屋頂風機工程應用現狀及改進措施

屋頂風機工程應用現狀及改進措施

屋頂風機的引言

　　隨著企業生產規模的不斷擴大，大面積聯合廠房越來越多。以天窗和邊側窗為主體構成的自然通風系統，及沿外墻安裝軸流風機組成的機械通風系統，已遠不能滿足生產車間對通風換氣質量及衛生標準的要求。近年來屋頂風機系統在工程上的應用呈上升趨勢[1]，然而其質量與性能卻參差不齊，應用中存在著不少問題。本文介紹屋頂風機應用現狀及存在問題，并提出相應的改進措施。

　　1 　屋頂風機的類型及特點

　　屋頂風機分為屋頂送風機與屋頂排風機兩大系列[2-3]，其分類一般按所配風機形式分為離心式和軸流式兩大類；根據防雨帽的具體形式又有上排風和下排風之分；從制作材料方面既有全金屬結構又有玻璃鋼結構和鋼-玻璃鋼復合式結構等。

　　1.1軸流式風機

　　1.1.1屋頂排風機

　　從其防雨部分結構形式來看，屋頂送風機主要有傘形防雨帽、錐形防雨帽、半球形防雨帽和筒形防雨帽等，其中錐形和半球形防雨帽以上排風為主，傘形防雨帽以下排風為主，筒形防雨帽上下均可排風。從空氣的擴散性能與對附近環境的影響方面分析，以上排風為主的防雨帽，向上的排風出口風速均在5.0～8.0m/s，可以把排出的污染空氣吹向高空（等效于接2～3m長的風管），有利于排出的氣體更好擴散，特別在排風機附近有屋頂送風機的情況下，這一特性尤其明顯，可以減少排風對送風的干擾，因而較下排風為主的防雨帽性能優良。但上排風屋頂風機也有結構較復雜，成本較高的不足。

　　1.1.2 　屋頂送風機

　　屋頂送風機的種類較少，主要有傘形防雨帽和百葉形防雨帽。

　　1.2 　離心式風機

　　離心式屋頂風機因受葉輪特性限制一般均為排風機，其特點為余壓較高，主要應用于局部排風系統。因該類屋頂風機無蝸殼，葉輪高速旋轉所產生的空氣動壓不能有效的轉變為靜壓，因而空氣動力性能很不理想，耗電量較高，僅用于排風阻力較大的系統，一般全室通風系統應盡可能避免采用此種屋頂風機。

　　2 　屋頂風機存在的問題

　　2.1 　結構材料方面

　　屋頂風機主要有全金屬結構，玻璃鋼結構。全金屬結構屋頂風機以鋼制較多，風筒與基礎采用3～4mm厚的熱軋鋼板焊接而成，防雨帽采用1.0～1.5mm冷軋鋼板焊接而成，涂防銹漆后經表面噴漆或烤漆處理。從多個工程實用證明：因屋頂空氣環境惡劣，特別是梅雨季節過后，鋼結構部分銹蝕嚴重，反映出鋼結構防雨帽的抗銹蝕能力很不理想，嚴重地影響了屋頂風機的使用壽命和美觀。如某汽車制造廠安裝的鋼結構屋頂風機，在使用5年后，防雨帽已大部分失去結構強度。全玻璃鋼結構屋頂風機就可以很好地解決銹蝕問題，但風筒與機座部分經過長期運行和風吹日曬雨淋，易老化脫落，造成風筒與電機墜落造成事故。

　　2.2 　設計方面

　　2.2.1很多屋頂送風機未設置停機后防止空氣倒流的裝置，或是屋頂風機停機后閥門不能可靠關閉，對于熱壓較大的車間其熱損失不可低估。大家經常可以看到無逆止裝置的屋頂風機和軸流風機，在熱壓作用下風機高速旋轉，這一現象說明熱壓造成的風速相當大，風筒內的風速可達2.0～3.0m/s以上。風機倒轉對電動機啟動很不利，可能因啟動電流過大而損壞。

　　2.2.2防結露性能較差，冬季室內外溫差較大，風筒上容易結露，產生滴水現象，以至影響正常生產。

　　2.2.3屋頂風機必須具備可靠的防雨、防飛雪與防風沙的基本性能，但目前很多屋頂風機在設計時僅考慮防雨功能，忽略了飛雪與風沙不僅會從上部進入風機，在室外風速達到一定強度的情下，還可能從下部進入風機。一些采用內部活動百葉作空氣逆止裝置的屋頂風機，看起來可以防止飛雪落入室內，其實飛雪聚集于活動百葉上，經室內溫度融化后會造成滴水現象，不能起到防飛雪作用。

　　2.2.4在臺風和沙塵暴多發地區，屋頂風機抗強風能力較差，重心偏高，平面和凹面結構增大風阻，傘形防雨帽的抗強風性能極不理想。

　　2.2.5有些屋頂風機的安全性不能很好保證，未在風機下部設置堅固可靠的安全網，僅靠裝飾性風口無法保證在電機脫落與風葉斷裂時脫落物不墜落傷人。

　　2.3工程應用方面

　　2.3.1屋頂風機的使用場所千差萬別，例如有些工程要求連接部分短管，以達到更好的通風效果，有些用戶要求更小的噪聲，需要安裝簡單的消聲器，這些外加設備均要求屋頂風機提供一定的余壓才能保證正常運行，有些屋頂風機在保證額定風量的前提下，提供的余壓較小，影響系統正常工作。

　　2.2.2在工程應用中，砼屋面宜采用圓形基礎以減輕重量，鋼結構宜采用圓形基礎以便于施工，有些屋頂風機與基礎之間的連接不夠方便可靠。配電僅能單向線，接線盒設于室外，都給安裝帶來麻煩。屋頂風機室內接口未設置法蘭，用戶不能方便地連接風管。

　　2.2.3有些屋頂風機設置需要人工經常清理的空氣過濾器，從使用效果看，指望操作管理人員經常爬到屋頂上清理過濾器是不現實的，因此其運行結果非常差。

　　2.2.4屋頂風機安裝于高空，是理想的鳥巢，必須設置防鳥網。

　　3 　屋頂風機改進措施及設計應注意的問題

　　3.1材料方面

　　為提高全金屬結構屋頂風機的防銹蝕性能，可采用整機熱鍍鋅，也可采用鋁合金制作防雨帽；為解決全玻璃鋼結構屋頂風機的老化問題，通常采用增加玻璃鋼厚度來強化處理，這無疑會增加生產成本，因而全玻璃鋼結構屋頂風機材料成本要高于全金屬結構屋頂風機，據測算，僅結構成本兩者就相差30%左右；的方法是屋頂風機采用鋼-玻璃鋼復合結構，防雨帽與逆止閥部分采用玻璃鋼制作。充分發揮玻璃鋼防銹能力優且易于造型的特點，可以根據氣流組織和美學要求制成各種不同狀況的屋頂風機，使得風機阻力zui小，外形更美觀；風筒和基礎部分采用鋼結構并經熱鍍鋅處理，可保證結構強度和防腐要求，一些連接件直接焊接至風筒，使制造工藝簡單化。

　　3.2 余壓方面

　　在保證屋頂風機額定風量的前提下，應保證不小于50Pa的余壓供用戶使用。

　　3.3 　止逆與安全方面

　　屋頂風機均設置在停機時能可靠關閉的逆止裝置。可安裝活頁風門，活頁風門有重力式、電動式和手動式3種，可根據工程要求選用。在設計中若采用的屋頂風機不具備逆止性時，計算采暖熱負荷時要充分考慮室內熱空氣損失與室外冷空氣侵入造成的部分熱損失，對于嚴寒地區，還要考慮對值班采暖的影響。在風機下部應設置堅固可靠的安全網以確保安全。

　　3.4 　防結露方面

　　屋頂風機設計時應盡可能減少室內外空氣共同接觸部分的面積，減少結露量。工程設計中為安全起見，屋頂風機的安裝位置應盡可能避開工藝設備和工作崗位的正上方，減少滴水對生產的影響。

　　3.5 　防強風方面

　　在臺風及強風多發地區應選用具有良好的抗臺風性能的屋頂風機，其重心應盡量低，采用流線型結構以減小風阻，傘形防雨帽的抗風性能極不理想，盡量少用該結構。強風來臨屬于非正常情況，防雨帽設計可按停機狀況考慮。在臺風及強風多發地區使用的屋頂風機還可考慮加裝自動副翼，即使在刮強風的天氣下，因安裝了自動副翼會減少風和雨的大量進入。副翼會通過彈簧機構回到原位，同時副翼還能夠起到降低空氣阻力的流片的作用，實現增大風量的效果。

　　3.6 　噪聲方面

　　屋頂風機應有良好的聲學指標，為控制噪聲，風機轉速宜不高于1500r/min，以采用960r/min的風機為好。5000m3/h以下的屋頂風機噪聲應控制在50dB以下，大于5000m3/h的噪聲應控制在60dB以下，并應避免出現高頻噪聲。

　　3.7 　運行維護方面

　　屋頂風機不宜設置需要人工經常清理的空氣過濾器，如果送風有清潔度要求，應采用其它空氣處理方案。