淺談高熱少濕但又有高濕要求的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、淺談高熱少濕但又有高濕要求的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)    摘要： 對(duì)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(shí)際案例的分析，提出了采用放大送風(fēng)量，提高進(jìn)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(fēng)方式的表冷空調(diào)系統(tǒng)的全年運(yùn)行調(diào)節(jié)方法。     關(guān)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

2、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(qiáng)迫他們不斷地更新設(shè)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(jìn)大量高速針織設(shè)備，淘汰老舊的設(shè)備。這種高速針織機(jī)對(duì)環(huán)境要求很高，溫濕度太高，太低均會(huì)影響針織機(jī)的速度及效率，還會(huì)引起斷針、斷線或針頭生銹等問題。這就強(qiáng)迫他們須犧牲一部分利潤用來購買空調(diào)設(shè)備，以滿足工藝要求。    這類廠房均要求恒溫恒濕，按國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，其溫濕度基數(shù)及其允許波動(dòng)范圍均在：（2426）±2（溫度要求）；65±5%

3、（相對(duì)濕度要求）。    廠房結(jié)構(gòu)一般為單層，磚混結(jié)構(gòu)，高度為 45m；   地板遍布高速針織機(jī)，一般一臺(tái)機(jī)配一針織工每臺(tái)針織機(jī)占地面積約為23m2。                                 &#

4、160; 廠房冷負(fù)荷很大，一般達(dá)到210230kW/m；                            2·h。    根據(jù)熱濕負(fù)荷特點(diǎn)可以知道的，其熱濕比線很陡，值達(dá)到6930076800kJ/kg。（見圖1）     

5、      圖1    根據(jù)以上熱濕負(fù)荷特點(diǎn)，就要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)選型時(shí)，要特別注意以下幾個(gè)方面：（1）送風(fēng)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(gè)750m2的針織車間為例，對(duì)上述的幾個(gè)問題作更詳細(xì)的闡述。    2 風(fēng)量的確定    通過計(jì)算，車間的夏季最大冷負(fù)荷Qmax為155kW，濕負(fù)

6、荷W為8.2kg/h；則    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(fēng)溫差tmax=7.5; 我們?nèi)=7，則    i=55.44-47.46=7.98kJ/kg（焓差）    Gmax= Qmax/i=155/7.98=19.4kg/s69840kg/h（最大送風(fēng)量）    h= 69840/（750

7、5;4.5×1.2）=17.2次/h（換氣次數(shù)）    顯然，該換氣次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(fēng)量是高熱少濕空調(diào)系統(tǒng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)，故選用送風(fēng)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(jìn)水溫度是確定冷卻盤管排數(shù)的關(guān)鍵，從焓濕圖上分析可知冷凍水進(jìn)水太低，雖然可以降低盤管排數(shù)，降低一次造價(jià)，但不利于節(jié)能，這是因?yàn)榻?jīng)盤管

8、冷卻后被冷凝掉的水份將大大多于濕負(fù)荷，差額為(G×d)/1000kg/h，從而又要加濕器來補(bǔ)濕，造成濕蒸汽的浪費(fèi)。     那么，該選用什么樣的進(jìn)水溫度呢？            把室內(nèi)、外空氣的混合點(diǎn)1與送風(fēng)狀態(tài)O點(diǎn)連接起來并讓它延長至100%相對(duì)濕度線上。得t1值為16，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，則進(jìn)水溫度大約選在1315就可以達(dá)到要求。這個(gè)進(jìn)水溫度值是平常進(jìn)水溫度值的2倍，因此，高進(jìn)水溫度又是高熱少濕空調(diào)系統(tǒng)的另一個(gè)顯著特點(diǎn)。根據(jù)焓濕圖知：旁通系

9、數(shù)BF=l2/l1=7/34=0.20，取盤管迎面風(fēng)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(shè)計(jì)采用13進(jìn)水溫度，這與產(chǎn)家提供的技術(shù)參數(shù)（7進(jìn)水溫度）不一樣，因此須作校核計(jì)算：    （1）條件 新風(fēng)狀態(tài)參數(shù)為35、60%、90.3kJ/kg，室內(nèi)空氣設(shè)定參數(shù)為24、65%、55.44kJ/kg、12g/kg；盤管迎風(fēng)面

10、積為8.3 m2、迎面風(fēng)速為2.5m/s；工人人數(shù)為35人。    （2）求最小新風(fēng)量 按每人最小新風(fēng)量30m3/h·人計(jì)算，則G新min=1050m3/h，考慮到車間新風(fēng)的滲漏，取1500m3/h；    （3）求混合狀態(tài)點(diǎn)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。  

11、;  （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=68049kJ/kg及i0=48.5kJ/kg，從燴濕圖查得t0=18.4。  

12、  （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)         （8）求傳熱系數(shù)K    由迎面風(fēng)速Vaa=0.02544。    w=0.00475,則     

13、0;                                            K=20.1/（1/a +SHF）+R/   &

14、#160;=20.1/ （0.02544×0.79）+0.00475    2··row    （9）求對(duì)數(shù)平均溫差tm    取進(jìn)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&

15、#215;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

16、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(fēng)量為計(jì)算依據(jù)，但最好也應(yīng)與在夏季冷卻時(shí)補(bǔ)充加濕進(jìn)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(shí)，其加濕量還應(yīng)附加這部分因濕冷卻引起的冷凝量。    冬季室外空氣計(jì)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

17、=14.76Kg/h。    校核計(jì)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(rèn)為30Kg/h。    4 加熱量的確定    加熱量應(yīng)是房間熱負(fù)荷和引用新風(fēng)所產(chǎn)生熱負(fù)荷之和。    經(jīng)

18、過計(jì)算，車間冬季熱負(fù)荷為17445W；    新風(fēng)附加熱負(fù)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

19、調(diào)系統(tǒng)，我們下面就以表冷系統(tǒng)為例子，結(jié)合選型過程分析其特點(diǎn)。    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(jī)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(duì)空氣進(jìn)行冷卻除濕，前者占地面積大，一次性投資大，控制復(fù)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

20、，熱水盤管加熱、蒸汽盤管加熱，如有蒸汽源或熱源，應(yīng)首先選用蒸汽盤管加熱或熱水盤管加熱，它不但經(jīng)濟(jì)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； 

21、   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(jìn)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(jìn)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(jì)合理，而且控制精度高，所以應(yīng)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(yùn)行費(fèi)用高，因此能不用就不用，能

22、代用就代用，能少用就少用；只有當(dāng)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(jì)時(shí)，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(dāng)主要處理設(shè)備為表冷器冷卻時(shí)，除安裝蒸汽加濕設(shè)施外，還應(yīng)增裝等焓加濕設(shè)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(shí)際情況，我們給客戶確定如下的空調(diào)系統(tǒng)。    

23、;a、冷水機(jī)組的確定    本例選用LSCW065半封閉螺桿式水冷冷水機(jī)組一臺(tái)。其性能參數(shù)為：    制冷量：196900Kcal/h         b、空調(diào)機(jī)組的確定     選風(fēng)量為75000m3/h，機(jī)組由四個(gè)功能段組成：混合段、冷卻加熱段、加濕段、風(fēng)機(jī)出風(fēng)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 ）。 

24、   圖4    6 空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)節(jié)    6.1 空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)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)；                          &

25、#160;                              （2）系統(tǒng)運(yùn)行應(yīng)經(jīng)濟(jì)；     （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(yùn)