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13658957417摘要：對于高熱少濕的空調廠所，但室內又有高濕要求的恒溫恒濕空調系統，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方案，并從節能角度出發，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系統的全年運行調節方法。

關鍵詞：恒溫恒濕濕膜加濕焓濕圖傳熱系數電極加濕

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，我們國內企業感覺到無形的壓力，這樣就強迫他們不斷地更新設備、更新工藝、更新觀念，不斷提高產品檔次，提高產品質量。

特別是國內的紡織企業，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）空調系統的調節方法的確定；（5）冷卻盤管排數的確定。

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℃;我們取△t=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）

顯然，該換氣次數遠遠大于一般空調系統的換氣次數，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系統的一個顯著特點，故選用送風量為75000m3/h。

2冷卻盤管排數的確定

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，降低一次造價，但不利于節能，這是因為經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、外空氣的混合點1與送風狀態O點連接起來并讓它延長至100%相對濕度線上。得t1值為16℃，根據經驗，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系統的另一個顯著特點。根據焓濕圖知：旁通系數BF=l2/l1=7/34=0.20，取盤管迎面風速為2.5m/s；根據某公司的樣本，我們暫選用4排管，則旁通系數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，這與產家提供的技術參數（7℃進水溫度）不一樣，因此須作校核計算：

（1）條件新風狀態參數為35℃、60%、90.3kJ/kg，室內空氣設定參數為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）求混合狀態點空氣參數從焓濕圖上查得：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K

由迎面風速Va=2.5m/s查廠家資料表1/αa=0.02544。

由盤管內水流速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，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，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（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生熱負荷之和。

經過計算，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1.15，則加熱量為：38.2×1.15=44.0kW。

5空調系統的確定

5.1目前常用的空調系統：（1）噴水系統；（2）表冷系統。

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

5.2表冷系統的調節方案的確定

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箱的表冷器，二是空調箱自帶冷源，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，它不但經濟合理，而且調節精度高。

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、加熱蒸發式：電熱式、電極式、PT（蒸汽發生器）；

c、噴霧蒸發式：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濟時，才能采用；

c、等焓加濕方式比如噴循環水方式或濕膜加濕方式等，由于其過渡季節可以大量節省能量，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，這在不同季節可以發揮綜合節能的效果。

5.2.5空調系統的確定

根據客戶的實際情況，我們給客戶確定如下的空調系統。

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。其性能參數為：

制冷量：196900Kcal/h

機組總功率：48.75KW

b、空調機組的確定

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（噴循環水），濕膜厚200mm；（祥見圖4）。

圖4

6空調系統的運行調節

6.1空調系統的運行調節的原則

（1）保持空調房間的溫濕度等參數在要求的范圍內；

（2）系統運行應經濟；

（3）控制、調節的環節少，調節方法簡單。

6.2空調系統的運行調節區域的劃分

因本空調系統采用濕膜加濕和冷水表面冷卻器的一次回風表冷系統，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，所以其分區調節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分區

6.3一次回風的表冷系統各區的處理

圖6

6.4調節方法的具體文字闡述如下表

表1

注：本系統采用溫、濕度起著信號控制，即當調節機構達到轉換位置以后并要有調節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廠房的空調案例分析，提出應采用放大送風量，提高進水溫度的空調方案，才能達到客戶要求，并在此基礎上，從節能出發，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系統的全年運行調節方法。

參考文獻

1路延魁等.空氣調節設計手冊（第二版）.北京：中國建筑工業出版社，1995