受限空間焊接煙塵通風凈化研究進展

王漢青，李鋮駿，謝 東，葉勇軍

（1.南華大學 土木工程學院，湖南 衡陽 421001；2. 南華大學 環境保護與安全工程學院，湖南 衡陽 421001）

受限空間焊接煙塵通風凈化研究進展

王漢青1，李鋮駿2，謝 東1，葉勇軍2

（1.南華大學 土木工程學院，湖南 衡陽 421001；2. 南華大學 環境保護與安全工程學院，湖南 衡陽 421001）

簡要介紹了焊接煙塵的性質及危害，并分析了國內外科研工作者們對焊接煙塵的通風凈化已有研究。焊接煙塵的機械通風凈化方法主要有局部排風除塵、全面通風和置換通風3種。置換通風是一種新型的稀釋通風形式，適用于高大焊接廠房的通風，故著重分析了置換通風在受限空間煙塵控制方面的研究與應用情況，總結和討論了目前焊接煙塵通風凈化研究中存在的問題及未來的發展方向。

受限空間；焊接煙塵；通風凈化

0 引言

焊接是工業上使材料相互連接的一種基本工藝，被廣泛應用于土建、機械和材料加工領域，隨著我國工業化程度的不斷推進，焊接技術在未來有著廣闊的應用前景。然而，焊接作業過程中產生的有害因素制約了焊接技術的應用與發展。焊接過程中的有害因素可分為電焊煙塵、有毒氣體、高頻電磁場、射線、電弧輻射和噪聲等。其中，電焊煙塵是焊接材料伴隨電焊過程在高溫作用下形成的細小顆粒物。據統計，全球每年消耗的金屬焊接材料約為100萬t，其中約有0.5%（約5 000 t）的金屬焊接材料轉變為焊接煙塵[1]。

廣義上的焊接煙塵是一種復雜的混合物，可分為固相部分和氣相部分，其固相部分包含Fe2O3、MnO2、Sn、Pb等金屬顆粒物，氣相部分包含NOx、CO、O3和HF等氣體[2]；狹義上的焊接煙塵是指在焊接過程中形成的細微固體顆粒物，本研究中所論述的焊接煙塵為后者。在受限空間或密閉空間中，粒徑較小的焊接煙塵懸浮在空氣中，因大量聚集在作業空間內，不能自行沉降或者消除，故對焊接操作人員的身體健康和施工環境造成了極大的危害。

1 焊接煙塵的性質及危害

1.1 煙塵顆粒的粒徑

煙塵顆粒形成的方式多種多樣，大體而言：單體粒徑小于20 nm的球狀顆粒，一般是在焊接材料的蒸發和冷凝過程中形成的；單體粒徑大于20 nm的顆粒，一般是由復數個小粒徑顆粒碰撞聚合而成的[3]。

煙塵顆粒物按其粒徑大小可以分為3類：超細顆粒物（0.012.5 μm）[4]。國外學者M. Oprya等[5]的研究表明，焊接煙塵一般由超細顆粒物和細顆粒物組成。國內學者施雨湘等[6]通過對焊條電弧焊的焊接氣溶膠粒子譜分布特征進行分析，發現氣溶膠粒子呈單峰分布和多峰分布的分布模型。饒良平[7]通過對某些焊接車間的焊接煙塵進行分析，測定了焊接煙塵粒子的直徑分布范圍，所得結果表明，粒子直徑小于0.2 μm的焊接煙塵微粒占粉塵總數的50%以上，且絕大多數煙塵微粒的粒徑小于1 μm。

1.2 煙塵顆粒的特性

焊接煙塵的特性主要包括懸浮性、凝聚性、磨損性、荷電性等方面[8]。

1）懸浮性

煙塵顆粒的懸浮性與顆粒物的粒徑有關。一般情況下，處于靜止的空氣流場中時：d≥10 μm的顆粒，在重力的作用下會加速沉降；0.1

2）凝聚性

電焊煙塵粒徑越小，質量越輕，其比表面積越大，塵粒之間的結合作用越明顯。當煙塵顆粒物之間的距離很小時，由于分子間的相互作用，電焊煙塵會發生凝聚現象。

3）磨損性

焊接煙塵顆粒物的磨損性是粒子在流動過程中對器壁或者管壁的磨損效應，它是一個較為復雜的現象，對剛性壁面表現為碰撞磨損，對塑形壁面表現為切割磨損。在粒子凈化或輸運過程中，常會遇到對塑形材料的磨損，其磨損率與粉塵入射角、入射速度、粉塵硬度、粒徑、球形度和濃度等因素有關。

4）荷電性

由于天然輻射、空氣中的電離、塵粒之間的碰撞、摩擦等作用，使得焊接煙塵顆粒自身帶有電荷，正負電都有可能。一般情況下，粒徑小于3 μm的小粒徑顆粒帶負電荷，大粒徑顆粒帶有正電荷或呈中性；帶有同種電荷的顆粒會相互排斥，帶有異種電荷的顆粒會相互吸引、結合。

1.3 焊接煙塵的危害

焊接煙塵的危害主要體現為會損害焊接作業人員的健康。已有研究發現，粒徑小于10 μm的微?？梢赃M入氣管和支氣管，小于2 μm的微?？梢赃M入呼吸系統內部，并且不容易被排出體外。大部分的焊接煙塵都可以進入人體呼吸系統，其在肺部的沉積率高達50%以上，肺部煙塵沉積過多會引起呼吸系統的病變，如塵肺、錳中毒、金屬熱、肺氣腫、慢性支氣管炎，甚至肺癌等疾病。據調查，從事焊接工作的人員患有呼吸道疾病的比例大大高于其他行業從業人員，患肺癌的風險比其他人群約高30%[1，9-11]。

焊接煙塵除了會對直接從事焊接作業人員的身體健康造成傷害外，焊接煙塵在受限空間內會隨著氣流發生遷移，將會對整個空間內的作業人員造成威脅；且煙塵在氣流流動緩慢的部位聚集，也會造成作業空間內空氣品質惡化和能見度降低，給施工和生產安全帶來隱患。

2 焊接煙塵的通風凈化方法

焊接煙塵顆粒物在空間內跟隨氣流運動，因此可采用通風的方法進行凈化。通過合理的氣流組織將煙塵帶離工作區間是減少室內煙塵濃度、改善空氣品質的有效方法之一。通風凈化可分為自然通風凈化和機械通風凈化兩大類，焊接施工現場結構復雜、空間體積大，單純依靠自然通風凈化難以滿足要求，因此主要采用機械通風凈化方式，可分為局部除塵、全面通風和置換通風3種。

2.1 局部通風除塵

局部通風除塵是利用專業設計的特殊吸塵罩和真空吸塵系統，直接從焊接作業區吸走焊接煙塵氣體，收集的含煙氣體經過除塵處理后再排至大氣中。局部排風除塵一般被應用于全面通風未能達到安全、衛生要求的局部地點或者沒有必要全面通風的區域[12]，其主要組成部分包括局部排風罩或吸塵罩、風管、除塵或凈化設備和風機等[13]。其結構如圖1所示。

圖1 局部通風除塵示意圖Fig. 1 A schematic diagram of local ventilation and dust precipitation

相較于全面通風，局部通風除塵的效率較高[14]。一些學者對局部通風除塵方式的除塵效果進行了對比研究。如M. R. Flynn[15]研究了局部通風除塵系統在室內無通風、自然通風以及機械配合通風（采用風扇或者鼓風機，目的是將新風引入工作區，稀釋污染氣體，并促使污染氣體進入局部通風系統的吸風罩）條件下的除塵效率，發現在風扇的配合下，局部除塵系統的除塵效率最高。在其進一步研究中，M. R. Flynn等[16]指出在管道焊接過程中用風扇配合局部通風可以降低21%的焊接煙塵濃度。再如J. D. Meeker等[17]采用實驗和環境評估的方法對一種商用局部除塵系統進行了研究，得出在使用局部除塵后，管道焊接煙塵中錳濃度以及顆粒物濃度均顯著下降，其中，錳濃度降為原有濃度的75%，顆粒物濃度降為原有濃度的60%。J. D. Meeker等[18]在隨后的研究中，評估了局部除塵對氣體保護金屬焊接以及鎢極氬弧焊接中六價鉻離子的凈化效率，發現使用了局部除塵系統后，六價鉻離子濃度較使用前降低了68%，并且低于美國國家職業安全衛生研究所規定的濃度上限（1 μg/m3）。

在對影響局部通風除塵效果的研究上，H. V. R. Kromhout等[19]歷時20 a，考察了10種焊接形式、400余名焊接工人和1 000多次的焊接操作，發現局部除塵的效率與風罩和焊接點的距離密切相關，合理的局部除塵位置設計可以降低40%的污染物濃度。M. R. Flynn等[20]指出，對于可移動的局部除塵系統，目前的研究中沒有明確的證據表明采用較大尺寸的除塵罩比較小尺寸的除塵罩擁有更好的除塵效果，因為在受限空間內，較小尺寸的除塵罩可能會有更好的靈活性和機動性。此外，他們還指出，使用帶有吸塵功能的焊槍能有效吸收垂直方向上的熱羽煙塵，但是當焊槍和焊點位置改變時，焊槍的煙塵吸收性能將會降低，因而制約了吸塵焊槍在焊點非固定工程中的應用。

以上研究均表明：局部通風除塵是一種十分有效的通風方法，設計時一般應優先考慮，但是對于大尺度以及發塵區域較多的受限空間，使用局部除塵難以兼顧空間整體，且容易導致系統過于復雜，除塵綜合效率下降。

2.2 全面通風

全面通風又稱稀釋通風，是對整個空間進行通風換氣。全面通風除塵的基本原理，是用清潔空氣稀釋室內空氣中的有害物濃度，同時把被污染的空氣排出室外，以保證室內空氣環境符合空氣質量標準。當使用局部通風除塵仍然無法有效控制有害物擴散時，應輔助采用全面通風的除塵方式[13]，其除塵原理示意圖見圖2。

圖2 稀釋通風示意圖Fig. 2 A schematic diagram of dilution ventilation

全面通風作為高大空間通風的重要組成形式受到了人們的廣泛關注。如C. E. Feigley等[21]對計算稀釋通風風量公式中的安全系數K進行了研究和討論，并基于實驗測量值提出了更為客觀的混合系數Km；蔡文源[22]對全面通風上下部排風量分配的問題進行了研究，認為由于空氣混合前后的氣體密度相差很小，因此沒有必要在室內上下部分別以不同的比例排風；何俊等[23]對電焊車間一種全面通風除塵設備的除塵效率進行了研究，發現在設備開啟前后，電焊區平均粉塵濃度降低了59.2%，表明粉塵得到了有效控制。此外，林文敏等[24]以某汽車廠噴漆房為例，討論了其全面通風換氣量的計算；而杜雅蘭等[25]對全面通風的設計原則和適用范圍進行了分析和討論。

2.3 置換通風

置換通風是一種新的稀釋通風形式，相較于傳統稀釋通風采用較大送風速度將氣流射入空間中，通過新鮮空氣與室內空氣的混合降低煙氣濃度的原理，置換通風是通過把較低風速的新鮮空氣送入人員工作區，送入的新風在室內熱源附近被加熱，導致空氣密度減小，在浮力的作用下攜帶有害煙氣上升，以一種類似活塞流的形式將煙氣擠壓至上部空間排出。置換通風的氣流在人員工作區氣流摻混性較小，氣流穩定性較高，氣流在工作區上部空間才轉為湍流度較大的流體，置換通風示意圖見圖3。

圖3 置換通風示意圖Fig. 3 A schematic diagram of displacement ventilation

由于置換通風只需處理工作空間內的污染物和余熱，因而只需采用低動量送風，可見，置換通風除塵方式不僅節約了能耗，且具有較高的凈化效率[13，26]。游國祥等[27]對于需要使用焊接作業的某高大車間，通過數值模擬，證明了置換通風是這類焊接廠房通風除塵的較佳氣流組織形式。

3 置換通風控制焊接煙塵

3.1 置換通風研究現狀

國外學者對置換通風的研究起步較早，如Yuan X.等[28]在1988年即研究分析了置換通風室內熱污染源位置對污染物濃度分布和通風效率的影響。H. J. Park等[29]于2001年利用計算機數值仿真技術，模擬研究了置換通風在垂直熱源方向上氣流的運動特征和污染物濃度的分布情況。P. V. Nielsen[30]考察了室內人員對空間溫度分布以及氣流組織的影響，研究結果表明，人員活動不會使室內垂直溫度分布和污染物分層特性發生明顯改變。

國內學者對置換通風的研究起步相對較晚，但進展迅速，尤其是利用計算流體動力學（computational fl uid dynamics，CFD）數值仿真對置換通風的流場分布、熱濕控制效果和通風效率的研究成為新的熱點領域。如吳暄等[31]在不同工況下，對采用置換通風的多熱源室內的溫度場、速度場進行了數值模擬研究，分析了熱源參數、房間圍護結構特性及室外環境溫度等對置換通風系統及室內人員熱舒適性的影響。張俊梅等[32]利用數值仿真，通過對室內單一熱污染源置換通風系統的研究，提出了增強通風房間空氣品質以及熱舒適性的置換通風系統設計參數。許婕等[33]利用CFD方法分析了置換通風室內5種典型顆粒物在不同污染源釋放位置下的濃度分布情況，發現污染源釋放位置、污染物粒徑均對室內空氣品質產生影響。陳玖玖等[34]研究了在有顆粒源的室內，置換通風送風量對室內顆粒物運動的影響，發現送風量對顆粒物的分布影響顯著。

在置換通風的送風參數、特征以及氣流組織的研究上，陳可[35]研究了置換通風系統中，對稱性結構與非對稱性結構、排風口布置方式、送風口縱橫比等房間幾何形狀和送風特征對室內懸浮顆粒污染物及相應流場、溫度場分布的影響情況。劉猛等[36]根據置換通風系統的工作原理，定性研究并分析了送風溫度、速度等因素對置換通風熱力分層高度的影響。馬國彬等[37-38]研究了熱源的大小以及所處位置、送回風口相對位置等因素對置換通風氣流組織的影響；馬仁民等[39]探討了單熱源置換通風系統中送風參數及熱力分層高度等問題。

以上通過對置換通風氣流組織形式、送風參數、室內空氣品質以及通風效率的研究，分析了影響置換通風效果的各種因素，為置換通風的優化設計提供了理論參考依據。

3.2 置換通風在焊接煙塵控制上的應用

利用置換通風理論，一些學者討論了置換通風在焊接車間煙塵控制方面的應用效果。R. Nienel等[40]研究了高大焊接廠房的置換通風系統，通過研究焊接過程中形成的顆粒物在空間內的分布情況，指出在廠房下部人員活動區域的顆粒物濃度遠小于廠房上部的顆粒物濃度，論證了置換通風對排出焊接廠房內顆粒物的高效性。李強民等[41-42]對焊接廠房置換通風系統的室內人員熱舒適性、通風效率、排污凈化能力等進行了分析與評價。賈雪峰等[43]利用CFD方法研究了高大封閉焊接車間置換通風送風量對通風效果的影響，得到了車間內焊接煙塵的濃度分布，確定了能夠滿足國家標準要求下的較為經濟的通風換氣次數。Wang H. Q.等[44]對高大焊接車間的空氣流動、熱流動和污染物的擴散進行了數值模擬研究，認為置換通風能夠有效解決高大焊接車間的粉塵污染問題。楊坷等[45]采用實驗研究法，指出焊接廠房置換通風系統在夏季和過渡季節煙塵控制效果較傳統系統具有十分明顯的優勢，并提倡在廠房煙塵濃度高的區域采用局部排風系統和置換通風系統相結合的通風方式以進一步提高煙塵凈化效率。馬相雪等[46]利用示蹤氣體法對多個高大工業廠房的置換通風系統通風效果開展了實驗研究，根據得出的氣流組織運動情況，為研究焊接廠房氣流組織提供了實驗依據。

以上論述表明，針對置換通風在高大焊接廠房的應用方面，國內外已進行了相當多的理論分析、數值模擬與實驗測量研究，研究結果表明相較于采用傳統稀釋通風，高大廠房選用置換通風方式時工作區的空氣品質較好，室內通風效率較高。

4 挑戰與展望

4.1 焊接煙塵通風凈化存在的不足

焊接煙塵問題現今已經成為我國職業衛生領域亟需解決的問題，國內外的相關學者專家針對這一問題做了大量研究工作，不管是理論研究還是實證分析，所有的研究成果都證明，長期接觸超標的焊接煙塵會對作業工人的身體健康造成較大危害。目前，在焊接煙塵通風凈化研究方面主要存在的問題有：

1）傳統的焊接煙塵通風凈化系統設計一般僅針對焊接工位，污染源位置固定，作業人員也在同一高度范圍內進行作業的情況。但在實際工程上，特別是一些預制式建筑的施工過程中，焊接點可能分布于施工空間的各個角落和各個高程，具有流動性強、焊點之間交叉影響大的特點，因此采用傳統的煙塵控制系統難以滿足工作現場焊接煙氣的控制要求。

2）我國在焊接煙塵運動機理以及置換通風控塵方面的研究起步較晚，對受限空間控塵氣流組織的研究還未能形成系統的理論，導致在工程實際通風中，為降低和排除工作空間內的焊接煙塵濃度，往往盲目地加大風量或增加設備數量，并未合理考慮空間內的流場分布，造成能耗和投資的增加，但控塵效果卻沒有得到相應提高。此外，置換通風效率受季節限制較大，如何提高其在冬季工況下的運行效果，使之應用于全氣候條件仍然尚未解決。

4.2 發展方向

今后，焊接煙塵通風凈化的發展趨勢主要有以下3個方面：

1）置換通風作為受限空間煙塵通風凈化的有效手段將得到越來越廣泛的應用，尋求將置換通風與局部通風、自然通風等多種通風凈化形式相結合，將會是增強系統的氣候適用性、提高除塵效率、降低除塵運行成本和能源消耗的必然要求。

2）在受限空間焊接煙塵通風凈化系統設計中，特別是對于高大空間的控塵系統，應強調氣流組織的重要性，而不是簡單地調節送風速度或者風量以及增加設備數量。CFD數值模擬將成為受限空間焊接煙塵通風凈化系統設計不可缺少的一個環節。

3）通風凈化系統將向著便捷化、高效化和專業化方向發展，目前已經出現的自吸式焊槍就有設備靈活性好、除塵效率高的特點。以后將會出現越來越多的適用于不同生產過程、生產環境專用通風凈化系統。

[2] 王先良. 電焊對作業工人健康的影響[J]. 環境衛生學雜志，2003，30(1)：4-8. WANG Xianliang. The Welding Hazard for Worker Health[J]. Journal of Environmental Hygiene，2003，30(1)：4-8.

[3] GRAY C N，HEWITT P J，DARE P R. New Approach Would Help Control Weld Fumes at Source. Part Three：MMA Fumes[M]. Highway Capacity Manual，Sixth Edition：A Guide for Multimodal Mobility Analysis，1983：20.

[4] JENKINS N T，EAGAR T W. Fume Formation from Spatter Oxidation During Arc Welding[J]. Science & Technology of Welding & Joining，2013，10(10)：537-543.

[5] OPRYA M，KIRO S，WOROBIEC A，et al. Size Distribution and Chemical Properties of Welding Fumes of Inhalable Particles[J]. Journal of Aerosol Science，2011，45(3)：50-57.

[6] 施雨湘，喬亞霞，酆貞雅宏. 焊接氣溶膠粒子譜分布特征[J]. 焊接學報，2003，24(1)：31-34. SHI Yuxiang，QIAO Yaxia，TOYOSADA Masahiro. Distribution Feature of Welding Aerosol Particle Size[J]. Transactions of the China Welding Institution，2003，24(1)：31-34.

[7] 饒良平. 置換通風在高大空間中的應用研究[D]. 上海：同濟大學，2004. RAO Liangping. Study on Application of Displacement Ventilation in Large Space[D]. Shanghai：Tongji University，2004.

[8] 崔 騰. 連跨大空間廠房電焊煙塵控制技術研究[D].淮南：安徽理工大學，2016. CUI Teng. Research on Control Technology of Welding Fume in Multi-Span Large Space Factory Building[D]. Huainan：Anhui University of Science and Technology，2016.

[9] ANTONINI J M，LEWIS A B，ROBERTS J R，et al. Pulmonary Effects of Welding Fumes：Review of Worker and Experimental Animal Studies[J]. American Journal of Industrial Medicine，2003，43(4)：350-360.

[10] 魏 康，何 立. 焊接及其相關工藝過程中的有害物質[J]. 電焊機，2004，34(12)：60-64. WEI Kang，HE Li. Hazardous Substances in Welding and Allied Processes[J]. Electric Welding Machine，2004，34(12)：60-64.

[11] 楊 珂，李強民. 封閉式焊接車間的節能型通風方式[J]. 上海節能，2008 (1)：43-46. YANG Ke，LI Qiangmin. Energy-Saving Ventilation Method for Enclosed Welding Workshop[J]. Shanghai Energy Conservation，2008 (1)：43-46.

[12] 馬中飛. 工業通風與防塵[M]. 北京：化學工業出版社, 2007：139-147. MA Zhongfei. Industrial Ventilation and Dust Prevention[M]. Beijing：Chemical Industry Press，2007：139-147.

[13] 王漢青. 通風工程[M]. 北京：機械工業出版社，2013：66-67. WANG Hangqing. Ventilation Engineering[M]. Bejing：China Machine Press，2013：66-67.

[14] SERVICE A G P. National Occupational Health and Safety Commission：Annual Report 1989-90[R]. Australian：Australian Government Publishing Service，1990.

[15] FLYNN M R. On the Inertial Range of Particles Under the Influence of Local Exhaust Hoods[J]. Annals of Occupational Hygiene，2003，47(2)：151-156.

[16] FLYNN M R，SUSI P. Manganese，Iron，and Total Particulate Exposures to Welders[J]. Journal of Occupational and Environmental Hygiene，2009，7(2)：115-126.

[17] MEEKER J D，SUSI P，FLYNN M R. Manganese and Welding Fume Exposure and Control in Construction[J]. Journal of Occupational and Environmental Hygiene，2007，4(12)：943-951.

[18] MEEKER J D，SUSI P，FLYNN M R. Hexavalent Chromium Exposure and Control in Welding Tasks[J]. Journal of Occupational and Environmental Hygiene，2010，7(11)： 607.

[19] KROMHOUT H V R，KNOLL B. Determinants of Exposure to Welding Fumes：Lessons Learned from a Database Covering A 20-Year Period[C]//Exposure Assessment in a Changing Environment. Utrecht：The Netherlands，2004.

[20] FLYNN M R，SUSI P. Local Exhaust Ventilation for the Control of Welding Fumes in the Construction Industry：A Literature Review[J]. Annals of Occupational Hygiene，2012，56(7)：764-776.

[21] FEIGLEY C E，BENNETT J S，LEE E，et al. Improving the Use of Mixing Factors for Dilution Ventilation Design[J]. Applied Occupational & Environmental Hygiene，2002，17(5)：333-343.

[22] 蔡文源. 關于全面通風上下部排風量分配問題[J]. 建筑熱能通風空調，2001，21(2)：59. CAI Wenyuan. A Discussion About Distribution of Exhausting Air from Top and Bottom in General Ventilation Systems[J]. Building Energy & Environment，2001，21(2)：59.

[23] 何 俊，彭言群，胡平成. 某全面通風除塵設備除塵效果評價[J]. 中國衛生工程學，2014 ，13(2)：98-99，103. HE Jun，PENG Yanqun，HU Pingcheng. Effect Evaluation of a General Ventilation and Dust Control Equipment[J]. Chinese Journal of Public Health Engineering，2014，13 (2)：98-99，103.

[24] 林文敏，王志勇，蔡健峰，等. 作業車間全面通風換氣量的計算[J]. 海峽預防醫學雜志，2002，8(5)：66. LIN Wenmin，WANG Zhiyong，CAI Jianfeng，et al. Dilution Ventilation Calculation in Workshop[J]. Strail Journal of Preventive Medicine，2002，8(5)：66.

[25] 杜雅蘭，黃明娟，周麗銘. 全面通風與局部通風的應用分析[J]. 鐵路節能環保與安全衛生，2014，4(3)：143-147. DU Yalan，HUANG Mingjuan，ZHOU Liming. Analysis and Application of General Ventilation and Local Ventilation[J]. Railway Energy Saving & Environmental Protection & Occupational Safety and Health，2014，4(3)：143-147.

[26] 孫海波. 高大工業整體廠房焊接煙塵控制與置換通風空調技術研究[D]. 株洲：湖南工業大學，2010. SUN Haibo. The Study of Welding Fume Control and Displacement Ventilation in Large Integral Industrial Workshops[D]. Zhuzhou：Hunan University of Technology，2010.

[27] 游國祥，劉春菊，葛鳳華. 焊接廠房通風系統應用分析[J]. 中國資源綜合利用，2008，26(4)：29-32. YOU Guoxiang，LIU Chunju，GE Fenghua. Application Analysis of Ventilation System in Welding Workshop[J]. China Resources Comprehensive Utilization，2008，26(4)：29-32.

[28] YUAN X，CHEN Q，GLICKSMAN L. A Critical Review of Displacement Ventilation[J]. ASHRAE Transactions，1998， 4101：78-90.

[29] PARK H J，HOLLAND D. The Effect of Location of a Convective Heat Source on Displacement Ventilation: CFD Study[J]. Building & Environment，2001，36(7)：883-889.

[30] NIELSEN P V. Air Distribution Systems：Room Air Movement and Ventilation Effectiveness[R]. Dept. of Building Technology and Structural Engineering，1992.

[31] 吳 暄，武文斐，高靖芳. 多熱源置換通風溫度分布及影響因素模擬分析[J]. 建筑熱能通風空調，2007，26(2)：1-5.WU Xuan，WU Wenfei，Gao Jingfang. Numerical Simulation on Temperature Distribution and Influence Factors of Displacement Ventilation System with Many Heat Sources[J]. Building Energy & Environment，2007，26(2)：1-5.

[32] 張俊梅，沈國民，謝軍龍，等. 應用CFD方法確定置換通風系統的設計參數[J]. 建筑熱能通風空調，2001，21(2)：17-19. ZHANG Junmei，SHEN Guomin，XIE Junlong，et al. Application of CFD in the Study of Replacement Ventilation[J]. Building Energy & Environment，2001，21(2)：17-19.

[33] 許 婕，亢燕銘，鐘 珂. 不同污染源位置對顆粒物濃度影響的數值模擬[J]. 潔凈與空調技術，2008 (1)：12-16. XU Jie，KANG Yanming，ZHONG Ke. Numerical Simulation of the Concentration Variation Under Different Pollutant Sources in a Displacement Ventilating Room[J]. Contamination Control & Air-Conditioning Technology，2008 (1)：12-16.

[34] 陳玖玖，趙 彬，李先庭. 置換通風不同風量下顆粒分布的數值研究[C]//全國暖通空調制冷2004年學術年會資料摘要集(2).蘭州：中國建筑學會暖通空調專業委員會， 2004：118-122. CHEN Jiujiu，ZHAO Bin，LI Xianting. Simulation of Particle Distribution Under Displacement Ventilation with Variable Air Quantity[C]//Summary of the National Conference on Heating, Air Conditioning and Refrigeration in 2004（2）. Lanzhou：China Committee of Heating, Ventilation & Air-Conditioning，2004：118-122.

[35] 陳 可. 置換通風對懸浮顆粒分布影響的數值模擬[D]. 長沙：湖南大學，2005. CHEN Ke. A Numerical Simulation of Influence of Displacement Ventilation on Distribution of Suspended Particulate Matter[D]. Changsha： Hunan University，2005.

[36] 劉 猛，龍惟定，劉衛華. 置換通風熱力分層高度的數值研究[J]. 暖通空調，2009，39(8)：112-115. LIU Meng，LONG Weiding，LIU Weihua. Numerical Research on Thermal Stratification Height of Displacement Ventilation Systems[J]. Heating Ventilating & Air Conditioning，2009，39(8)：112-115.

[37] 馬國彬，茅清希，陳 濱. 熱源分布對置換通風氣流組織的影響[J]. 潔凈與空調技術，2005 (3)：21-24. MA Guobin，MAO Qingxi，CHEN Bin. Effects of Heat Source Distributing on Airflow Organization of Displacement Ventilation[J]. Contamination Control & Air-Conditioning Technology，2005 (3)：21-24.

[38] 馬國彬，魏學孟. 置換通風氣流組織及其影響因素分析研究[J]. 建筑熱能通風空調，2002，21(3)：5-8， 13. MA Guobin，WEI Xuemeng. Air Flow Organization of Displacement Ventilation and Analytic Study of In fl uential Factors[J]. Building Energy & Environment，2002，21(3)：5-8，13.

[39] 馬仁民，連之偉. 置換通風幾個問題的討論[J]. 暖通空調，2000，30(4)：18-22. MA Renmin，LIAN Zhiwei. Some Questions in Displacement Ventilation[J]. Heating Ventilating & Air Conditioning，2000，30(4)：18-22.

[40] NIEMEL? R，KOSKELA H，ENGSTR?M K. Strati fi -cation of Welding Fumes and Grinding Particles in a Large Factory Hall Equipped with Displacement Ventilation[J]. Annals of Occupational Hygiene，2001，45(6)：467-471.

[41] 李強民. 置換通風原理、設計及應用[J]. 暖通空調，2000，30(5)：41-46. LI Qiangmin. Displacement Ventilation：Principles，Design and Applications[J]. Heating Ventilating & Air Conditioning，2000，30(5)：41-46.

[42] 孟廣田，李強民. 置換通風的熱舒適分析與評價[J].建筑熱能通風空調，2000，19(1)：21-22，20. MENG Guangtian，LI Qiangmin. Analysis and Evaluation on Thermal Comfort of Replacement Ventilation[J] . Building Energy & Environment，2000，19(1)：21-22，20.

[43] 賈雪峰，劉 東，劉傳聚. 某封閉焊接車間的置換通風模擬研究[J]. 暖通空調，2010，40(2)：76-80. JIA Xuefeng，LIU Dong，LIU Chuanju. Simulation of Displacement Ventilation in a Large-Space Closed Welding[J]. Heating Ventilating & Air Conditioning，2010，40(2)：76-80.

[44] WANG H Q，HUANG C H，LIU D，et al. Fume Transports in a High Rise Industrial Welding Hall with Displacement Ventilation System and Individual Ventilation Units[J]. Building & Environment，2012，52(6)：119-128.

[45] 楊 珂，李強民. 封閉式焊接車間通風方式的解決方案[J]. 暖通空調，2008 ，38(5)：5-9. YANG Ke，LI Qiangmin. Ventilation Mode for a Closed Welding Workshop[J]. Heating Ventilating & Air Conditioning，2008 ，38(5)：5-9.

[46] 馬相雪，李 燦，劉 華，等. 大空間焊接廠房置換通風效果試驗[J]. 電焊機，2011，41(2)：48-51. MA Xiangxue，LI Can，LIU Hua，et al. Test on Effects of Displacement Ventilation in Welding Plants with Adequate Space[J]. Electric Welding Machine，2011，41(2)：48-51.

（責任編輯：廖友媛）

A Research Review of Welding Fume Ventilation Puri fi cation in Con fi ned Spaces

WANG Hanqing1，LI Chengjun2，XIE Dong1，YE Yongjun2
（1. College of Civil Engineering，University of South China，Hengyang Hunan 421001，China；2. College of Environmental Protection and Safety Engineering，University of South China，Hengyang Hunan 421001，China）

A brief introduction has been made to the features and hazards of the welding fume, followed by an analysis of recent studies on the ventilation puri fi cation of the welding fume. Methods concerning echanical ventilation purification mainly include local dust precipitation, total ventilation and displacement ventilation, with the last one being a new kind of dilution ventilation suitble for spacious welding workshops. Therefore an emphatic analysis has been made of the application of displacement ventilation to welding fume control in confined spaces. Finally a summary and investigation has been made of the existing problems and future development of welding fume ventilation puri fi cation.

con fi ned space；welding fume；ventilation puri fi cation

TU93；P315.9

A

1673-9833(2017)02-0001-07

10.3969/j.issn.1673-9833.2017.01.001

2017-02-06

國家自然科學基金資助項目（11475081）

王漢青（1963-），男，湖南益陽人，南華大學教授，博士，博士生導師，主要從事建筑節能方面的研究，E-mail：hqwang2011@126.com

李鋮駿(1990-)，男，湖南株洲人，南華大學博士生，主要研究方向為建筑通風及CFD仿真，E-mail：chengjun901129@126.com