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13658957417摘要：對于高熱少濕的空調(diào)廠所，但室內(nèi)又有高濕要求的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)，本文通過實際案例的分析，提出了采用放大送風量，提高進水溫度的空調(diào)方案，并從節(jié)能角度出發(fā)，提出以濕膜加濕器代替蒸汽加濕器的一次回風方式的表冷空調(diào)系統(tǒng)的全年運行調(diào)節(jié)方法。

關鍵詞：恒溫恒濕濕膜加濕焓濕圖傳熱系數(shù)電極加濕

1前言

隨著我國加入WTO步伐的加快，在與國際市場接軌過程中，我們國內(nèi)企業(yè)感覺到無形的壓力，這樣就強迫他們不斷地更新設備、更新工藝、更新觀念，不斷提高產(chǎn)品檔次，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

特別是國內(nèi)的紡織企業(yè)，他們從國外引進大量高速針織設備，淘汰老舊的設備。這種高速針織機對環(huán)境要求很高，溫濕度太高，太低均會影響針織機的速度及效率，還會引起斷針、斷線或針頭生銹等問題。這就強迫他們須犧牲一部分利潤用來購買空調(diào)設備，以滿足工藝要求。

這類廠房均要求恒溫恒濕，按國家相關標準要求，其溫濕度基數(shù)及其允許波動范圍均在：（24～26）±2℃（溫度要求）；65±5%（相對濕度要求）。

廠房結構一般為單層，磚混結構，高度為4～5m；地板遍布高速針織機，一般一臺機配一針織工每臺針織機占地面積約為23m2。

廠房冷負荷很大，一般達到210～230kW/m；

廠房濕負荷很小，按占地面積折算為10.9g/m2·h。

根據(jù)熱濕負荷特點可以知道的，其熱濕比線ε很陡，ε值達到69300～76800kJ/kg。（見圖1）

圖1

根據(jù)以上熱濕負荷特點，就要求設計者在設計選型時，要特別注意以下幾個方面：（1）送風量的確定；（2）加濕量的確定；（3）加熱量的確定；（4）空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法的確定；（5）冷卻盤管排數(shù)的確定。

我們下面以一個750m2的針織車間為例，對上述的幾個問題作更詳細的闡述。

2風量的確定

通過計算，車間的夏季最大冷負荷Qmax為155kW，濕負荷W為8.2kg/h；則

ε線=Qmax/W=（155×3600）/8.2=68049kJ/kg（熱濕比）

從焓濕圖上可以查得最大送風溫差△tmax=7.5℃;我們?nèi)　鱰=7℃，則

△i=55.44-47.46=7.98kJ/kg（焓差）

Gmax=Qmax/△i=155/7.98=19.4kg/s＝69840kg/h（最大送風量）

h=69840/（750×4.5×1.2）=17.2次/h（換氣次數(shù)）

顯然，該換氣次數(shù)遠遠大于一般空調(diào)系統(tǒng)的換氣次數(shù)，那么是否合理呢，我們從焓濕圖分析可知是完全合理的，大送風量是高熱少濕空調(diào)系統(tǒng)的一個顯著特點，故選用送風量為75000m3/h。

2冷卻盤管排數(shù)的確定

2.1選型

確定冷凍水進水溫度是確定冷卻盤管排數(shù)的關鍵，從焓濕圖上分析可知冷凍水進水太低，雖然可以降低盤管排數(shù)，降低一次造價，但不利于節(jié)能，這是因為經(jīng)盤管冷卻后被冷凝掉的水份將大大多于濕負荷，差額為(G×△d)/1000kg/h，從而又要加濕器來補濕，造成濕蒸汽的浪費。

那么，該選用什么樣的進水溫度呢？

把室內(nèi)、外空氣的混合點1與送風狀態(tài)O點連接起來并讓它延長至100%相對濕度線上。得t1值為16℃，根據(jù)經(jīng)驗，則進水溫度大約選在13～15℃就可以達到要求。這個進水溫度值是平常進水溫度值的2倍，因此，高進水溫度又是高熱少濕空調(diào)系統(tǒng)的另一個顯著特點。根據(jù)焓濕圖知：旁通系數(shù)BF=l2/l1=7/34=0.20，取盤管迎面風速為2.5m/s；根據(jù)某公司的樣本，我們暫選用4排管，則旁通系數(shù)BF=0.33，水流速為1.2m/s。（見圖2）

圖2

2.2校核

由于本設計采用13℃進水溫度，這與產(chǎn)家提供的技術參數(shù)（7℃進水溫度）不一樣，因此須作校核計算：

（1）條件新風狀態(tài)參數(shù)為35℃、60%、90.3kJ/kg，室內(nèi)空氣設定參數(shù)為24℃、65%、55.44kJ/kg、12g/kg；盤管迎風面積為8.3m2、迎面風速為2.5m/s；工人人數(shù)為35人。

（2）求最小新風量按每人最小新風量30m3/h·人計算，則G新min=1050m3/h，考慮到車間新風的滲漏，取1500m3/h；

（3）求混合狀態(tài)點空氣參數(shù)從焓濕圖上查得：24.2℃、60.5%、55.86kJ/kg（見圖3）；

（4）求總冷量Q=Qmax+Q新=155+1500×1.2×(90.3-55.44)/3600=172.4kW。

（5）求焓差△i=(172.4×3600)/(75000×1.2)=6.9kJ/kg,則i0=55.4-6.9=48.5kJ/kg。

（6）求空氣出口溫度t0

圖3

由ε=68049kJ/kg及i0=48.5kJ/kg，從燴濕圖查得t0=18.4℃。

（7）求得顯熱系數(shù)SHF

SHF=1.0×(t1-t0)/△i

=1.0×(24.2-18.4)/(55.86-48.5)

=0.79

（8）求傳熱系數(shù)K

由迎面風速Va=2.5m/s查廠家資料表1/αa=0.02544。

由盤管內(nèi)水流速w=1.2m/s查資料表R/αw=0.00475,則

K=20.1/{（1/αa+SHF）+R/α}

=20.1/{（0.02544×0.79）+0.00475}

=940.8W/m2·℃·row

（9）求對數(shù)平均溫差△tm

取進出水溫差為5℃，則tw1=13℃，tw2=18℃，

△t1=t1-tw2=24.2-18=6.2℃

△t2=t2-tw1=18.4-13=5.4℃

△tm=（△t1-△t2）/{2.3×log10（△t1/△t2）}

=（6.2-5.4）/{2.3×log10（6.2/5.4）}

=0.8/（2.3×0.06）

=5.8℃

（10）求排數(shù)N

N=Q/（K×Aa×△tm）=172400/（940.8×8.3×5.8）=3.8（排）（4排）。

故可以確定選用4排。

3加濕量的確定

加濕量的確定一般以冬季最小新風量為計算依據(jù)，但最好也應與在夏季冷卻時補充加濕進行校核比較，取其最大者為選用加濕器的依據(jù)，倘若高熱車間在冬季還須冷卻處理且為濕冷時，其加濕量還應附加這部分因濕冷卻引起的冷凝量。

冬季室外空氣計算參數(shù)（以福州為例）：4℃、74%、3.8g/Kg。

W加=G新min×△di=1500×1.2×（12-3.8）=14760g/h=14.76Kg/h。

校核計算:W加=G新max×△di=75000×1.2×0.25=22500g/h=22.5Kg/h>14.76Kg/h。

故選用22.5Kg/h，考慮安全系數(shù)1.2，22.5×1.2=27Kg/h，故加濕量確認為30Kg/h。

4加熱量的確定

加熱量應是房間熱負荷和引用新風所產(chǎn)生熱負荷之和。

經(jīng)過計算，車間冬季熱負荷為17445W；

新風附加熱負荷為：

Q加=Q車+Q新=17.445+G×1.2×△i=17.445+1500×1.2×（55.44-13.86）/3600=38.2KW，考慮安全系數(shù)1.15，則加熱量為：38.2×1.15=44.0kW。

5空調(diào)系統(tǒng)的確定

5.1目前常用的空調(diào)系統(tǒng)：（1）噴水系統(tǒng)；（2）表冷系統(tǒng)。

表冷系統(tǒng)是目前較常用的空調(diào)系統(tǒng)，我們下面就以表冷系統(tǒng)為例子，結合選型過程分析其特點。

5.2表冷系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方案的確定

5.2.1冷卻方式的確定

冷卻有二種模式，一是由冷凍機提供冷凍水給空調(diào)箱的表冷器，二是空調(diào)箱自帶冷源，以直膨的方式對空氣進行冷卻除濕，前者占地面積大，一次性投資大，控制復雜，但冷凍水溫可調(diào)范圍大，而后者則相反。

5.2.2加熱方式的確定

加熱方式一般如下幾種：電熱管加熱，熱水盤管加熱、蒸汽盤管加熱，如有蒸汽源或熱源，應首先選用蒸汽盤管加熱或熱水盤管加熱，它不但經(jīng)濟合理，而且調(diào)節(jié)精度高。

5.2.3加濕方式的確定

加濕的方式一般以下幾種：

a、直接噴干蒸汽；

b、加熱蒸發(fā)式：電熱式、電極式、PT（蒸汽發(fā)生器）；

c、噴霧蒸發(fā)式：高壓噴霧式、離心式、超聲波式；

d、濕膜加濕式；

e、紅外線加濕式。

其中方式a、b、e是利用外界熱源，使水制成蒸汽混入空氣中進行加濕，這種加濕過程可近似為等溫過程；方式c、d利用水吸收空氣的顯熱進行蒸發(fā)加濕，這種加濕過程可近似為等焓過程。

5.2.4加濕的一般原則

a、如有蒸汽源，由于蒸汽加濕較經(jīng)濟合理，而且控制精度高，所以應首先選擇蒸汽加濕；

b、采用電能使水汽化的電加濕方式由于其耗電大，運行費用高，因此能不用就不用，能代用就代用，能少用就少用；只有當工藝要求無菌、無水滴，且有一定的濕度要求，而又不能利用其它加濕措施或利用其它加濕措施更不經(jīng)濟時，才能采用；

c、等焓加濕方式比如噴循環(huán)水方式或濕膜加濕方式等，由于其過渡季節(jié)可以大量節(jié)省能量，因此當主要處理設備為表冷器冷卻時，除安裝蒸汽加濕設施外，還應增裝等焓加濕設施，這在不同季節(jié)可以發(fā)揮綜合節(jié)能的效果。

5.2.5空調(diào)系統(tǒng)的確定

根據(jù)客戶的實際情況，我們給客戶確定如下的空調(diào)系統(tǒng)。

a、冷水機組的確定

本例選用LSCW065半封閉螺桿式水冷冷水機組一臺。其性能參數(shù)為：

制冷量：196900Kcal/h

機組總功率：48.75KW

b、空調(diào)機組的確定

選風量為75000m3/h，機組由四個功能段組成：混合段、冷卻加熱段、加濕段、風機出風段。其中表冷器為4排管；加熱方式為熱水盤管加熱（2排）；加濕方式為濕膜加濕（噴循環(huán)水），濕膜厚200mm；（祥見圖4）。

圖4

6空調(diào)系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)

6.1空調(diào)系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)的原則

（1）保持空調(diào)房間的溫濕度等參數(shù)在要求的范圍內(nèi)；

（2）系統(tǒng)運行應經(jīng)濟；

（3）控制、調(diào)節(jié)的環(huán)節(jié)少，調(diào)節(jié)方法簡單。

6.2空調(diào)系統(tǒng)的運行調(diào)節(jié)區(qū)域的劃分

因本空調(diào)系統(tǒng)采用濕膜加濕和冷水表面冷卻器的一次回風表冷系統(tǒng)，其濕膜加濕過程為等焓過程，加熱和干冷冷卻為等含濕量過程，所以其分區(qū)調(diào)節(jié)應以室外新風的焓和含濕量大小劃線。

圖5一次回風的表冷系統(tǒng)分區(qū)

6.3一次回風的表冷系統(tǒng)各區(qū)的處理

圖6

6.4調(diào)節(jié)方法的具體文字闡述如下表

表1

注：本系統(tǒng)采用溫、濕度起著信號控制，即當調(diào)節(jié)機構達到轉換位置以后并要有調(diào)節(jié)對象溫濕度超差信號后再轉換。

7結論

本篇文章通過高熱少濕空調(diào)廠房的空調(diào)案例分析，提出應采用放大送風量，提高進水溫度的空調(diào)方案，才能達到客戶要求，并在此基礎上，從節(jié)能出發(fā)，提出了以濕膜加濕器代替蒸汽加濕器的一次回風方式的表冷空調(diào)系統(tǒng)的全年運行調(diào)節(jié)方法。

參考文獻

1路延魁等.空氣調(diào)節(jié)設計手冊（第二版）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1995