车间通风体系分析与改进

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本文作者：于航徐文华储嘉铭孟二林作者单位：同济大学暖通空调及燃气研究所

通风量测试分析

通风系统测试结果见表2。车间的总排风量为749010m3/h，其中屋顶排风机的排风量为576000m3/h，占总排风量的76.9%，说明污染源散发的污染物大部分先在车间内扩散后才能排出室外，在此流动过程中污染了车间环境。车间的总进风量包括新风机风量、空调箱新风、通过大门的自然进风及各种形式的渗透风量。测试结果表明，大门的自然进风量占总排风量的一半以上（57.9%），由此可以推测，在空调季节大门关闭的情况下总进风量将减少，导致厂房内负压增大和排风量减少，加剧室内空气污染。

通风系统改造方案

工业厂房常用的通风方式有全面通风和局部通风，全面通风又分为自然通风和机械通风。全面通风是对车间内实行全面通风换气，所需通风量一般比较大。自然通风是利用厂房内外空气的密度差引起的热压或者风力造成的风压促使空气流动而进行的通风换气。对于大型工业厂房，“局部排风+全面通风”是一种既有效又节能的通风系统形式[4]。根据对车间通风系统的测试和评估结果，该车间以全面通风为主，虽然车间的通风换气次数已达3.2次，但是对污染物的控制效果不佳，导致车间内油雾污染现象比较严重。根据分析，其主要原因是现有全面通风的气流组织方式不利于对污染源的控制，造成污染物扩散使整个车间的空气均受到污染，部分区域的污染情况尤为严重。根据《采暖通风与空气调节设计规范》的规定“，从上部区域进行自然或机械的全面排风，其排风量不应小于每小时1次换气；当房间高度大于6m时，排风量可按6m3（/h•m2）计算”。据此计算，该车间通过屋顶通风机的排风量应为156000m3/h，而屋顶风机的实测排风量高达576000m3/h，造成能量的大量浪费。针对该车间通风系统现状，可供选择的改造方案有两种：

方案1：加大全面通风量。通过增加整个车间的通风换气次数，使得污染物进一步被稀释并排出室外。但由于工作区一般都在车间的下部区域，提高整个车间通风量不仅没有必要，而且还会带来风机能耗的增加。在空调季节，如果全面通风量太大还将造成空调系统冷热量的损失，降低室内舒适度。

方案2：将全面通风为主改造成以局部通风为主的通风方式，即在污染物散发集中的区域加装局部排风系统，使得污染物就地被捕捉并尽快排出室外。该方案的优点是以工作区的空气品质为控制对象，能够很好地控制污染源，同时还可以减小全面通风量，收到节能效果。设在车间下部的局部排风系统还有助于改善车间的空调气流组织，在工作区营造更为舒适的温湿度环境。

采用模拟计算方法对方案1和方案2的污染控制效果进行了比较。从图1（a）中可以看出，在屋顶增加排风机能够降低厂房40%左右的污染物浓度，同时降低工作区域27.5%的污染物浓度。而加设局部排气罩的方案（图1（b））则能使厂房和工作区域污染物浓度均降低到原浓度的5%以下，局部排气罩对污染物的控制效果好于屋顶排风机。经综合比较本次改造采用了方案2，即按照“就地捕集、集中排放”的原则[5]制定通风系统改造方案。

通风系统改造和评估

按照“就地捕捉，集中排放”的原则，在分散污染源上方分别加装了局部排风罩，并考虑同时使用、就近布置、现场管道和设备的布置条件等原则组成若干局部机械排风系统，加强对污染源的控制。同时合理调整原先屋顶排风设备的形式、数量和位置，将全面通风为主的通风方式改造成“局部排风为主、全面通风为辅”的通风方式。改造工程中也存在个别设备由于操作与空间等限制原因，局部排风罩未能安装在污染源的上方，观察发现对污染物的控制效果较差。系统改造完成后，对系统改造的实际效果进行了对比实测评估。测试时间为2011年4月25日（晴），主要测试了车间的污染物浓度及室内温湿度，测点位置与调研测试时相同。选择测点时，为了避免室内自然对流风速对测试结果的影响，所有测点均选在靠近污染源且避风的位置（图2）。系统改造前后污染物浓度的实测结果见图3。

从测试结果可以看出，大多数测点的油雾及粉尘浓度已很难检测到，图3中部分实测数据为负值的原因，一方面说明室内油雾及粉尘浓度极低，另一方面可能是在采样过程中，因空气流动带走滤纸的水分或微小纸屑等，导致采样滤纸的质量减小。图4和图5是通风系统改造前后车间温湿度的实测结果。可以看出，工作区的空气温度和相对湿度分布更加均匀，空调效果更好。在测试的同时还对车间工人进行了现场访谈，主要询问通风系统改造前后对环境的控制效果评价，员工普遍认可系统改造取得了显著效果。

总结

通过对某机械加工车间通风系统的成功改造，有以下体会可供同行参考：

1）改造工程首先要进行认真的问题诊断和分析。在制定改造方案前，不仅多次听取了车间管理人员及操作工人的反映，还在现场调研的基础上认真制定了详细测试方案，通过实测获得了大量原始数据，为正确制定改造方案奠定了基础。

2）原系统以全面通风为主，污染物先散发到车间内然后通过屋顶排放，由于通风换气次数不足并明显受室外气象条件影响，车间内空气污染严重。现按照“就地捕捉，集中排放”的原则改为“局部排风为主、全面通风为辅”，有效解决了车间内空气污染问题，说明高大车间采用何种通风方式应当根据具体情况认真分析才能达到控制效果。对类似本工程对象的污染源集中在车间下部、自然进风条件差、且空调设备布置在车间高度中部的情况，还是应当以就地捕集污染物的局部机械通风方式为主。

3）在增加局部排风系统后，取消了原先布置不合理和效果不佳的部分屋顶排风设备，车间总的通风换气次数变化不大，但气流组织的性质却发生了本质变化，排风位置更靠近污染源，对污染空气的控制效果更好。增加工作区域的换气次数，减少非工作区域的换气次数，不仅提高了通风效果，而且与为达到同样控制效果而增加全面通风量相比，系统能耗可以减少。

4）系统改造完成后，应当重视运行管理问题，在系统运行时根据设备运行情况及时调整通风系统的启停与通风量（包括局部和全面通风系统）可收到更好的节能效果。