
工业厂房通风设计最容易犯的错误,是把“通风”等同于“装风机”。实际上,设计质量在图纸阶段就被三个问题决定了:污染物是什么性质、气流从哪里进从哪里出、事故工况下系统能不能兜底。GB 50019-2015对工业建筑通风有系统的规定,其中涉及防爆和剧毒物质的条款具有强制性。但规范只划底线,真正让车间长期稳定运行的,是设计时对通风方式选型、气流组织和防爆隔离的判断。以下六个要点,按设计决策的先后顺序展开。
自然通风运行成本最低,但有明确的禁止性条款。放散剧毒物质的生产厂房、仓库严禁采用自然通风,这是强制性条文。剧毒物质一旦通过自然通风扩散,后果不可控,这条没有商量余地。
对于允许自然通风的厂房,设计要点在于利用热压和风压。多跨厂房应避免热跨相邻,否则局部高温区会干扰整体通风效率。利用穿堂风时,建筑朝向与夏季主导风向的夹角控制在30°–60°之间效果较好,同时建筑间距宜为前排高度的2.2–3.5倍,避免气流阻滞。进风口下缘距地高度也有讲究:夏季不宜大于1.2m,冬季小于4m时需考虑防止冷风吹向工作地点。这些尺寸在土建设计阶段就要留好。
车间里放散的是什么,决定了送风应该送到哪里。
放散热或同时放散热、湿和有害气体的厂房,采用上部或上下部同时排风时,宜送至作业地带。放散粉尘或密度比空气大的气体、而不同时放散热的厂房,从下部排风时,宜送至上部区域。固定工作地点靠近有害物质放散源又无法设局部排风时,应直接向工作地点送风。
这三条对应完全不同的气流逻辑。把送风口一股脑装在屋顶,对于散热车间来说,冷空气还没到达工人高度就被热气流带走了。进风口位置同样有硬性要求:应设在室外空气较清洁的地点,近距离内有排风口时应低于排风口,进风口下缘距室外地坪不宜小于2m(绿化地带不小于1m),且应避免进风、排风短路。
对于产生粉尘、有害气体的工位,正确的顺序是:密闭优先,局部排风其次,全面通风兜底。
局部排风罩应靠近污染源,形状和尺寸与污染源对应。罩口离污染源越远,所需排风量越大,能耗越高,捕获效果反而越差。置换通风是另一种选择,但有严格条件:厂房内有热源或热源与污染源伴生、污染空气温度高于周围环境、房间高度不小于3m、且无强烈扰动气流。四个条件缺一不可。如果车间内有行车频繁移动或大型设备扰动气流,置换通风的效果会大打折扣。
机械排风运行后车间形成负压。不做有组织补风,会导致三个后果:排风量衰减、门窗难以开启、室外未过滤空气从缝隙渗入。
规范要求,设置集中供暖且设有机械排风的建筑物,当自然补风不能满足要求时,宜设机械送风系统并进行风量平衡及热平衡计算。补风量通常取排风量的80%–90%,剩余通过缝隙渗入,维持微负压。但这个比例不是固定的:如果车间产生的是高毒性或易燃易爆物质,负压值需要根据安全要求单独确定。放散有爆炸危险性物质的房间应保持负压。
涉及甲、乙类厂房或爆炸危险区域时,选型和布置各有一条不可逾越的线。
选型方面:直接布置在爆炸危险性区域内的送、排设备,通风机和电机均应采用防爆型,且风机和电机之间不得采用皮带传动。设在专用机房中的排风机可采用防爆型风机配密闭型电机。布置方面:排风设备不应布置在建筑物的地下室、半地下室内;送、排风设备不应布置在同一通风机房内;排风设备不应与其他房间的送排风设备同室。排除有爆炸危险物质的排风管应采用金属管道,直接通到室外安全处,不应暗设。
甲、乙类厂房内的空气不应循环使用;丙类厂房内含燃烧或爆炸危险粉尘的空气,循环使用前须净化处理,含尘浓度低于爆炸下限的25%。防静电接地同样是强制要求,法兰密封垫料采用非金属材料时还应做法兰跨接。
风管走向在图纸阶段就决定了后期运行能耗和维护便利性。管路宜短、直、少转弯。弯头过多,风机选型时不得不提高全压,运行电费上升而末端有效风量未必达标。
排除或输送有燃烧或爆炸危险物质的风管,不应穿过防火墙和有爆炸危险的车间隔墙,且不应穿过人员密集或可燃物较多的房间。可燃气体管道、可燃液体管道和电缆线不得穿过风管内腔,也不得沿风管外壁敷设。通风空调系统的风管在穿越防火分区、通风机房隔墙、重要或火灾危险性大的场所隔墙等部位时,应设置公称动作温度70℃的防火阀。
风管上应预留检修口和检测孔,尤其是风机进出口和支管汇合处。没有检测孔的通风系统,调试时测不了风量,运维时查不了故障。
自然通风运行成本接近零,但受气象条件和建筑朝向制约,稳定性差。一类工业建筑可优先采用自然通风主导模式,辅以可调节天窗和侧窗;二类工业建筑因可能产生余热或污染物,宜采用自然通风加局部机械排风的混合模式,非生产时段靠自然通风维持基础换气,污染物浓度升高时启动机械排风。关键是先确认厂房是否属于禁止采用自然通风的情形。
不能一刀切套经验值。产生粉尘的工位应优先设局部排风罩从源头捕获,全面通风作为补充。如果仅靠全面通风稀释,换气次数需要根据粉尘产生速率和允许浓度反算。局部排风罩的设计风量取决于罩口尺寸、控制风速和污染源距离,需按规范公式计算,而不是按房间体积估算。
判断的关键是设备实际安装位置是否处于爆炸危险区域内,而非它服务的区域。直接设在爆炸危险性区域内的送排设备,风机和电机均须防爆,且不得皮带传动。设在专用机房内且送风干管上设止回阀的送风设备,可采用非防爆型。排风机设在专用机房内时,风机可采用防爆型、电机可采用密闭型。
取决于输送介质和安装环境。排除高温废气的风管穿越温湿度管控区域时应做隔热。输送含湿量较高气体的风管在冬季需评估结露风险。普通常温排风管在室内敷设时通常不需要保温,但穿越防火分区时应按消防要求设防火阀。排除和输送温度超过80℃空气的管道,与可燃或难燃物体之间的间隙不应小于150mm,或采用厚度不小于50mm的不燃材料隔热。
进排风口短路和补风量不足。进风口与排风口距离过近时,排出的污染空气直接被吸回,风量再大也无效。补风量不足则表现为排风量达不到设计值、车间负压过大、门难以开启。调试时应实测进排风口之间的空气品质和车间压差,而不是只看风机铭牌参数。另外,防爆通风系统的防静电接地和法兰跨接在验收中经常被漏检,应作为专项检查项。
层高和防火分区。旧厂房的屋顶空间往往不足以布置净化风管或大型排风管道,后期强行安装会压缩检修空间。防火分区方面,旧厂房原有的防火墙和防火阀设置可能不满足现行规范,新增风管穿越防火分区时需要补设防火阀并做防火封堵,这部分工作量容易被低估。改造前应实测层高、核查原有防火分隔的完整性,再确定风管路由。
工业厂房通风设计的质量,在通风方式选定和气流组织方案定稿的那一刻就决定了七成。自然通风能不能用、送风送到哪个高度、局部排风罩怎么布置、防爆设备装在哪、风管走哪条路径——这些决策在图纸上改一笔,比施工后拆吊顶改风管便宜得多。把GB 50019的条款对应到具体项目的每一个房间和工位,才是通风设计真正的工作量所在。
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