试论低温环境中厂房采暖机的研究与应用

杨文灼

摘 要：在北方地区，由于冬季较为寒冷，厂房内的空间较大，因此供暖问题成为了厂房建设时需要重点考虑的问题。本文通过对低温环境中厂房采暖主要方式进行比较，分析这些供暖方式的优势与缺点，进而依据采暖机的特点来阐述采暖机在厂房供暖中的应用优势，并通过工程实例的方式来对厂房采暖机的设计进行研究，以此探讨采暖机在低温环境中厂房的应用。

关键词：低温环境；工业厂房；采暖机；研究与应用

由于北方地区冬季较为寒冷，因此在北方地区建设厂房时需要重点考虑供暖问题。不过，厂房的面积非常大，并且高度较高，采用传统的供暖方式难以取得良好的供暖效果。当前，我国北方地区的厂方在供暖方式上主要包括热水供暖、散热器供暖、地面辐射供暖与热风供暖，不过，这些供暖方式基本都是依靠自然对流的方式来达到供暖效果，而在低温环境中，会造成大量热量的流散，辐射作用非常有限。此外，在某些厂房中，由于内部人员需要进行走动和车辆进行行驶，因此会给供暖设备的安装带来一定的限制，这就使其散热量难以满足室内的温度要求。并且，由于热空气会上升，这就使厂房的顶部位置温度过高，而下部位置又温度较低，从而造成向外对流现象，致使大量的热量流失，不仅浪费了能源不说，也无法取得良好的采暖效果。因此，在冬季时，选择可靠的供暖方式非常重要。

一、低温环境中厂房供暖主要方式比较

在北方地区，要想使厂房达到良好的供暖效果，就必须选择合理的供暖方式。而在供暖方式选择过程中，末端散热装置的性能是保证良好供暖效果的关键。本文便对厂房的四种主要供暖方式的优缺点进行比较。

1.散热器供暖

散热器供暖是当前大部分厂房主要的供暖方式，这种传统的供暖方式是通过在厂房四周进行设置散热器，以此利用自然对流和辐射的方式来实现对厂房的供暖。不过，由于散热器的作用面积较小，因此其辐射效果非常有限，再加上厂房的高度较高，热空气会不断上升，从而使热量大多集中于厂房的顶部，并通过厂房中的天窗及缝隙发散出去，这不仅使厂房内部空间的温度分布不够均匀，使厂房工作区域内的温度很难达到要求，也造成了大量的热能浪费，给人体的舒适感也相对较差。

2.地面辐射供暖

地面辐射供暖也是厂房的一种供暖形式，这种供暖方式是通过在地面中布置电热膜的方式来进行供暖的，不过，由于厂房的面积较大，并且地面需要承受的荷载压力也相对较大，再加上工作人员在地面上的行走及车辆的行驶，致使在地面铺设电热膜的方式难以实现，并且，这种地面辐射供暖的方式成本耗费也较大。部分厂房还会在顶棚位置来铺设电热膜进行供热，这虽然解决了地面供暖难以实现的问题，但却使热量难以到达地面，从而影响了供暖效果。

3.辐射供暖系统

辐射供暖系统是利用燃气红外线采暖系统进行供暖的，这种供暖形式虽然供暖效果较好，但却不适用于厂房，这是因为在厂房采用这种供暖形式，需要做好防火防爆工作，并且还要采取通风换气的方式来确保厂房内部安全。此外，这种供暖形式还会造成燃气的大量消耗，不利于能源的高效利用。此外，燃气红外线采暖设备价格相对较高，而且会受到场合的限制，因此，辐射供暖系统虽然效果较好，但却也给厂房的经济性和安全性带来许多不利因素。当前，利用辐射供暖系统进行采暖的厂房相对较为少见。

4.暖风机供暖系统

暖风机供暖系统也是厂房所使用的供暖形式之一，暖风机设备是由高效换热器、头风机及旋流送风口构成的，通过将暖风机吊装在厂房的顶部，使暖风机提供的热能能够进行强制循环，并通过换热器来将热水中的热量以暖风的形式进行供暖，暖风机的供暖效果较好，厂房内温度提升较为明显，热惰性相对较少，升温相对较快，不过，暖风机的质量不够稳定，使用寿命较为一般，并且暖风机的价格相对较高，人们在长久使用暖风机以后，皮肤会感觉很干燥。

5.采暖机供暖系统

通过对上述几种供暖形式进行对比，每种采暖方式都有其缺点，为此，本文提出了采暖机的供暖方式，采暖机是近些年来新兴的一种采暖设备，它是利用电能来对水进行加热的方式来进行供暖的。当前，取暖机有很多种，它能够实现复合式供暖，集对流与辐射为一体，因此供暖效果非常好，它的内部是由高效能铝合金热翼板组成的，因此能够进行大面积辐射，有效弥补了散热器辐射范围小的缺陷。采暖气中还有导流板与通风口，能够实现空气对流畅通，升温速度快。采暖机是由智能控制系统进行控制的，在厂房中只需要提前设定温度，就能实现智能化的调节温度，使厂房内部始终保持恒定温度。此外，由于采暖机是利用电能进行供暖的，因此从根本上节约了不可再生资源。

二、厂房采暖机的设计研究

1.工程概况

該厂房位于黑龙江省哈尔滨市，紧邻厂房一侧新建有一个加工车间，车间的结构为门式刚架结构，设定其火灾危险级别为丙级，该车间的耐火等级为二级，车间总建筑面积为36000米，车间高度为11.5米。哈尔滨市冬季最低气温为-28℃，建设方要求厂房中的温度不得低于18℃。该厂房的墙体下部位置设有暖气，其余均采用采暖机来进行供暖，在厂房门口位置另设有暖风幕。供暖要求在尽量减少暖气装置的情况下来对采暖机的布置位置及数量进行合理设计。

2.设计计算参数

通过对工程概况进行分析，我们用W/（㎡·K）来表示厂房围护的热工参数，其中外墙的热工参数为0.6，外门为2.60，厂房窗户为2.60，厂房屋面为0.5。设定哈尔滨冬季室外气象参数，厂房外部平均风速为2.6米每秒，通风计算温度为-2℃，空调计算干球温度为-14℃，供暖计算干球温度为-8℃。设定厂房内部温度标准为18℃。

3.供热负荷设计

对采暖机供热负荷的设计是其中最重要也是最基本的参数，供热负荷设计的合理性将直接影响到供暖管道的管径、供暖方案的确定及末端设备的选择，更关系到厂房对采暖机的使用效果与经济效益，因此必须对厂房的供热负荷进行认真核算。对厂房供热负荷进行确定应从以下四个方面进行入手，其一，是对厂房外围护结构所产生的基本与附加耗热量进行确定，基本耗热量与附加耗热量包括厂房的外墙、外门、地面、外窗及地面等；其二，是对门窗缝隙中冷风的渗透耗热量进行确定；其三是对厂房在开启时冷风所产生的耗热量进行确定；其四是对厂房因其他途径而获得的热量或损失的热量进行确定。在对该项目的供热负荷进行确定时，只需要计算出前三项的耗热量即可，第四项的耗热量和获得热量较小，因此可以忽略不计。由于厂房的高度较高，因此当厂房温度升高时，会与外界产生较大温差，从而使热压较大，因此，在对冷风的渗透量进行确定时，缝隙法不能够满足冷风渗透量的计算，应该通过换气次数法来对冷风渗透量进行估算。由于厂房大门处安装了风幕，因此对于大门开启时，冷风的渗透所产生的耗热量可以不予以计算，只需要计算部分小门的冷风渗透的耗热量即可。此外，由于该厂房属于临建建筑，因此在对供热负荷进行计算时，还应包括厂房的三面外墙及地面、屋面等。该车间的热负荷计算结果如下，采暖面积为41.254W（㎡·K），围护结构的耗热量为1.629KW，冷风渗透耗热量为1.758KW，外门冷风侵入耗热量为1.7KW，总热负荷为3.285KW，面积指标为84W/㎡。endprint

4.系统设计

在对供热负荷进行确定以后，便要对供暖形式进行确定，由于厂房有锅炉房，因此能够提供热水，热水的温度为85℃/60℃，所以可以采用采暖机来作为厂房的供暖方式。在对采暖机供暖系统进行设计时，采暖机应选择散热量较大的高效能铝合金热翼板，在车间南部外墙与西部外墙的柱间位置分别设置取暖器，在北隔墙的南侧墙体柱间位置设置了一排取暖器，在车间大门处安装了吹风幕，并最终算出取暖器的总供热量为3248千瓦。在对取暖器的位置进行选择时，将其设定在距底部的标高为10.5米，根据规范要求，安全系数应为散热量的1.2倍，通过对设备间距及散热量等相关条件进行结合，最终得出此车间需要用到的采暖机数量为39台。由于采暖机能够实现辐射与对流供暖，并且具有智能化控制系统，因此只需要设备一套水系统就能满足车间的舒适度要求。

5.投资成本分析

通过对供热机供暖系统的投资进行估算，供热机的设备材料及安装大概需要花费268万元，平均74.2元/㎡。按照上述方法分别对散热器、暖风机供暖系统进行设计，经过成本计算可知，通过散热器来进行供暖，总共需要花费424万元，平均96.3元/㎡。而通過暖风机来进行供暖，总共需要花费345元，平均82.4元/㎡。由此可知，利用供热机供热系统来对车间进行供暖，投资成本要远远低于其他几种供暖方式。

三、低温环境中厂房采暖机的应用

通过对上述采暖机供暖方案的设计及成果进行分析，在车间投产以后，采暖机供暖系统的运行状态良好，经过测定，车间内的温度达到18℃以上，能够满足车间的温度要求。由此可知，在低温环境中，通过采暖机供暖系统的使用，能够大大减少其他供暖设备的使用，极大简化了管网系统，使管网的安装更加简单方便，从而有效避免了冷热不均的问题。采暖机供暖系统不仅布局合理，而且其外壳是不锈钢的，整体观感非常好，且其体积较小，方便捷带，因此不会占用空间，升温速度非常快，能够使车间的温度在非常短的时间内就达到设计标准，并且由于其具备智能化控制特点，因此能够通过预先的程序控制就能满足工作期间与非工作期间的温度控制要求。

四、结语

通过利用采暖机来对厂房进行供暖，不仅能够满足厂房的温度要求，还能降低不可再生能源的损耗。在低温环境中，厂房采暖机供暖系统的使用，能够使厂房的温度始终处于恒温状态，并且布局合理，能够进行自动化的温度控制，管网系统结构简单，维护起来较为方便，而且其体积较小，不占用厂房空间，能够进行灵活布局。总而言之，采暖机供暖系统在厂房中的应用价值极大。

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