1李烁 2张梦涵
1.中核第四研究设计工程有限公司 河北石家庄 050000
2.内蒙古包钢钢联股份有限公司钢管公司 内蒙古包头 014010
摘要：主厂房的采暖负荷以及需要的热源量和建筑结构存在着直接的关系，要想保证采暖达到温度要求，又要减少能源消耗，就要选择合适的建筑结构，设置必要的节能基础设施。本文从实际情况出发，对于高大空间厂房供暖设计时工作地点供暖设计温度、冬季室内计算温度等方面做出详细分析，同时对于厂房供暖系统形式展开分析，确定高大空间工业厂房供暖实施方案，结合工艺标准，达到节能、环保、减少温度梯度的要求，从而选择最佳的高大空间厂房的采暖设计方案，保证室内空间的舒适度。
关键词：高大空间；工业厂房；设计方案；供暖
当前的工业厂房建设都是以落空高、跨度大、门窗面积大、围护结构传热系数大而主要特点，这就使得冬季的建筑热负荷较高、建筑内部温度梯度较大、空气严重分层，进而出现上热下冷、屋顶散热严重等。因为落空高度较高，整个建筑内部会存在烟囱反应。门、窗等缝隙存在会导致热量消耗严重，室内温度较低。对于该类型的建筑设计供暖系统，应该保证工作区域内温度分布均匀、降低垂直方向温度梯度作为基础理念。本文以工程案例为基础进行分析，了解到某车间内供暖设计计算、形式选择方面，进行简要分析，确定最佳供暖方案。
1工程概述
某工业车间内主要是轻体力劳动，内部工艺复杂性较高，设备数量较多、发热量比较大，不同工种之间分布着较多工艺管线，内部空间复杂性较高。车间设计环节，供暖系统的能耗量是最大的。要想有效的降低能耗，该车间决定使用围护结构形式，供暖同热源、供暖形式选择都会采取必要的节能设施。下图1为车间立面图。
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图1车间立面
2供暖方式选择
2.1高大空间工业厂房的供暖方式
工业厂房供暖方式一般有散热器、底板辐射、热风等方式，下面将选取几种典型的供暖形式展开分析研究。
1）散热器供暖。这一供暖方式通过热水/蒸汽散热器进行散热，建设成本较低，但是大跨度车间内部设置有着较高的难度。分析发现，这种方式应用到梯度大、屋顶气温高、室内外热压差大的条件下。经过实践分析，厂房高度超过10m选择这种供暖方式，屋顶之下温度能够超过30℃，但是2m以下工作区的温度只有8～10℃，垂直方向温度分布极为不均匀。
2）热水辐射供暖。该方式主要是通过辐射面以辐射、对流等方式给室内提供充足的热量，但是消除散热器供暖区域内无法达到温度的缺陷，满足高大空间供暖效果的要求，热舒适性非常好，内部空间温度分布均匀，垂直方向温度梯度较小，同时能耗比较低。
3）热风供暖。高大厂房中进行供暖系统设计，如果工艺条件符合要求，最好是应用高大空间供暖（空调）垂直送风设施来进行，其应用到6～20m的内部空间中效果非常好，一般将供暖设备安装到屋顶下部，把热风从上到下直接吹到地面空间，因为送风设施安装到屋顶下部，能够回收屋顶下部因为温度梯度所存在的余热，保证内部冷热空气稳定的循环。经过实际调查分析，顶吹式暖风机供暖温度差距可以降低到0.2℃/m，保证内部空间温度梯度处于合理范围内，节能降耗效果良好，尤其是高大厂房供暖设计应该优先选择这一方式。
4）燃气红外线辐射供暖。这一供暖方式应用到高换气频率的仓库或者厂房中，热效率较高、损失较小，能够防止发生过高的温度梯度，避免屋顶损失严重的情况，但是加热器燃烧后形成的尾气会导致室内空间空气质量下降，且设备供气排烟管道数量较多，检修和维护工作量较大，还会造成燃烧介质的泄漏，安全性明显不足。
2.2本工程的供暖设计
该工程在确定设计方案的过程中，结合车间内生产工艺方面，车间选择使用散热器为主、暖风机供暖为辅的联合供暖方式，总计有5个系统，各个系统内的供暖热媒主要是利用分汽缸单独接出，每一个系统可以自由调整，相互之间并未存在任何干扰和影响。因为该车间内部空间较大、热负荷也比较大，各个散热器都设置到沿着车间外墙、内墙的位置布置，散热器不能承担的热负荷，通过小型暖风机供暖。供汽干管按照工艺要求设置在较高的位置上，凝结水管沿着墙体设置到车间地面，管道过门部位布置地沟的形式。散热器选择过程中，使用的是不容易发生积尘、清理方便的光管散热器，每个系统内凝结水管都有疏水阀装置，总结安装两台疏水自动加压器进行回水处理。根据系统运行需要，设置蒸汽热空气幕装置。本工程散热器及热空气幕的布置平面见图2。
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图2厂房散热器及热空气幕的布置平面图
因为该项目内的厂房所在地区的温度较低，同时设置围护结构以达到保温效果，所以结合计算供暖负荷的方式进行厂房中各个部分散热器设置，以达到供暖标准要求。
3设计难点
3.1结合厂房高大空间特点，选择最佳热负荷参数
高大空间工业厂房计算热负荷的过程中，需要了解到作业地点供暖室内设计温度和供暖室内计算温度的差异，围护结构供暖室内计算温度选择方式不同，屋顶温度梯度也会变化。厂房热负荷数据计算环节，要综合分析生产环节的冷热物料输送问题，工业热设备和管道有着一定的散热零，供风损耗等形成的得热量和耗热量。因为高大空间内部组成结构复杂性高，围护结构耗热量占总热负荷比例相对较小，一般不足30%，冷风渗透量大，生产环节的得热、耗热量要经过计算热平衡参数，所以在高大厂房中热负荷计算是难度较高的工作。
3.2合理选择供暖系统形式
高大空间工业厂房内部空间高、面积大、烟囱效应明显、垂直方向温度梯度明显，热量主要在顶棚位置上集中，工作范围内温度无法满足设计标准要求，内外热负荷差别较大，内部温度场分布不均匀，舒适度不足。根据系统工艺的要求，对于温度梯度较大的情况下，可以选择在直管上安装手动调节阀的方式，进行风量的调节，可以减小差距，促进热舒适性的提升。
4结语
本文分析厂房高大空间采暖的实际情况，了解产生采暖效果较差的原因，同时对比不同采暖方式的优缺点，结合具体情况选择合适的采暖设计方案，保证高大厂房内部空间温度适宜，提高舒适度，保证生产顺利进行。
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