CN111780213B - 高大厂房供暖系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高大厂房供暖系统；解决高大厂房工作区热能利用率较低，能源浪费的问题；具体包括空气幕，空气幕的送风口紧贴厂房内大门两侧的外墙设置，送风口的截面高度与厂房大门的高度相适应，空气幕内由上至下设置有多个送风模块，且由上至下排布的送风模块的送风功率递增，空气幕用于吸取厂房内空气不经加热直接加压后贴附大门内侧送出；本系统在不需要加热室内空气温度的情况下，即可阻止室外冷空气的进入，大幅降低能耗，适用于各类室内空气可以循环使用的高大厂房冬季供暖系统设计及施工。

Description

高大厂房供暖系统

技术领域

本发明属于建筑供暖技术领域，具体涉及一种高大厂房供暖系统。

背景技术

高大厂房是大型机械加工、维修、组装及仓储的场所。其厂房长度及宽度少则几十米多则上百米，高度十几米甚至更高。高大厂房冬季供暖情况下普遍存在厂房底部人员工作区温度偏低而顶部温度偏高的情况。且高大厂房通常设置大量外窗及多个方便大型设备进出的高大的外门。这些外窗及高大外门在冬季时冷风渗透及侵入现象严重，由于大量的室外冷空气进入到室内，为了维持室内空气温度不降低，通常是在厂房内大幅增加室内供暖设备以提高厂房内的供热量，而供暖设备即使设置在近工作区，由于热空气的密度较小，大量热空气上浮。仍会造成厂房底部人员工作区温度较低而顶部温度较高的现象，增加供暖系统设备投资及运行费用的同时造成了严重的能源浪费。

也有部分厂房采用侧送式热空气幕的设备，冬季高大厂房供暖情况下普通侧送式热空气幕加热室内空气后吹出。因送风温度一般为60-65℃。冬季厂房大门关闭时厂房内有工人劳动时室内空气温度一般为14-18℃，普通侧送式热空气幕所送热风温度与室内空气温度差为46-47℃。冬季厂房大门关闭时厂房内无工人劳动仅做库房用时室内空气温度一般为5-10℃。这时普通侧送式热空气幕热风送风温度与室内空气温度差则更高达到55℃。冬季厂房大门打开时，室外冷空气温度与热空气幕送风温度相差更大，达到70-80℃甚至更高。 根据流体力学原理，送风温差越大导致热空气射流的弯曲程度也越大，也就是热空气射流的上浮趋势更明显。由于大量的热空气上浮造成侧送式热空气幕所起的阻挡室外冷空气通过大门侵入、大门缝隙渗透到室内作用大大降低。在热压及风压作用下通过大门侵入、大门缝隙渗透到室内的室外冷空气量大大增大。由于大量的室外冷空气进入到室内，为了维持室内空气温度不降低，需大幅增加室内供暖设备以提高厂房内的供热量，增加供暖系统设备投资及运行费用的同时造成了严重的能源浪费。为了防止这一情况的发生，普通侧送式热空气幕应对方法是：选用具有更大风量、风压及电机功率的风机以增大出风口风量及风速，以此减缓热空气上浮的趋势。由此带来的是设备购置费用、运行费用的增加及噪声增加。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出高大厂房供暖系统，解决高大厂房工作区热能利用率较低，能源浪费的问题。

为了达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的。

一种高大厂房供暖系统，包括空气幕，所述空气幕的送风口紧贴厂房大门内侧两边的外墙设置，所述送风口的截面高度与厂房大门的高度相适应，所述空气幕内由上至下设置有多个送风模块，且由上至下排布的送风模块的送风功率递增，所述空气幕用于吸取厂房内空气不经加热直接加压后贴附大门内侧送出。

进一步的，所述送风口为条形送风口，送风口的轴线垂直于地面。

进一步的，所述送风模块包括送风口、静压箱、风机和进风口，所述进风口设置在远离厂房外墙的一侧且设置有粗效进风过滤装置。

进一步的，还包括散热装置和侧吹暖风装置，所述散热装置设置在厂房的窗户下部，所述侧吹暖风装置设置在所述窗户上方，所述侧吹暖风装置用于将吸入的空气加热后吹向厂房中部。

更进一步，还包括顶吹暖风装置，所述顶吹暖风装置设置在侧吹暖风装置的上方，用于将吸入的空气加热后向下吹出。

进一步优化，所述侧吹暖风装置和顶吹暖风装置的热风出口均设置有球形喷口。

进一步优化，所述侧吹暖风装置和顶吹暖风装置的进风口均设置在其顶部，且均设置有粗效进风过滤装置。

进一步优化，所述空气幕、侧吹暖风装置和顶吹暖风装置的风机分别连接有变频电机、风机变频器，所述风机变频器与PLC控制系统连接，PLC控制系统直接输出控制信号至风机变频器控制其运行。

进一步的，所述厂房大门设置有大门启闭状态传感器，所述传感器与PLC控制系统信号连接，PLC控制系统通过接收传感器开闭信号输出控制信号至风机变频器。

进一步的，所述空气幕、侧吹暖风装置和顶吹暖风装置的风机与火灾报警装置联动。

本发明相对于现有技术所产生的有益效果为：

1、与普通单一供暖方式相比，在厂房室内空气温度相同的情况下，利用本供暖系统厂房供暖耗热量大幅降低，节约了大量的热能。

2、侧送式的大门空气幕实现阻挡室外冷空气通过大门侵入、大门缝隙渗透到室内功效的同时，侧送式大门空气幕所配套的风机风量、风压及电机功率较普通侧送式大门空气幕相比降低，且通过空气幕及其送风口的设置，形成的贴附射流使空气幕在不需要加热室内空气的情况下，即可阻止室外冷空气的进入，大幅降低能耗，所配风机正常运行时所产生的噪音也大幅降低。

3、空气幕所配变频风机与自控系统相连，可以实现当室外温度升高或降低时自动调节风机转速，从而减少或增大所送出的空气量。侧吹暖风装置、顶吹暖风装置所配变频风机均与自控系统相连，可以实现当室内温度升高或降低时自动调节风机转速，从而减少或增大所送出的热风量。达到维持室内温度恒定的目的的同时最大限度节约风机运行所消耗的电能及运行费用。

4、杜绝了普通供暖方式下高大厂房冬季供暖情况下普遍存在的厂房底部人员工作区温度偏低而顶部温度偏高的情况。

5、本供暖系统中所有通风机与火灾报警装置联动，当发生火灾时，自动切断风机电源。

此系统适用于各类室内无爆炸性、腐蚀性气体及粉尘等室内空气可以循环使用且大门朝外开启的高大厂房冬季供暖系统设计及施工。高大厂房是指长度≥20米，宽度≥15米，高度≥8米的大型厂房。

附图说明

图1是实施例所述高大厂房供暖系统的平面示意图。

图2是实施例所述高大厂房供暖系统的剖面示意图。

图3是实施例所述新型侧送式暖风机立面图。

图4是实施例所述新型顶送式暖风机立面图。

图5是实施例所述新型侧送式大门空气幕俯视图。

其中，1为散热器，2为新型侧送式暖风机，3为新型顶送式暖风机，4为新型侧送式大门空气幕，5为吊装行车；

21为第一球形喷口，22为第一加热器，23为第一低噪声柜式离心通风机，24为第一软连接，25为第一钢制风管；

31为第二球形喷口，32为第二加热器；33为第二低噪声柜式离心通风机，34为第二软连接，35为第二钢制风管；

41为长条形送风口，42为静压箱，43为第三低噪声柜式离心通风机，44为第三软连接，45为长条形进风口，411为上部送风单元模块，412为中部送风单元模块，413为下部送风单元模块。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。下面结合实施例及附图详细说明本发明的技术方案，但保护范围不被此限制。

如图1-2所示，图中为一种新型高大厂房供暖系统。此系统适用于各类室内无爆炸性、腐蚀性气体及粉尘等室内空气可以循环使用且大门朝外开启的高大厂房冬季供暖系统设计及施工。高大厂房高度大于12米。大门宽度、高度均不超过6米。高大厂房特指大门朝外开启的高大厂房。

厂房外墙窗户下设置安装散热器1，室外通过窗户缝隙渗透进厂房内的冷空气经散热器1加热变为热空气的同时被窗台上方安装的新型侧送式暖风机2吸入，热空气上升形成空气幕，阻断室内热量通过窗户的传导到室外。

厂房外墙（柱）位于窗户上方安装多个新型侧送式暖风机2。新型侧送式暖风机2安装在距室内地面4.5米处，如图3所示，新型侧送式暖风机2由第一球形喷口21、第一加热器22和第一低噪声柜式离心通风机23组成。新型侧送式暖风机2的热风出口采用出口风速更高、气流射程更远的第一球形喷口21。新型侧送式暖风机2的进风口设置在其顶部，顶部进风口设法兰接口与第一钢制风管25通过防火的第一软连接24相连。为不妨碍吊装行车正常工作，第一钢制风管25顶部低于厂房内吊装行车5底部1米。因冬季供暖情况下高大厂房上部空气温度较高，新型侧送式暖风机2通过第一钢制风管25吸入厂房上部温度较高的热空气加压并再次加热后吹向厂房中央。为厂房中央提供热风。由于进入新型侧送式暖风机2的空气加热器前的空气温度较高，在暖风机出口送风温度不变的情况下。新型侧送式暖风机2与普通侧送式暖风机相比加热同等质量的空气所消耗的热量大大减少，达到节能的目的。

厂房顶部设置新型顶送式暖风机3，其将聚集在厂房顶部的热空气加压并再次加热后吹向地面。为厂房底部人员工作区提供热风。如图4所示，新型顶送式暖风机3热风出口同样采用出口风速更高、气流射程更远的第二球形喷口31。新型顶送式暖风机3的进风口设置在其顶部，顶部进风口设法兰接口与第二钢制风管35通过防火的第二软连接34相连。第二钢制风管35顶部距厂房梁底或桁架底部1米。为不妨碍吊装行车5正常工作，新型顶送式暖风机3的第二球形喷口31底部需高于厂房内吊装行车顶部1米。因高大厂房冬季供暖情况下厂房顶部空气温度最高，新型顶送式暖风机3通过第二钢制风管35吸入厂房顶部温度最高的热空气加压并再次进行加热后吹向地面，为厂房底部人员工作区提供热风。由于进入新型顶送式暖风机3的空气加热器前的空气温度较高，在暖风机出口送风温度不变的情况下。新型顶送式暖风机3与普通顶送式暖风机相比加热同等质量的空气所消耗的热量大大减少，达到节能的目的。

本系统在厂房内大门两侧装有新型侧送式大门空气幕4，新型侧送式大门空气幕4与传统空气幕工作原理不同的是，本空气幕不设置加热部件，而是直接吸取厂房室内空气加压后送出。送风温度与室内空气温度二者相差为零，送风空气不存在上浮现象，送风起到了应有的阻挡室外冷空气通过大门侵入、大门缝隙渗透到室内的效果。对于同一高大厂房冬季供暖情况下选用新型侧送式大门空气幕4相比普通侧吹空气幕具有阻挡室外冷空气通过大门侵入、大门缝隙渗透到室内的效果更好。

一般情况下普通高大厂房大门冬季仅在厂房进出大型设备时短暂开启。而冬季绝大部分时间都是处于关闭状态，行人通行通过厂房大门上设置的小门或厂房另设的行人通行门进出厂房。如图5所示，新型侧送式大门空气幕4所设长条形送风口41紧贴设备出风侧底部，安装时长条形送风口41侧紧贴厂房内大门两侧的外墙安装，冬季厂房大门关闭情况下，送风时空气从长条形送风口41送出后紧贴大门。使得送风气流在大门内侧产生贴附射流的效果。根据流体力学原理，贴附射流因仅仅卷吸大门内侧空气，空气射流速度相比自由射流衰减较慢，射程较长。同样根据流体力学原理：送风温度与室内空气温度相差越小，贴附射流射程越长。新型侧送式大门空气幕吸入室内空气后加压送出，送风温度与室内空气温度二者相差为零。空气贴附射流射程最长。由于采用贴附射流设计新型侧送式大门空气幕4所配风机风量、风压、电机功率进一步减小，噪声也进一步降低。射流空气贴附在大门上，相当于给大门增加了一层空气保温层，由于空气的导热性差，贴附在大门上空气相当于增加了大门的保温层厚度。由此通过大门传导到室外的热量大幅减少，起到了节能的作用。

新型侧送式大门空气幕4由于具有不加热室内空气及贴附射流射程长两大特点，对于同一高大厂房冬季供暖情况下选用新型侧送式大门空气幕4相比普通侧吹空气幕具有阻挡室外冷空气通过大门侵入、大门缝隙渗透到室内的效果更好。且大门的保温性能大幅增加，减少了热量传导损失。新型侧送式大门空气幕具有设备购置费用更低，设备运行及维护费用更少及噪声更小的特点。同时因新型侧送式大门空气幕内无加热部件，设备重量更轻、安装及维护更加方便。

根据自然通风原理，高大厂房的大门越靠近室内地面，离厂房中和面越远，大门底部受到的热压越大。室外冷空气侵入、渗透现象越严重。由此产生的侵入、渗透压力更大。需要大门空气幕提供更大的射流力来抵抗室外冷空气侵入、渗透所产生的压力。更大的射流力需要大门空气幕提供更多的风量、更快的风速来实现。针对这一现象，每套新型侧送式大门空气幕设备均由三个送风单元模块组成。送风单元模块从新型侧送式大门空气幕上部往下数分别是上部送风单元模块411、中部送风单元模块412、下部送风单元模块413。每个送风单元模块长度均为2米，每个送风单元模块均配套独立的第三低噪声柜式离心通风机43、第三软连接44、静压箱42、长条形送风口41、长条形进风口45。下部送风单元模块413风量、风压及所配离心通风机电机功率最大，中部送风单元模块412次之，上部送风单元模块411最小。在达到良好抵抗室外冷空气侵入、渗透效果的同时，新型侧送式大门空气幕整套设备运行时所消耗的电能最少，风机产生的噪声最小。

新型侧送式大门空气幕4运行时，室内空气通过长条形进风口45进入新型侧送式大门空气幕4经静压箱42后进入第三低噪声柜式离心通风机43。第三低噪声柜式离心通风机43与静压箱42通过第三软连接44相连，静压箱42另一侧设长条形送风口41。冬季供暖情况下由于室内热量通过外墙传导到室外导致厂房内靠近外墙的空气温度较低，且靠近外墙处大门空气幕吸入空气时气流受限，阻力较大。故新型侧送式大门空气幕4的长条形进风口45设置在远离外墙一侧。

第一、第二、第三低噪声柜式离心通风机23、33、43选用变频通风机，风机配套变频电机。配套PLC控制箱及变频器。大门外侧设置室外空气温度传感器。冬季供暖情况下当大门关闭且室外空气温度等于5℃时，新型侧送式大门空气幕自动启动风机。离心通风机开启，运行在电机工频的30%。当室外温度处于5℃至-20℃之间时，室外空气温度每降低1℃控制系统输出控制信号，增加电机工频运行时的2%。当室外空气温度低于-20℃时，PLC控制系统直接输出控制信号至风机变频器。使其工频运行。

当冬季室外空气温度降低，如厂房室内空气温度维持不变。则室内外空气温差增大，由此产生的室内外热压差越大。室外冷空气通过大门侵入、大门缝隙渗透到室内的冷空气量增大。增大离心通风机送风量、送风风速可以起到很好的阻挡室外冷空气通过大门侵入、大门缝隙渗透到室内的效果。当室外温度升高时，如厂房室内温度维持不变。则室内外空气温差减小，由此产生的室内外热压差减小。室外冷空气通过大门侵入、大门缝隙渗透到室内的冷风量减小。降低离心通风机送风量、送风风速可以起到很好的阻挡室外冷空气通过大门侵入、大门缝隙渗透到室内的效果，同时达到节约宝贵电能及电费的目的。

厂房大门上方及侧方设置大门启闭状态传感器。冬季供暖情况下，当大门开启时，传感器发出电信号。屏蔽掉室外温度传感器的控制连锁信号。PLC控制系统直接输出控制信号至低噪声柜式离心通风机变频器。使其工频运行，其风量、风压、电机功率达到最大。

新型侧送式暖风机2、新型顶送式暖风机3、新型侧送式大门空气幕4均具备就地手动控制及远程自动控制功能，且均与火灾报警装置联动。当发生火灾时所有风机停止运行。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。

Claims (8)

1.高大厂房供暖系统，包括空气幕，其特征在于，所述空气幕为侧送式大门空气幕；所述侧送式大门空气幕的送风口紧贴厂房大门内侧两边的外墙设置，所述送风口的截面高度与厂房大门的高度相适应，所述侧送式大门空气幕内由上至下设置有多个送风模块，所述多个送风模块从侧送式大门空气幕上部往下数分别是上部送风单元模块、中部送风单元模块、下部送风单元模块；下部送风单元模块风量、风压及所配离心通风机电机功率最大，中部送风单元模块次之，上部送风单元模块最小；所述侧送式大门空气幕用于吸取厂房内空气不经加热直接加压后贴附大门内侧送出；

冬季供暖情况下当大门关闭且室外空气温度等于5℃时，侧送式大门空气幕自动启动风机；离心通风机开启，运行在电机工频的30%；当室外温度处于5℃至-20℃之间时，室外空气温度每降低1℃控制系统输出控制信号，增加电机工频运行时的2%；当室外空气温度低于-20℃时，PLC控制系统直接输出控制信号至风机变频器，使其工频运行；

还包括散热装置、顶吹暖风装置和侧吹暖风装置，所述散热装置设置在厂房的窗口下部，所述侧吹暖风装置设置在所述窗口上方，所述侧吹暖风装置用于将吸入的空气加热后吹向厂房中部；所述顶吹暖风装置设置在侧吹暖风装置的上方，用于将吸入的空气加热后向下吹出。

2.根据权利要求1所述的高大厂房供暖系统，其特征在于，所述送风口为条形送风口，送风口的轴线垂直于地面。

3.根据权利要求1所述的高大厂房供暖系统，其特征在于，所述送风模块包括送风口、静压箱、风机和进风口，所述进风口设置在远离厂房外墙的一侧。

4.根据权利要求1所述的高大厂房供暖系统，其特征在于，所述侧吹暖风装置和顶吹暖风装置的热风出口均设置有球形喷口。

5.根据权利要求1所述的高大厂房供暖系统，其特征在于，所述侧吹暖风装置和顶吹暖风装置的进风口均设置在各自顶部，且均设置有粗效进风过滤装置。

6.根据权利要求1所述的高大厂房供暖系统，其特征在于，所述空气幕、侧吹暖风装置和顶吹暖风装置的风机分别连接有变频电机、风机变频器，所述风机变频器与PLC控制系统连接，PLC控制系统直接输出控制信号至风机变频器控制其运行。

7.根据权利要求6所述的高大厂房供暖系统，其特征在于，所述厂房大门设置有大门启闭状态传感器，所述传感器与PLC控制系统信号连接，PLC控制系统通过接收传感器开闭信号输出控制信号至风机变频器。

8.根据权利要求1所述的高大厂房供暖系统，其特征在于，所述空气幕、侧吹暖风装置和顶吹暖风装置的风机与火灾报警装置联动。