中会产生大量热量，而这部分热量往往被浪费掉，并且还会让空间变得闷热，为了减少这种浪费，可以采用隔热设计，将车间内的热量隔绝开来，尽量减少热量的流失，进而达到节能的目的，或者建造专门的隔热隔音房，保持工人作业环境的舒适性，从而提高生产效率。其次是防爆车间的节能设计：防爆车间的安全要求较高，而在保证安全的前提下，也需要进化节能设计，比如优化通风和空调设备的运行及布局、使用具有节能优势的防爆电气设备等，这样不仅可以达到防爆的目的，还能够减少能源消耗4。最后是无尘车间的通风空调设计：无尘车间是要求非常严格的特殊车间，需要保证车间内无尘，所以对通风空调系统的设计要求较高，可采用高效的空气过滤器和通风设备，来达到无尘环境的目的以及节能效果。3.4 重视暖通空调的节能技术的应用 想要进一步提升暖通大空间工业厂房暖通空调设计的节能效果，还必须要重视多种节能技术的有效应用，目前常见有热泵技术、蓄能空调技术、排风余热回收技术等等，需根据设计要求及厂房实际情况来进行合理使用，这样才能保证各项技术发挥出最大化的优势。具体来说，首先是热泵技术，它是一种能够利用环境中的低温热源进行能源转换的技术，与传统的空调系统相比，热泵技术能够大幅度降低能源消耗量，节约能源，并且还绿色环保，可以将其应用到热加工车间当中，以实现对热量的有效利用5。其次是蓄能空调技术，该技术是指通过对温度变化较慢、蓄热能力较强的材料进行储存与释放，来调节室内温度的一种技术，将其应用到电力系统中，可以实现电力在低峰时段储存，高峰时段释放的目的，从而达到良好的节能效果。最后是排风余热回收技术，该技术可以将暖通空调系统中排气管道产生的大部分没有得到有效利用的热量回收起来加以利用，以此降低能源消耗。4 结束语 总而言之，大空间工业厂房暖通空调节能设计是一个复杂的设计项目，需要综合考虑到多个因素，想要解决其中的设计难点，就必须要根据工业厂房的实际情况制定针对性的解决方案，这也对设计人员提出了更高的要求。不仅要提升暖通空调节能设计意识，还必须要严格遵循节能减排原则，合理设置通风管道与空气幕，同时还要对有特殊要求的车间进行针对性的节能设计，并重视多种节能技术的有效运用。只有这样，才能真正解决大空间工业厂房暖通设计中的难点，从而更好地实现节能目标，推动我国工业的可持续发展。参考文献 1张亦昕.大空间工业厂房暖通空调设计与节能分析J.中国设备工程,2022(12):108-110.中国科技期刊数据库 工业 A-148-2冶成龙.大空间工业厂房暖通空调设计与节能分析J.居舍,2021(17):94-95+99.3刘禹,王昊鲁.工业厂房暖通空调的节能设计探讨J.设备管理与维修,2020(20):179-181.4杜瑞环.大空间工业厂房暖通空调设计与节能分析J.工程建设与设计,2019(18):58-59.5吴昌杰.大空间工业建筑暖通空调的设计与节能J.建材与装饰,2018(16):76-77.