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摘要：工业厂房的建筑面积一般在几千平方米以上，建筑的高度在十米以上，对于这样的高大空间，如果要进行全室空调，其空调的能耗是相当严峻的，于是如何解决此类建筑的空调问题一直是暖通行业研究解决的课题。本文从对厂房这样大空间中空调系统的相关研究，以具体的工程实例进行分析，以期望对以后的厂房空调系统设计有所帮助。
关键词: 厂房；空调系统；设计
Abstract: The industrial factory building area is general in thousands of square meters above, the height of the building in ten meters above, for such a large space, if carrying out the whole room air conditioning, the energy consumption of the air conditioning is quite serious, so how to solve this kind of problem is all the air conditioning building hvac industry research to solve issues. This article from the building such a large space of the air conditioning system in related research to specific engineering example to analyze, to expect on the later workshop air conditioning system design help.
Key Words: building; air conditioning system; design
中图分类号：TU831.3+5 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
随着我国经济建设的发展，空调技术的应用也越来越广泛，空调耗能量呈大幅度增加趋势。工业厂房的建筑面积一般在几千平方米以上，建筑的高度在十米以上，对于这样的高大空间，如果要进行全室空调，其空调的能耗是相当严峻的，于是如何解决此类建筑的空调问题一直是暖通行业研究解决的课题，对厂房这样的大空间的空调通风设计，新技术的研究、新空调形式的应用、新设备的推广也变得尤为重要。随着新技术的研究、新产品及新的设计理念的出现，在保证人员活动区域满足设计条件基础上，可以开拓思路，积极采用高效节能的气流组织方式。
二、厂房大空间空调系统的相关研究
1.厂房大空间空调系统特点
厂房因为空间大, 内部发热量大, 空调所需的风量及冷量都很大, 因此系统庞大, 能源消耗也极大, 甚至有时超过生产能耗。厂房一般对温度和湿度没有必须的要求, 对温度均匀性也无必须要求, 属于普通的舒适性空调。但厂房在使用过程中往往产生空气污染物质, 对空调过滤要求较高, 维护保养频率一般要高于民用空调系统。
2.厂房大空间空调系统形式
常见的厂房空调形式大致可分为集中系统、半集中系统和分散系统三种形式。无论是哪一种形式, 厂房空调几乎都是全空气系统。
(1)集中式系统。由组装式空调机处理空气,制冷站、锅炉房等集中供应冷热源。优点是能满足各种空调和恒温恒湿的需求,通过自控装置,可使系统在最佳状况下使用。空调厂房大多采用密闭形式,内部发热量大,采用集中式系统全面处理空气,维护管理方便, 过渡季节大量使用新风,也能起到很好的节能作用。但集中式系统需要机房面积大,庞大的风管占据空间大, 给综合布线带来很多不便。
(2)半集中式空调系统。由大型风机盘管空调机组合而成，冷热源仍然是集中式供应。它将宏大的集中空调系统由大化小,避免了集中系统的大机房和大风管。可利用网架或吊顶安装空调机组, 也可直接放在工作区的墙柱边, 布置相当灵活, 不占或少占有效空间。但这种系统只能用于环境较清洁的厂房, 空气处理较简单, 难以满足空调的多元化要求。又因过渡季系统难以引入大量新风, 经济节能方面不到位。
(3)分散系统。由集冷热源制备、空气处理与输送为一体的空调机组组合而成。系统设计和管理简单, 因避免了冷源的反复转换, 其能源利用率高, 投资小。这类系统的机组形式绝大部分是屋顶式空调机, 将机组布置在屋面上, 按风管各自负责一个区域的空调。送风管敷设在屋架空间或屋面上, 从车间上空集中回风。屋顶式空调机结构紧凑, 功能齐全, 有集中系统和半集中系统的优点, 是一种十分可取的空调形式。
三、工程实例
1.工程概况
某厂房位于高新开发区，地理条件优越、交通便利。该厂规划占地13200㎡，建筑面积34500㎡，分为办公楼和宿舍楼两幢。其办公楼面积为17520㎡，分为六层，一层为会议室、SMT 车间、展厅、大堂；二~四层为整装车间；第五层为仓库与物流办公室；第六层为办公室与多媒体会议室等。该厂房于2009年12月开始设计，2010年7月开始施工，2010年11月竣工。
2.空调系统设计
根据甲方要求，办公楼1～6层各区域设置中央空调系统，夏季全场供给，冬季仅SMT 车间、整装车间局部供暖，而且要达到湿度55%以上。有关设计参数见表1。
(1)空调冷热负荷的确定。由于该厂房SMT车间存在设备的发热，根据设备情况，确定该车间的冷负荷，其余的各功能区域还是常规设计，新风量的取值要考虑必须有充分的室外新风补充来满足室内的卫生条件,最后计算得夏季建筑物空调总负荷为2780KW，冬季供暖的热负荷为240KW。
(2)空调冷热源。选用1 台870KW（250RT）和1台1044KW（300RT）的螺杆式冷水机组。设置于一层的制冷机房内，机组配备使用的冷水泵与冷却泵各3台，分别为2 用1 备。冷水系统和冷却水系统采用并列运行的方式，通过调节水泵运行数量控制用户侧的水流量，调整不同的需求，并且水泵可以互相备用。冷冻水系统采用膨胀水箱定压，设置在屋面上。冷却塔采用方塔，冷却能力为250m³/h，水塔并列放置，每台冷却水泵进水管處安装电动蝶阀，冷却塔设在屋面处。冬季热源由末端风机的电加热提供。
(3)空调水系统。空调的冷冻水系统立管采用同程式，水平支管采用异程式，冷却水系统采用异程式。水系统按建筑的结构，分成了两大环路。所有风柜的回水管上安装比例积分阀；风机盘管的回水支管上安装电动二通阀。
(4)空调风系统。一层的大堂、SMT 车间与二到四层的整装车间均采用大风量吊顶风柜，外加新风系统，会议室与办公区域选用新风加风机盘管。各层都设有排风机，排风通过竖向的排风井道，由设在屋面的排风排到室外。一层SMT 车间，二到四层整装车间工艺要求在冬季要达到恒温恒湿要求，选用风柜加加湿器、电加热的组合安装。在每层的卫生间设置离心风机，通过竖向排风井排到天面，管道上设有止回阀。厂区1个防烟楼梯间，设机械加压通风系统，加压送风机设在屋面。
3.空调自控系统
根据甲方要求采用常规的控制功能，操作控制柜放置在制冷机房。二到四层的整装车间采用恒温恒湿控制。维持稳定的供水温度，保证机组安全运行是冷水流量控制的主要目的。冷水流量的控制是利用最小流量旁通阀来确保机组流量不低于最小允许流量。空调的自控系统还包括冷水机组及水泵的运行台数、优化启停、压差旁通、启停连锁、各运行状态的控制及非正常状态的故障报警等。
四、结语
我国厂房空调系统设计起步比较晚, 同国外有一定的差距。随着我国国力的不断增强, 对外交流的日益深入广泛, 厂房大空间的空调系统设计必然越来越广泛, 在保证舒适的同时也开始探究实用性。厂房内空调通风并存, 空调系统用于满足人员集中地带以降温为主, 通风用于非空调地带排风、排热及排除空气中的污染物, 这种做法既满足了工作的舒适要求又节省投资降低了耗能, 将会成为设计方案的主流。最后, 需要提到的是，厂房中的生产设备往往会产生空气污染物, 如机械加工油烟等。这类污染物很容易堵塞空调系统, 采用全新风又不经济。空调系统如何在恶劣的环境条件下，保证车间空气的品质, 同时又节省能耗, 是摆在广大设计者面前需要深入研究的问题。
参考文献
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2]王海桦.武汉汉正街品牌服饰批发广场（一期）空调设计[J].暖通空调,2009,(6).
[3]范存养. 国外大空间建筑的空调设计[J]. 暖通空调, 1996, 26( 4)
[4]李本勇. 大面积全封闭灵活厂房空调设计[J]. 暖通空调, 1998, 28( 1)
[5]成藻、施俊良. 某高大厂房的空调设计与运行[J]. 暖通空调, 1998, 28(4)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词: 厂房；空调系统；设计
Abstract: The industrial factory building area is general in thousands of square meters above, the height of the building in ten meters above, for such a large space, if carrying out the whole room air conditioning, the energy consumption of the air conditioning is quite serious, so how to solve this kind of problem is all the air conditioning building hvac industry research to solve issues. This article from the building such a large space of the air conditioning system in related research to specific engineering example to analyze, to expect on the later workshop air conditioning system design help.
Key Words: building; air conditioning system; design
中图分类号：TU831.3+5 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
随着我国经济建设的发展，空调技术的应用也越来越广泛，空调耗能量呈大幅度增加趋势。工业厂房的建筑面积一般在几千平方米以上，建筑的高度在十米以上，对于这样的高大空间，如果要进行全室空调，其空调的能耗是相当严峻的，于是如何解决此类建筑的空调问题一直是暖通行业研究解决的课题，对厂房这样的大空间的空调通风设计，新技术的研究、新空调形式的应用、新设备的推广也变得尤为重要。随着新技术的研究、新产品及新的设计理念的出现，在保证人员活动区域满足设计条件基础上，可以开拓思路，积极采用高效节能的气流组织方式。
二、厂房大空间空调系统的相关研究
1.厂房大空间空调系统特点
厂房因为空间大, 内部发热量大, 空调所需的风量及冷量都很大, 因此系统庞大, 能源消耗也极大, 甚至有时超过生产能耗。厂房一般对温度和湿度没有必须的要求, 对温度均匀性也无必须要求, 属于普通的舒适性空调。但厂房在使用过程中往往产生空气污染物质, 对空调过滤要求较高, 维护保养频率一般要高于民用空调系统。
2.厂房大空间空调系统形式
常见的厂房空调形式大致可分为集中系统、半集中系统和分散系统三种形式。无论是哪一种形式, 厂房空调几乎都是全空气系统。
(1)集中式系统。由组装式空调机处理空气,制冷站、锅炉房等集中供应冷热源。优点是能满足各种空调和恒温恒湿的需求,通过自控装置,可使系统在最佳状况下使用。空调厂房大多采用密闭形式,内部发热量大,采用集中式系统全面处理空气,维护管理方便, 过渡季节大量使用新风,也能起到很好的节能作用。但集中式系统需要机房面积大,庞大的风管占据空间大, 给综合布线带来很多不便。
(2)半集中式空调系统。由大型风机盘管空调机组合而成，冷热源仍然是集中式供应。它将宏大的集中空调系统由大化小,避免了集中系统的大机房和大风管。可利用网架或吊顶安装空调机组, 也可直接放在工作区的墙柱边, 布置相当灵活, 不占或少占有效空间。但这种系统只能用于环境较清洁的厂房, 空气处理较简单, 难以满足空调的多元化要求。又因过渡季系统难以引入大量新风, 经济节能方面不到位。
(3)分散系统。由集冷热源制备、空气处理与输送为一体的空调机组组合而成。系统设计和管理简单, 因避免了冷源的反复转换, 其能源利用率高, 投资小。这类系统的机组形式绝大部分是屋顶式空调机, 将机组布置在屋面上, 按风管各自负责一个区域的空调。送风管敷设在屋架空间或屋面上, 从车间上空集中回风。屋顶式空调机结构紧凑, 功能齐全, 有集中系统和半集中系统的优点, 是一种十分可取的空调形式。
三、工程实例
1.工程概况
某厂房位于高新开发区，地理条件优越、交通便利。该厂规划占地13200㎡，建筑面积34500㎡，分为办公楼和宿舍楼两幢。其办公楼面积为17520㎡，分为六层，一层为会议室、SMT 车间、展厅、大堂；二~四层为整装车间；第五层为仓库与物流办公室；第六层为办公室与多媒体会议室等。该厂房于2009年12月开始设计，2010年7月开始施工，2010年11月竣工。
2.空调系统设计
根据甲方要求，办公楼1～6层各区域设置中央空调系统，夏季全场供给，冬季仅SMT 车间、整装车间局部供暖，而且要达到湿度55%以上。有关设计参数见表1。
(1)空调冷热负荷的确定。由于该厂房SMT车间存在设备的发热，根据设备情况，确定该车间的冷负荷，其余的各功能区域还是常规设计，新风量的取值要考虑必须有充分的室外新风补充来满足室内的卫生条件,最后计算得夏季建筑物空调总负荷为2780KW，冬季供暖的热负荷为240KW。
(2)空调冷热源。选用1 台870KW（250RT）和1台1044KW（300RT）的螺杆式冷水机组。设置于一层的制冷机房内，机组配备使用的冷水泵与冷却泵各3台，分别为2 用1 备。冷水系统和冷却水系统采用并列运行的方式，通过调节水泵运行数量控制用户侧的水流量，调整不同的需求，并且水泵可以互相备用。冷冻水系统采用膨胀水箱定压，设置在屋面上。冷却塔采用方塔，冷却能力为250m³/h，水塔并列放置，每台冷却水泵进水管處安装电动蝶阀，冷却塔设在屋面处。冬季热源由末端风机的电加热提供。
(3)空调水系统。空调的冷冻水系统立管采用同程式，水平支管采用异程式，冷却水系统采用异程式。水系统按建筑的结构，分成了两大环路。所有风柜的回水管上安装比例积分阀；风机盘管的回水支管上安装电动二通阀。
(4)空调风系统。一层的大堂、SMT 车间与二到四层的整装车间均采用大风量吊顶风柜，外加新风系统，会议室与办公区域选用新风加风机盘管。各层都设有排风机，排风通过竖向的排风井道，由设在屋面的排风排到室外。一层SMT 车间，二到四层整装车间工艺要求在冬季要达到恒温恒湿要求，选用风柜加加湿器、电加热的组合安装。在每层的卫生间设置离心风机，通过竖向排风井排到天面，管道上设有止回阀。厂区1个防烟楼梯间，设机械加压通风系统，加压送风机设在屋面。
3.空调自控系统
根据甲方要求采用常规的控制功能，操作控制柜放置在制冷机房。二到四层的整装车间采用恒温恒湿控制。维持稳定的供水温度，保证机组安全运行是冷水流量控制的主要目的。冷水流量的控制是利用最小流量旁通阀来确保机组流量不低于最小允许流量。空调的自控系统还包括冷水机组及水泵的运行台数、优化启停、压差旁通、启停连锁、各运行状态的控制及非正常状态的故障报警等。
四、结语
我国厂房空调系统设计起步比较晚, 同国外有一定的差距。随着我国国力的不断增强, 对外交流的日益深入广泛, 厂房大空间的空调系统设计必然越来越广泛, 在保证舒适的同时也开始探究实用性。厂房内空调通风并存, 空调系统用于满足人员集中地带以降温为主, 通风用于非空调地带排风、排热及排除空气中的污染物, 这种做法既满足了工作的舒适要求又节省投资降低了耗能, 将会成为设计方案的主流。最后, 需要提到的是，厂房中的生产设备往往会产生空气污染物, 如机械加工油烟等。这类污染物很容易堵塞空调系统, 采用全新风又不经济。空调系统如何在恶劣的环境条件下，保证车间空气的品质, 同时又节省能耗, 是摆在广大设计者面前需要深入研究的问题。
参考文献
[1]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2]王海桦.武汉汉正街品牌服饰批发广场（一期）空调设计[J].暖通空调,2009,(6).
[3]范存养. 国外大空间建筑的空调设计[J]. 暖通空调, 1996, 26( 4)
[4]李本勇. 大面积全封闭灵活厂房空调设计[J]. 暖通空调, 1998, 28( 1)
[5]成藻、施俊良. 某高大厂房的空调设计与运行[J]. 暖通空调, 1998, 28(4)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。