摘要：介紹了屋頂風(fēng)機(jī)類型及特點，指出了目前屋頂風(fēng)機(jī)在設(shè)計和使用中存在的問題，針對存在問題提出了屋頂風(fēng)機(jī)應(yīng)注意的問題及產(chǎn)品改進(jìn)措施，給出了經(jīng)改進(jìn)后屋頂風(fēng)機(jī)的的實際結(jié)構(gòu)形式。
關(guān)鍵詞：屋頂風(fēng)機(jī) 應(yīng)用現(xiàn)狀 設(shè)計 改進(jìn)措施
中圖分類號：TH43 　　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B
文章編號：1006-8155(2007)03-0000-00
The App li cation Current Situation and Improved Measure of Roof Extraction Fan
Abstract: The t yp e and characteristic of roof extraction fan is introduced, the problems existed in design and usage of roof extraction fan at present are pointed out. Aiming at the problem, indicate the problem should be noticed in roof extraction fan and the improved measures for produces, the actual construction t yp e after improvement for roof extraction fan is given.
Key Words ： Roof extraction fan App li cation current situation Design Improved Measure
0 　引言
　　隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，大面積聯(lián)合廠房越來越多。以天窗和邊側(cè)窗為主體構(gòu)成的自然通風(fēng)系統(tǒng)，及沿外墻安裝軸流風(fēng)機(jī)組成的機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)，已遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)車間對通風(fēng)換氣質(zhì)量及衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。近年來屋頂風(fēng)機(jī)系統(tǒng)在工程上的應(yīng)用呈上升趨勢[1]，然而其質(zhì)量與性能卻參差不齊，應(yīng)用中存在著不少問題 。本文介紹屋頂風(fēng)機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在問題，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。
1 　屋頂風(fēng)機(jī)的類型及特點
　　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[2-3]，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)實的，因此其運行結(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，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。
3.8 　改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)
　　根據(jù)工程應(yīng)用出現(xiàn)的問題對產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)對比見表1 。

表1     WDPF4Ⅰ 改進(jìn)前后結(jié)構(gòu)參數(shù)對比

	結(jié)構(gòu)材料	逆止閥	防雨帽	機(jī)座	風(fēng)機(jī) 位置	接線盒	安全網(wǎng)防鳥網(wǎng)	排風(fēng) 方式
改型前	全鋼結(jié)構(gòu)	百葉	傘形	圓形室內(nèi)接口未設(shè)法蘭	屋面孔內(nèi)上	外置	無	下排風(fēng)
改型后	防雨帽與逆止閥采用玻璃鋼風(fēng)筒和基礎(chǔ)部分采用鋼結(jié)構(gòu)并經(jīng)熱鍍鋅處理	活頁風(fēng)門（強(qiáng)風(fēng)地區(qū)可加裝 自動副翼）	錐形	方形室內(nèi)接口未設(shè)法蘭	屋面孔內(nèi)	內(nèi)置	有	上排風(fēng)

4  結(jié)論    根據(jù)工程的實際應(yīng)用及以上改進(jìn)措施，與某風(fēng)機(jī)廠共同對原產(chǎn)品進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)了 WDPF 系列屋頂排風(fēng)機(jī)，采用鋼-玻璃鋼復(fù)合結(jié)構(gòu)，上排風(fēng)、錐形防雨帽，風(fēng)機(jī)下沉于屋面孔內(nèi)安裝，方形機(jī)座，接線盒內(nèi)置， 風(fēng)機(jī)下部設(shè)置安全網(wǎng)，上部設(shè)置防鳥網(wǎng)， 活頁風(fēng)門 具有優(yōu)良的止逆性能。產(chǎn)品成本基本不變。該產(chǎn)品已在一些大型工程中得到應(yīng)用，得到用戶的好評。