CN110793142A - 高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统及其方法 - Google Patents

高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统及其方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统及方法，包括由设置在所述高污染油雾散发厂房的柱结构四周、呼吸区高度以下的送风口送入低于室温的洁净空气，经过高污染油雾散发厂房内的工作区，工作区内人员与工艺设备等将传热给洁净空气，洁净空气在热浮力的驱动下携带所述工作区产生的油雾上升，进而从所述高污染油雾散发厂房顶部设置的排风口排出，设置在所述工作区生产线上方的吊顶红外辐射加热器将在送入空气无法承担负荷要求时辅助启动。因此能够有效提高通风效率，降低能耗，降低工作区油雾浓度，提升工作环境质量。

Description

高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统及其方法
技术领域
本发明涉及暖通空调领域，涉及一种适用于高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖方案，具体涉及高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统及其方法。
背景技术
近年来随着对绿色建筑的迫切需求，建筑室内空气质量与节能已成为研究热点，但相关研究大多集中于民用建筑而工业建筑受到忽视。随着工业化进程的发展和对工人工作环境的逐步重视，提出适用于高污染工业厂房的通风供暖方案的提出显得尤为重要。
经调研，国内工厂环境现状有待提高，以机械加工车间为例，其工艺通常包扩车削铣刨磨等，多数工艺过程中金属切削液的使用导致工作区域散发大量细小油雾颗粒，而为了保证高大厂房的温度要求，通常采用大风量混合通风进行调控，杂乱的气流组织导致油雾浓度限值通常超过工人健康限值要求。国内外研究提出适用于提供更洁净空间的传统置换通风通常设置于围护结构附近，不仅难以对大空间厂房的内部区域进行调控，又难以达到高大厂房的热舒适要求，且送风口的数量与面积也对可承担负荷有所限制。
发明内容
本发明为克服上述现有技术中的不足，提供了一种高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统及其方法。
本发明为解决背景技术中提出的技术问题，采用的技术方案是：高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统，用于为高污染油雾散发厂房进行空气品质和温度调控，包括一组设置在所述高污染油雾散发厂房的柱结构四周的送风口，以及设置在所述厂房屋顶的排风口，其特征在于，所述送风口依附所述厂房内柱结构的均匀分布而分布，所述排风口在所述厂房屋顶均匀分布；
还包括一组悬浮式红外辐射加热器，聚焦人员活动区域辐射供热，设置于生产线上方。
所述送风口中心高度距离地面不大于1m。
所述送风口送风温度低于所述工作区温度2～5℃，以形成冷湖，进而形成置换通风形式。
所述送风口送风速度低于1.5m/s，以保证工作区无明显吹风感。
所述排风口设置于厂房顶部，为动力驱动排风装置。
所述悬浮式红外辐射加热器包括一个中温红外加热灯丝和一个抛物面反射器。
所述悬浮式红外辐射加热器高度位于工艺设备之上、空中架设管路之下。
所述悬浮式红外辐射加热器根据厂房工艺流程特征敷设于人员活动区域上方。
所述悬浮式红外辐射加热器属于远红外辐射，可分组控制启停，聚焦工作区辐射供热。
本发明的第二个技术方案是高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统的供暖方法，包括如下步骤：
1)设置在所述高污染油雾散发厂房的柱结构四周、呼吸区高度以下的送风口送入低于室温的洁净空气；
2)经过高污染油雾散发厂房内的工作区，工作区内人员与工艺设备将传热给洁净空气，洁净空气在热浮力的驱动下携带所述工作区产生的油雾上升，进而从所述高污染油雾散发厂房顶部设置的排风口排出；
3)设置在所述工作区生产线上方的吊顶红外辐射加热器将在送入空气无法承担负荷要求时辅助启动。
有益效果：
1、本发明提出的一种适用于高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖方案，由洁净低温空气均匀散发在厂房内较低位置，经过人员与设备加热，在热浮力的驱动下携带油雾颗粒上浮，使工作区更加洁净，所述通风形式可以呈现垂直温度分层，仅控制工作区域温度，冬季通过红外辐射加热器聚焦工作区辐射供热，满足工人热舒适要求。
2、本发明能够形成稳定的、由下至上的置换通风形式气流组织，在高大厂房中呈现温度垂直分层现象，悬浮式红外辐射加热器能够在较低空气温度下达到工作人员的热舒适要求，聚焦调控工作区空气质量与热舒适品质，因此能够有效提高通风效率，降低能耗，降低工作区油雾浓度，提升工作环境质量。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中提供的沿柱分布式通风供暖系统示意图；
附图标记：1—送风散流器，2—动力排气装置，3—红外辐射加热器
图2为本发明的一个实施例中提供的送风口及结构柱位置示意图；
图3为本发明的又一个实施例中提供的沿柱分布式通风供暖系统示意图；
图4为利用本发明提供的沿柱分布式基于实施例2的流场分布图；
图5为为利用本发明提供的沿柱分布式基于实施例2的污染物浓度等值图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施方式用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，一种适用于高污染油雾散发厂房的通风供暖方案，包括一组设置在所述高污染油雾散发厂房的柱结构四周的送风口(1)，以及设置在厂房屋顶的排风口(2)，一组吊顶红外辐射加热器(3)。
以下是发明人提供的具体实施例，以对本发明的技术方案进行进一步解释说明。
实施例1：
本发明中的一种适用于高污染油雾散发厂房的通风供暖方案，在高大厂房内部，利用原有的结构柱作为风管布置依附物，使洁净的冷空气通过柱子四周的通风口均匀的流入厂房，利用热浮力驱动空气上升原理，和细小油雾颗粒良好的气动性，形成的由下至上地置换通风形式携带污染物上升，并从屋顶的排风扇排出。
实施例2：
为了验证本发明提供的沿柱置换通风形式对高污染油雾散发厂房的污染物控制效果，根据实际工厂情况建立了数值模型，模型的长宽高分别为90m×206m×8m，柱结构间隔约20m至30m，均匀分布在厂房内，送风口尺寸为1m×1.5m，送风速度为1m/s，布置在柱结构四周靠近地面位置，屋顶排风装置尺寸为1m×1m，均匀布置在屋顶，远红外辅助加热器在生产线上方，灯丝温度在400℃。通过研究模型呼吸区高度的油雾平均浓度来判断本发明的通风效果。
本验证中，湍流模型采用基于雷诺平均的RNG k-ε模型，差分格式选用二阶迎风格式，采用SIMPLE算法对离散方程求解，当速度、压力、浓度各项残差小于10-3，同时温度残差小于10-6时，控制方程组收敛，此时即可得到计算域内各个位置的速度、温度、污染物等分布。
最终建立控制方程组如下所示：
控制方程通用形式：
Figure BDA0002232250350000051
欧拉法污染物扩散方程：
Figure BDA0002232250350000052
验证实例结果如图4所示。由图可知，利用提出的沿柱分布式通风系统在热浮力的主导下有明显的由上至下气流组织形式。
由图5所示，在工作区高度污染物平均浓度在500μg/m3以下，满足NIOSH对油雾浓度的要求。

Claims (10)

1.高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统，用于为高污染油雾散发厂房进行空气品质和温度调控，包括一组设置在所述高污染油雾散发厂房的柱结构四周的送风口(1)，以及设置在所述厂房屋顶的排风口(2)，其特征在于，所述送风口(1)依附所述厂房内柱结构的均匀分布而分布，所述排风口(2)在所述厂房屋顶均匀分布；
还包括一组悬浮式红外辐射加热器(3)，聚焦人员活动区域辐射供热，设置于生产线上方。
2.根据权利要求1所述的高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统，其特征在于，所述送风口(1)中心高度距离地面不大于1m。
3.根据权利要求1所述的高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统，其特征在于，所述送风口(1)送风温度低于所述工作区温度2～5℃，以形成冷湖，进而形成置换通风形式。
4.根据权利要求1所述的高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统，其特征在于，所述送风口(1)送风速度低于1.5m/s，以保证工作区无明显吹风感。
5.根据权利要求1所述的高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统，其特征在于，所述排风口(2)设置于厂房顶部，为动力驱动排风装置。
6.根据权利要求1所述的高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统，其特征在于，所述悬浮式红外辐射加热器(3)包括一个中温红外加热灯丝和一个抛物面反射器。
7.根据权利要求1所述的高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统，其特征在于，所述悬浮式红外辐射加热器(3)高度位于工艺设备之上、空中架设管路之下。
8.根据权利要求1所述的高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统，其特征在于，所述悬浮式红外辐射加热器(3)根据厂房工艺流程特征敷设于人员活动区域上方。
9.根据权利要求1所述的高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统，其特征在于，所述悬浮式红外辐射加热器属于远红外辐射，可分组控制启停，聚焦工作区辐射供热。
10.基于权利要求1至9中任一项所述的高污染油雾散发厂房的沿柱分布式通风供暖系统的供暖方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)设置在所述高污染油雾散发厂房的柱结构四周、呼吸区高度以下的送风口送入低于室温的洁净空气；
2)经过高污染油雾散发厂房内的工作区，工作区内人员与工艺设备将传热给洁净空气，洁净空气在热浮力的驱动下携带所述工作区产生的油雾上升，进而从所述高污染油雾散发厂房顶部设置的排风口排出；
3)设置在所述工作区生产线上方的吊顶红外辐射加热器将在送入空气无法承担负荷要求时辅助启动。
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