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屋頂風(fēng)機(jī)工程應(yīng)用現(xiàn)狀及改進(jìn)措施
1 屋頂風(fēng)機(jī)的類型及特點(diǎn)
屋頂風(fēng)機(jī)分為屋頂送風(fēng)機(jī)與屋頂排風(fēng)機(jī)兩大系列，其分類一般按所配風(fēng)機(jī)形式分為離心式和軸流式兩大類；根據(jù)防雨帽的具體形式又有上排風(fēng)和下排風(fēng)之分；從制作材料方面既有全金屬結(jié)構(gòu)又有玻璃鋼結(jié)構(gòu)和鋼-玻璃鋼復(fù)合式結(jié)構(gòu)等。
1.1軸流式風(fēng)機(jī)
1.1.1屋頂排風(fēng)機(jī)
從其防雨部分結(jié)構(gòu)形式來看，屋頂送風(fēng)機(jī)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(fēng)為主，傘形防雨帽以下排風(fēng)為主，筒形防雨帽上下均可排風(fēng)。從空氣的擴(kuò)散性能與對附近環(huán)境的影響方面分析，以上排風(fēng)為主的防雨帽，向上的排風(fēng)出口風(fēng)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(fēng)管），有利于排出的氣體更好擴(kuò)散，特別在排風(fēng)機(jī)附近有屋頂送風(fēng)機(jī)的情況下，這一特性尤其明顯，可以減少排風(fēng)對送風(fēng)的干擾，因而較下排風(fēng)為主的防雨帽性能優(yōu)良。但上排風(fēng)屋頂風(fēng)機(jī)也有結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高的不足。
1.1.2 屋頂送風(fēng)機(jī)
屋頂送風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)
離心式屋頂風(fēng)機(jī)因受葉輪特性限制一般均為排風(fēng)機(jī)，其特點(diǎn)為余壓較高，主要應(yīng)用于局部排風(fēng)系統(tǒng)。因該類屋頂風(fēng)機(jī)無蝸殼，葉輪高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的空氣動壓不能有效的轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓，因而空氣動力性能很不理想，耗電量較高，僅用于排風(fēng)阻力較大的系統(tǒng)，一般全室通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)盡可能避免采用此種屋頂風(fēng)機(jī)。
2 屋頂風(fēng)機(jī)存在的問題
2.1 結(jié)構(gòu)材料方面
屋頂風(fēng)機(jī)主要有全金屬結(jié)構(gòu)，玻璃鋼結(jié)構(gòu)。全金屬結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)機(jī)以鋼制較多，風(fēng)筒與基礎(chǔ)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(jīng)表面噴漆或烤漆處理。從多個工程實(shí)用證明：因屋頂空氣環(huán)境惡劣，特別是梅雨季節(jié)過后，鋼結(jié)構(gòu)部分銹蝕嚴(yán)重，反映出鋼結(jié)構(gòu)防雨帽的抗銹蝕能力很不理想，嚴(yán)重地影響了屋頂風(fēng)機(jī)的使用壽命和美觀。如某汽車制造廠安裝的鋼結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)機(jī)，在使用5年后，防雨帽已大部分失去結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。全玻璃鋼結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)機(jī)就可以很好地解決銹蝕問題，但風(fēng)筒與機(jī)座部分經(jīng)過長期運(yùn)行和風(fēng)吹日曬雨淋，易老化脫落，造成風(fēng)筒與電機(jī)墜落造成事故。
2.2 設(shè)計方面
2.2.1很多屋頂送風(fēng)機(jī)未設(shè)置停機(jī)后防止空氣倒流的裝置，或是屋頂風(fēng)機(jī)停機(jī)后閥門不能可靠關(guān)閉，對于熱壓較大的車間其熱損失不可低估。大家經(jīng)?？梢钥吹綗o逆止裝置的屋頂風(fēng)機(jī)和軸流風(fēng)機(jī)，在熱壓作用下風(fēng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，這一現(xiàn)象說明熱壓造成的風(fēng)速相當(dāng)大，風(fēng)筒內(nèi)的風(fēng)速可達(dá)2.0～3.0m/s以上。風(fēng)機(jī)倒轉(zhuǎn)對電動機(jī)啟動很不利，可能因啟動電流過大而損壞。
2.2.2防結(jié)露性能較差，冬季室內(nèi)外溫差較大，風(fēng)筒上容易結(jié)露，產(chǎn)生滴水現(xiàn)象，以至影響正常生產(chǎn)。
2.2.3屋頂風(fēng)機(jī)必須具備可靠的防雨、防飛雪與防風(fēng)沙的基本性能，但目前很多屋頂風(fēng)機(jī)在設(shè)計時僅考慮防雨功能，忽略了飛雪與風(fēng)沙不僅會從上部進(jìn)入風(fēng)機(jī)，在室外風(fēng)速達(dá)到一定強(qiáng)度的情下，還可能從下部進(jìn)入風(fēng)機(jī)。一些采用內(nèi)部活動百葉作空氣逆止裝置的屋頂風(fēng)機(jī)，看起來可以防止飛雪落入室內(nèi)，其實(shí)飛雪聚集于活動百葉上，經(jīng)室內(nèi)溫度融化后會造成滴水現(xiàn)象，不能起到防飛雪作用。
2.2.4在臺風(fēng)和沙塵暴多發(fā)地區(qū)，屋頂風(fēng)機(jī)抗強(qiáng)風(fēng)能力較差，重心偏高，平面和凹面結(jié)構(gòu)增大風(fēng)阻，傘形防雨帽的抗強(qiáng)風(fēng)性能極不理想。
2.2.5有些屋頂風(fēng)機(jī)的安全性不能很好保證，未在風(fēng)機(jī)下部設(shè)置堅(jiān)固可靠的安全網(wǎng)，僅靠裝飾性風(fēng)口無法保證在電機(jī)脫落與風(fēng)葉斷裂時脫落物不墜落傷人。
2.3工程應(yīng)用方面
2.3.1屋頂風(fēng)機(jī)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(dá)到更好的通風(fēng)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(shè)備均要求屋頂風(fēng)機(jī)提供一定的余壓才能保證正常運(yùn)行，有些屋頂風(fēng)機(jī)在保證額定風(fēng)量的前提下，提供的余壓較小，影響系統(tǒng)正常工作。
2.2.2在工程應(yīng)用中，砼屋面宜采用圓形基礎(chǔ)以減輕重量，鋼結(jié)構(gòu)宜采用圓形基礎(chǔ)以便于施工，有些屋頂風(fēng)機(jī)與基礎(chǔ)之間的連接不夠方便可靠。配電僅能單向線，接線盒設(shè)于室外，都給安裝帶來麻煩。屋頂風(fēng)機(jī)室內(nèi)接口未設(shè)置法蘭，用戶不能方便地連接風(fēng)管。
2.2.3有些屋頂風(fēng)機(jī)設(shè)置需要人工經(jīng)常清理的空氣過濾器，從使用效果看，指望操作管理人員經(jīng)常爬到屋頂上清理過濾器是不現(xiàn)實(shí)的，因此其運(yùn)行結(jié)果非常差。
2.2.4屋頂風(fēng)機(jī)安裝于高空，是理想的鳥巢，必須設(shè)置防鳥網(wǎng)。
3 屋頂風(fēng)機(jī)改進(jìn)措施及設(shè)計應(yīng)注意的問題
3.1材料方面
為提高全金屬結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)機(jī)的防銹蝕性能，可采用整機(jī)熱鍍鋅，也可采用鋁合金制作防雨帽；為解決全玻璃鋼結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)機(jī)的老化問題，通常采用增加玻璃鋼厚度來強(qiáng)化處理，這無疑會增加生產(chǎn)成本，因而全玻璃鋼結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)機(jī)材料成本要高于全金屬結(jié)構(gòu)屋頂風(fēng)機(jī)，據(jù)測算，僅結(jié)構(gòu)成本兩者就相差30%左右；最好的方法是屋頂風(fēng)機(jī)采用鋼-玻璃鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)，防雨帽與逆止閥部分采用玻璃鋼制作。充分發(fā)揮玻璃鋼防銹能力優(yōu)且易于造型的特點(diǎn)，可以根據(jù)氣流組織和美學(xué)要求制成各種不同狀況的屋頂風(fēng)機(jī)，使得風(fēng)機(jī)阻力最小，外形更美觀；風(fēng)筒和基礎(chǔ)部分采用鋼結(jié)構(gòu)并經(jīng)熱鍍鋅處理，可保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和防腐要求，一些連接件直接焊接至風(fēng)筒，使制造工藝簡單化。
3.2 余壓方面
在保證屋頂風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量的前提下，應(yīng)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(fēng)機(jī)均設(shè)置在停機(jī)時能可靠關(guān)閉的逆止裝置?？砂惭b活頁風(fēng)門，活頁風(fēng)門有重力式、電動式和手動式3種，可根據(jù)工程要求選用。在設(shè)計中若采用的屋頂風(fēng)機(jī)不具備逆止性時，計算采暖熱負(fù)荷時要充分考慮室內(nèi)熱空氣損失與室外冷空氣侵入造成的部分熱損失，對于嚴(yán)寒地區(qū)，還要考慮對值班采暖的影響。在風(fēng)機(jī)下部應(yīng)設(shè)置堅(jiān)固可靠的安全網(wǎng)以確保安全。
3.4 防結(jié)露方面
屋頂風(fēng)機(jī)設(shè)計時應(yīng)盡可能減少室內(nèi)外空氣共同接觸部分的面積，減少結(jié)露量。工程設(shè)計中為安全起見，屋頂風(fēng)機(jī)的安裝位置應(yīng)盡可能避開工藝設(shè)備和工作崗位的正上方，減少滴水對生產(chǎn)的影響。
3.5 防強(qiáng)風(fēng)方面
在臺風(fēng)及強(qiáng)風(fēng)多發(fā)地區(qū)應(yīng)選用具有良好的抗臺風(fēng)性能的屋頂風(fēng)機(jī)，其重心應(yīng)盡量低，采用流線型結(jié)構(gòu)以減小風(fēng)阻，傘形防雨帽的抗風(fēng)性能極不理想，盡量少用該結(jié)構(gòu)。強(qiáng)風(fēng)來臨屬于非正常情況，防雨帽設(shè)計可按停機(jī)狀況考慮。在臺風(fēng)及強(qiáng)風(fēng)多發(fā)地區(qū)使用的屋頂風(fēng)機(jī)還可考慮加裝自動副翼，即使在刮強(qiáng)風(fēng)的天氣下，因安裝了自動副翼會減少風(fēng)和雨的大量進(jìn)入。副翼會通過彈簧機(jī)構(gòu)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(shí)現(xiàn)增大風(fēng)量的效果。
3.6 噪聲方面
屋頂風(fēng)機(jī)應(yīng)有良好的聲學(xué)指標(biāo)，為控制噪聲，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速宜不高于1500r/min，以采用960r/min的風(fēng)機(jī)為好。5000m3/h以下的屋頂風(fēng)機(jī)噪聲應(yīng)控制在50dB以下，大于5000m3/h的噪聲應(yīng)控制在60dB以下，并應(yīng)避免出現(xiàn)高頻噪聲。
3.7 運(yùn)行維護(hù)方面
屋頂風(fēng)機(jī)不宜設(shè)置需要人工經(jīng)常清理的空氣過濾器，如果送風(fēng)有清潔度要求，應(yīng)采用其它空氣處理方案。
