1、暖通空調(diào) HV &AC 2003年第33卷第6期設計參考 ？ 61 ?大空間廠房熱風供暖系統(tǒng)設計東北大學于宗春沈陽市天虹機械科技有限公司 李竟川 趙世友摘要結(jié)合工程實例，介紹了以高效節(jié)能熱風爐為熱源的大空間廠房供暖系統(tǒng)設計，使用該系統(tǒng)可以減少初投資，節(jié)省運行費用。關(guān)鍵詞大空間廠房高效節(jié)能熱風爐供暖系統(tǒng)設計Hot air heati ng syst em d esi gn f or I arg e sp ace f act ory buil di ngsBy Yu Zongchu*, Li JingchuanandZhaoShiyouAb st ract With a proj ect

2、ex amp l e , p r es en t s t he h eat i ng sys t em design for large sp a ce f act ory buil di ngs wi t h en er gy ef f i ci e nt ho t air f ur nac e as heat sour c e. Using t hi s s ys t em can re duc e i ni t i a l i nve s tme nt a nd runni ng cos t s.Keyw ords large space f actory buil di ng , en

3、ergy efficient ho t ai r f ur nace, hea ting sys tem , desi gn Northeastern University , Shenyang , China暖通空調(diào) HV &AC 2003年第33卷第6期設計參考 ？ # ?暖通空調(diào) HV &AC 2003年第33卷第6期設計參考 ？ 63 ?0引言沈陽市田牌制衣有限公司廠房占地約5. 3hm2，建筑面積11 000 m2 ,其中主廠房呈凹字型 ， 長126 m ,寬36 m最寬處54 m，高7 m，主體1層, 局部2層,采用輕鋼結(jié)構(gòu)。另有面積3 200 m2磚 混結(jié)構(gòu)的職工

4、宿舍及食堂。車間內(nèi)工人以手工編織為主，要求車間冬季溫度在18 C以上。1大空間廠房供暖方案的比較生產(chǎn)時，該廠房內(nèi)獲得的熱量有熨燙設備發(fā)熱、照明發(fā)熱和操作工人人體發(fā)熱。由于是手工編織，廠房內(nèi)設備發(fā)熱量很少。設計時擬定了 3種供 暖方式供選擇：第1種為傳統(tǒng)的熱水供暖；第2種 為集中空調(diào)供暖；第3種為水暖加熱風補償供暖。1. 1熱水供暖熱水供暖是應用最廣泛的一種供暖方式。但由于該廠房跨度大、舉架高、供暖空間大，利用熱水 供暖,存在溫升慢、熱有效利用率低、難以保證廠房 內(nèi)達到設計溫度的問題 。1. 2集中空調(diào)供暖采用集中空調(diào)供暖雖然能保證室內(nèi)供暖的溫 度要求，但管道、設備投資過大，廠方予以否定。1.

5、3熱水加熱風補償供暖這種供暖方式雖然能達到供暖設計要求，但室內(nèi)要掛許多暖風機，使系統(tǒng)比較復雜、管理難度加 大、運行成本增高、維修費用增加，廠方也排除了這 種供暖方式。針對上述3種供暖方式的局限性和該廠廠房 的實際情況，通過大量的理論分析和計算，筆者提出了以高效節(jié)能熱風爐為熱源的熱風供暖方案。2工程設計本工程廠房沿長度方向有21個軸，沿寬度方向有9個軸，間距都為6 m,要求工作區(qū)域環(huán)境溫 度在18 C以上。2. 1氣流組織由于工廠的生產(chǎn)工藝對空氣的流動沒有特殊要求，只要能滿足室內(nèi)環(huán)境溫度18 C即可，所以設計時在距地0. 5 m處設噴風口 ，間距為5 m，強制于宗春，男,1971年10月生，碩士

6、研究生，工學碩士，副教 授110004遼寧省沈陽市和平區(qū)三好街108號712信箱(024) 23841685收稿日期：2002 - 12- 09修回日期：2003 - 09- 26空氣對流混合加熱以達到供熱效果。空氣對空氣的加熱利用率可達100%。2. 2噴風口送風示意圖見圖1。供暖工程噴風口設計主圖1送風示意圖要根據(jù)供暖總面積確定。高效熱風供暖系統(tǒng)噴風口結(jié)構(gòu)參數(shù)可用以下計算式確定：Q = SK(1)QA tCh41i 3 600 n v式中 Q噴風口的氣體熱量，kJ;S 個出風口供暖面積,本系統(tǒng)為902m ;K 位供暖面積所需熱量，本系統(tǒng)為139. 56 W;L 噴風口氣體流量,m3/h;A

7、 t 噴風口溫度與吸入空氣溫度差，120C;ch 噴風口氣體比熱容，1.31 kJ/ （m3? C）;v 噴風口氣流速度，本系統(tǒng)為12m/s。 根據(jù)式（1） 和已知條件可計算出：Q =312. 56 kW 丄 =288 m / h , D = 92 mm。本工程選用 89圓管或 80 mm X80 mm方 管。2. 3高效節(jié)能熱風爐（見圖2）高效節(jié)能熱風爐是一種新型的間接式空氣加 熱設備，工作時流程為：冷空氣由冷空氣集箱進入 空氣夾套1與煙氣夾套進行第一次換熱后進入空 氣夾套2 ,再與煙氣夾套及爐內(nèi)煙氣進行換熱，隨后進入換熱膽空氣夾套，在換熱膽空氣夾套內(nèi)與爐內(nèi)高溫煙氣及燃燒火焰進行換熱后進入熱

8、空氣集 箱;煙氣在煙氣夾套內(nèi)與空氣夾套1 ,2換熱后進入煙氣集箱，由煙氣集箱進入煙筒。圖2高效節(jié)能熱風爐工作原理圖高效節(jié)能熱風爐在結(jié)構(gòu)上最突出的特點是采用了更為合理的輻射和傳導換熱結(jié)構(gòu)，具體體現(xiàn)在以下兩個方面：a）冷風分布室及煙氣收集室在結(jié)構(gòu)上采用阿 基米德螺線漸開式，使冷空氣和煙氣在換熱時能均 勻分布，以達到較好的換熱效果。b）采用逆流多層氣氣換熱形式 ，使加熱氣體 與被加熱氣體的流速更為合理，同時把省煤器置于 設備中，實現(xiàn)了煙氣余熱的再利用 ，起到了預熱冷 風的作用。因此該熱風爐具有結(jié)構(gòu)簡單，換熱面積 大的特點。2.4供暖管網(wǎng)基于以上結(jié)構(gòu)和特點，熱風爐輸出溫度可在40350 C之間。筆者選

9、用130 C作為風溫值進 行通風管道設計，采用較高的風溫可以減小送風管 道的直徑，從而大大減少了管道的投資及相應的工 程費用。由于熱風擴散能力強、熱焓高，所以它在 離開管道后能迅速擴散，其溫度也能快速降低，風圖3風溫與噴射距離關(guān)系圖2. 5供暖風機根據(jù)對風量風壓的計算，我們只選用了 1臺調(diào) 速風機，減少了工程投資。調(diào)速風機的轉(zhuǎn)數(shù)可以任 意調(diào)節(jié)，從而達到調(diào)節(jié)送風量、控制供暖空間溫度 的目的。當供暖空間溫度達到設計要求時，高效節(jié)能熱風爐輸出熱量只需維持管網(wǎng)和廠房等消耗的 熱量,這部分熱量只有總熱量的1/ 3左右，降低了能耗。3工程應用效果該工程于1999年8月完成設計，同年11月竣 工驗收，驗收的

10、同時對工程效果進行了測評。3. 1 溫度場車間工作區(qū)域內(nèi)（2 m高度以下）水平方向溫 度在18. 524 C范圍，垂直方向溫差0.3 C,工 作區(qū)域以外溫度呈梯度變化，越靠近天棚溫度越高。夏天往車間內(nèi)送自然風（風管走地下）可使車間內(nèi)溫度適當降低（室外30 C，室內(nèi)主要工作區(qū)域 2628 C）。3.2速度場送風口處氣流平均速度為12. 213. 4 m/s,送風距離大約為67 m。當風機滿負荷運轉(zhuǎn)時，較大的風速使管道產(chǎn)生噪聲,由于車間對噪聲要求 不是很嚴格，基本能滿足要求。3. 3通風供暖所有的操作人員均反映供暖效果良好，室內(nèi)空氣清新，由于冬季室外空氣相對濕度較大，加熱后雖然相對濕度降低，但進入

11、供暖空間后隨著溫度下 降,相對濕度會增加，在室溫為20 C時,相對濕度 為65%70% ,無空氣干燥等不適感覺。由于供 暖時室內(nèi)為正壓，所以開門、關(guān)門時可以阻隔冷空 氣進入。4結(jié)論4. 1 經(jīng)1999 - 2000年冬季（最近50年最冷的一 個冬季）的運行實踐證明，這套以高效節(jié)能熱風爐 為核心設備的供暖系統(tǒng)運行可靠，滿足了該廠房的 供暖要求。一個冬季下來，其綜合供暖費為5. 5元 / m2。4. 2對進深較大的、以輕鋼結(jié)構(gòu)為主的高大廠房，用熱風進行供暖，既能保證供暖效果，又能補充新 鮮空氣，滿足了工人工作環(huán)境的衛(wèi)生需要。4.3采用噴口送熱風，可以滿足高大空間遠距離 送風的需要，采用調(diào)速風機送風既能滿足供暖所需 的風量，又可達到節(jié)省能源的目的，采用等壓送風可以使各出風口出風均勻，從而省去調(diào)節(jié)閥。4.4該系統(tǒng)供暖能力強、供暖范圍大、供暖范圍內(nèi) 溫度場均勻、供暖穩(wěn)定可靠、供暖溫度可調(diào)；供暖升 溫速度快，可根據(jù)供暖要求即停即用；熱媒為空氣， 節(jié)約了水資源，與傳統(tǒng)空調(diào)相比減少了一次換熱過 程，提高了熱效率，相應地可節(jié)省設備投資及土建 費用，適用于大空間場所的供暖。4. 5該系統(tǒng)為常壓設備