某高大空间厂房自然通风现场测试结果分析.pdf

【作者简介】 刘显晨（1983） ， 男， 黑龙江绥化人， 工程师， 从事暖通 设计研究。 1 引言 自然通风是暖通空调行业利用自然资源最直接的方式之 一。 在工业建筑中， 自然通风既能满足车间厂房内部的温度要 求， 又能最大程度地节省成本以及运行费用， 因此， 自然通风 这一通风降温形式被广泛应用于工业厂房设计中。论文以某 一有大量热源散热的高大空间工业厂房为例，通过对现场实 际测试数据的分析， 对自然通风效果进行评价， 发现存在的问 题， 为今后的设计起到一定的指导作用。 2 工程概况 某厂房位于陕西省榆林市。 厂房为双联跨结构， 建筑外形 尺寸为 342m66m22m。厂房顶部设自然通风用通风器， 喉口 宽度为 6m， 厂房两侧设置进风窗。主要热源为焙烧炉， 共有54 个， 总计散热量为 1.2108kJ/h。热源散热为周期性分布， 热源 表面温度在不同阶段也有较大差异。 车间通风形式采用下部进风上部排风的自然通风方式， 由厂房内部热源散热导致厂房在垂直高度上产生空气密度 差， 从而使热空气向上运动， 将内部大量热量带出厂房。 3 现场数据测试 3.1 测试方案 主要测试设备： 铂热电阻 Pt100、 B 级， 温度显示仪， 测温 范围 0100， 测温精度 0.1。 考虑整个厂房较大，根据双连跨厂房结构特点及热源运 行特点， 对现场测点分布进行简化。双连跨厂房两跨厂房成对 称布置， 因此测试单个厂房可反映整个车间温度分布情况， 另 外热源运行过程具有周期性， 因此， 考虑测量一个周期内的温 度分布即可。 根据现场实际运行情况，对测试区域内的不同点进行测 试， 测点平面布置图如图 1 所示。 图 1测点平面布置图 在垂直方向上， 以热源表面为基准面， 分别在热源表面， 距离热源表面 1m、 3m、 5m、 7m 布置测点。 3.2 主要测试结果 测试时间室外温度范围： 1624。 热源对应侧墙外窗情况以及对各测点数据记录入表 1。 4 测试数据分析 根据测得的数据，对于不同高度以及不同热源的测点进 行综合分析， 具体分析图表以及结果如图 2图 5 所示。 某高大空间厂房自然通风现场测试结果分析 Analysis on Field Test of Natural Ventilation in a High Ceiling Factory Building 刘显晨， 郭西龙 (沈阳铝镁设计研究院有限公司， 沈阳110001) LIU Xian-chen,GUO Xi-long (ShenyangAluminiumfieldtest；resultanalysis 【中图分类号】TU834.5+3【文献标志码】A【文章编号】1007-9467（2016）09-0011-02 【DOI】10.13616/ki.gcjsysj.2016.09.006 Architectural and Structural Design 建筑与结构设计 11 万方数据 Construction&DesignForProject 工程建设与设计 图 2热源表面温度分布图 通过热源表面温度分布可以看出， 在车间内部， 热源表面 温度分布不均而且温度差异较大。这一情况与热源工作形式 有关， 热源工作状态分为焙烧、 自然冷却、 强制冷却、 出炉， 装 炉等， 其中在焙烧状态下炉表面温度较高， 而自然冷却以及强 制冷却条件下炉面温度相对焙烧状态偏低， 而出炉、 装炉等运 行工况下炉表面温度略高于室温。 图 3第 1 行测点不同高度温度分布图 图 4第 2 行测点不同高度温度分布图 图 5第 3 行测点不同高度温度分布图 通过不同行测点温度分布图 3、 图 4、 图 5 可以看出， 总体温度随高度上升而升高。对热源表面温度分布进行综 合分析可知， 基本热源表面温度越高， 整个空间空气温度 也越高。 但对于 6 号、 7 号热源， 距离热源表面 3m 和 5m 高 的高度上温度最高， 并不是按高度方向进行温度分布。主 要原因是 6 号、 7 号热源正处在强制冷却状态， 由风机对炉 体进行送风，从炉内吹出的热空气直接由火孔喷射而出， 热空气具有一定的向上的初速度，不能与进入车间内部的室 外空气进行充分混合，因此，在 5m 以下高度空气温度较 7m 高度略高。 对于有侧部外窗的热源区域，在水平方向上空气温度与 距外窗的距离成正比， 即距外窗越远温度越高， 由外窗进入的 冷空气在掠过热源表面时温度逐渐升高，到车间中部时温度 已超过 40， 在垂直方向， 空气温度随着高度的增加而升高， 距外窗越近温度的垂直梯度越大， 热浮升力作用越明显。对于 无侧部外窗的热源区域， 由于没有外窗， 空气沿水平和垂直方 向的温度梯度不明显， 热浮升力作用较小。 5 结论 通过现场测试及测试结果分析，该厂房自然通风效果与 热源的运行方式及侧部外窗的设置有很大关系，这 2 种因素 直接影响室内自然通风效果。因此， 在今后的设计中应在以下 2 方面进行改进。 1） 在工业厂房自然通风设计过程中， 除应根据热源的全 部散热量进行计算外，还应根据热源的具体运行形式进行有 针对性的气流组织设计，以保证室内温度分布能满足工作人 员舒适性需要。 2） 在工业厂房自然通风设计过程中， 除考虑进风窗总面 积能够保证通风需求外，还应该针对室内不同的热源分布状 况调整可开启外窗的布置位置，进而保证通过外窗的冷风能 够从热源表面滤过， 起到对热源的冷却作用。 【参考文献】 【1】 刘远禄,王怡,高洁,等. 高大空间工业厂房地道通风系统的优化设 计研究J. 建筑科学,2015(6):35-40. 【收稿日期】2016-08-16 距离热 源表面 高度/m 0414040504640535550485250 1293028263034252827273840 3303029263234262726273031 5323131293634302729303031 7333334373736353132333233 距离热 源表面 高度/m 测点 5.15.25.36.16.26.37.17.27.38.18.28.3 （有外窗）（有外窗）（有外窗） （无外窗） 0636562110120116130125115145160170 1484141446541534540404142 （有外窗）（有外窗）（有外窗）（无外窗） 3 5 7 38 39 40 39 38 38 36 35 34 55 60 56 65 62 60 39 44 52 53 52 50 44 43 43 40 41 41 45 46 47 45 46 45 46 46 47 测点 1.11.21.32.12.22.33.13.23.34.14.24.3 表 1各测点温度值 12 万方数据