宋祥龍，黃 翔，衛(wèi) 晨

（西安工程大學(xué)，陜西 西安710048）

隨著人們對工作環(huán)境的要求越來越高，以及國家節(jié)能減排政策的大趨勢，紡織車間大小環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)需而生。與此同時(shí)，蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)由于其綠色、節(jié)能的獨(dú)特優(yōu)勢，在工業(yè)生產(chǎn)中逐漸占有重要地位［1－2］。將兩種節(jié)能空調(diào)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，探索新型的節(jié)能空調(diào)送風(fēng)方式，對于空調(diào)能耗占總能耗20%左右的紡織企業(yè)而言，意義重大。

1 大小環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)

1.1 產(chǎn)生背景

伴隨著噴氣織機(jī)等高速、高自動化機(jī)器設(shè)備的引進(jìn)，紡織企業(yè)的生產(chǎn)效率得到大幅提升，但與此同時(shí)，由于噴氣織機(jī)的功率大，對車間溫濕度要求較高（t≤31℃，RH≥75），且運(yùn)行需要消耗大量的干燥壓縮空氣，因此需要低溫高濕的送風(fēng)。對于傳統(tǒng)全面送風(fēng)方式而言，G＝Q／（iN－i0），將造成送風(fēng)量大，能耗增加，空調(diào)規(guī)模龐大，設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用顯著增加，與此同時(shí)車間高濕環(huán)境使得操作人員極不舒適，極大影響健康和工作效率。為了降低能耗，改善工作和生產(chǎn)環(huán)境，提出紡織廠大小環(huán)境分區(qū)空調(diào)系統(tǒng)［3－5］。

1.2 大小環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)概念

大小環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)將整個(gè)車間分為織機(jī)局部工作的小環(huán)境以及工人活動、操作所處的大環(huán)境。由于工藝要求，小環(huán)境需要保持較高的相對濕度，一般不低于75%，而大環(huán)境為了滿足人體舒適度要求，需要營造較低的相對濕度（RH≤65%）。將局部小環(huán)境工藝送風(fēng)與車間大環(huán)境普通送風(fēng)分開進(jìn)行的送風(fēng)方式，稱為大小環(huán)境分區(qū)送風(fēng)［6］。

1.3 空氣處理過程

大小環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)可分為單露點(diǎn)式和雙露點(diǎn)式兩種。單露點(diǎn)是將空氣經(jīng)同一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)處理后，露點(diǎn)相同，將處理過的空氣再與不同比例的車間回風(fēng)混合后分別送入大、小環(huán)境；雙露點(diǎn)是將大、小環(huán)境的送風(fēng)分開，經(jīng)兩組空調(diào)系統(tǒng)處理，露點(diǎn)不同，經(jīng)處理的空氣達(dá)到各自的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)后送入大、小環(huán)境［7－9］。

2 蒸發(fā)冷卻技術(shù)在紡織廠的應(yīng)用

2.1 直接蒸發(fā)冷卻

直接蒸發(fā)冷卻在紡織廠的應(yīng)用存在多種形式，如普通噴水室、填料式噴水室、高壓噴霧等，各類形式均有自己的優(yōu)勢與缺陷，如普通噴水室具有金屬耗量少，已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化制作安裝，可進(jìn)行減焓、降溫、減濕、增焓、升溫、加濕等多種空氣處理過程，但普通噴水室具有占地面積大的缺點(diǎn)；高壓噴霧加濕效率高，可大幅度節(jié)水節(jié)電，但其只能對空氣進(jìn)行等焓加濕處理，且其特制的噴嘴對水質(zhì)要求高，需經(jīng)過嚴(yán)格的過濾及軟化；填料式噴水室將金屬填料與撞擊流噴嘴有機(jī)結(jié)合，大大提高了加濕效率，同時(shí)對空氣中的粉塵也具有較好的過濾洗滌功能，但由于填料特殊的結(jié)構(gòu)，在含塵濃度較高的紡織廠，容易出現(xiàn)填料結(jié)垢、堵塞等問題，從而增大阻力，縮短使用壽命［10－11］。綜上所述，對于紡織行業(yè)，在空間允許的條件下，普通噴水室仍具有較好的適應(yīng)性，自問世以來一直沿用至今。

2.2 間接蒸發(fā)冷卻

目前應(yīng)用較多的間接蒸發(fā)冷卻有管式和板式兩種形式。板式間接蒸發(fā)冷卻器具有結(jié)構(gòu)緊湊、換熱效率高等優(yōu)點(diǎn)，但其流道狹窄，容易發(fā)生堵塞，造成換熱效率降低，流動阻力增大；管式間接蒸發(fā)冷卻器管外容易形成較穩(wěn)定的水膜，且其流道較寬，不會出現(xiàn)流道堵塞現(xiàn)象，流動阻力小［12］。綜合對比，對于紡織廠而言，管式間接更為適用。

3 蒸發(fā)冷卻技術(shù)與大小環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)合

目前，蒸發(fā)冷卻空調(diào)機(jī)組已有多種組合形式，并在實(shí)際的工程運(yùn)用中發(fā)揮著節(jié)能、環(huán)保的作用［13］。將蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)與紡織廠大小環(huán)境送風(fēng)相結(jié)合，可以更進(jìn)一步地實(shí)現(xiàn)紡織企業(yè)節(jié)能降耗的目標(biāo)，意義深遠(yuǎn)。

3.1 空調(diào)系統(tǒng)示意圖

一種蒸發(fā)冷卻與大小環(huán)境相結(jié)合的空調(diào)系統(tǒng)如圖1所示，該系統(tǒng)為雙露點(diǎn)送風(fēng)系統(tǒng)。由于不同地區(qū)間氣象條件各不相同，該空調(diào)系統(tǒng)亦存在不同的功能段組合形式，例如對于我國西北地區(qū)具有豐富的干空氣能，采取直接蒸發(fā)冷卻的方式即可滿足送風(fēng)要求，因此，此類地區(qū)無需設(shè)置管式間接蒸發(fā)冷卻段和機(jī)械制冷設(shè)備［14］。同樣，對于某一特定地區(qū)，亦可以根據(jù)一年中室外氣象參數(shù)的變化來調(diào)節(jié)新回風(fēng)比例和啟閉部分功能段，從而選擇合理的空氣處理方式來達(dá)到送風(fēng)要求。

3.2 氣候適應(yīng)性分區(qū)

我國幅員遼闊，氣候多種多樣，且同一地區(qū)全年室外氣象參數(shù)時(shí)刻變化，因此對室外氣象條件進(jìn)行分區(qū)，并根據(jù)不同的氣候區(qū)來選擇相應(yīng)的空氣處理過程就顯得尤為必要。現(xiàn)將不同室外氣象參數(shù)在焓濕圖上進(jìn)行簡要分區(qū)（見圖2），N1、O1代表小環(huán)境的設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)和送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，N2、O2代表大環(huán)境的設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)和送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，N為大小環(huán)境空氣混合后的回風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)［15］。針對每一分區(qū)，標(biāo)注了夏季空調(diào)室外設(shè)計(jì)參數(shù)落入該區(qū)域的典型城市。

3.2.1 室外空氣狀態(tài)點(diǎn)在象限Ⅰ區(qū)，即hW＜h02，如烏魯木齊的夏季，此類地區(qū)無需設(shè)置管式間接段及機(jī)械制冷設(shè)備［16］。應(yīng)充分利用室外空氣的干空氣能，采取室外新風(fēng)與室內(nèi)回風(fēng)混合后經(jīng)噴水室噴循環(huán)水處理，即可達(dá)到送風(fēng)要求，空氣處理過程及焓濕圖如圖3（a）、圖3（b）所示：

圖3 Ⅰ區(qū)空氣處理過程及焓濕圖

3.2.2 室外氣象參數(shù)在象限Ⅱ區(qū)時(shí)，即h02≤hW≤h01，dW＜d02，如延安等地區(qū)的夏季，此類地區(qū)小環(huán)境空調(diào)無需設(shè)置管式間接段，且大、小環(huán)境空調(diào)均無需設(shè)置機(jī)械制冷。此時(shí)大環(huán)境應(yīng)采用全新風(fēng)，經(jīng)管式間接等濕冷卻、噴水室噴循環(huán)水兩級處理，將空氣處理到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)；小環(huán)境則采用新回風(fēng)按一定比例混合，經(jīng)噴水室噴循環(huán)水等焓降溫處理到送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，空氣處理過程及焓濕圖如圖4（a）、圖4（b）所示：

圖4 Ⅱ區(qū)空氣處理過程及焓濕圖

3.2.3 室外空氣狀態(tài)點(diǎn)在象限Ⅲ區(qū)，即h01＜hW＜hN，此類地區(qū)亦無需機(jī)械制冷設(shè)備，大小環(huán)境均采取全新風(fēng)，經(jīng)管式間接等濕冷卻、噴水室噴循環(huán)水兩級處理后，送入各自空調(diào)區(qū)域。對于該象限部分地區(qū)，大環(huán)境送風(fēng)經(jīng)此過程處理后只能落在熱濕比線ε上的情況，可采取加大送風(fēng)量的方法來保證大環(huán)境空調(diào)區(qū)處于設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，該象限空氣處理過程及焓濕圖如圖5（a）、圖5（b）所示：

圖5 Ⅲ區(qū)空氣處理過程及焓濕圖

3.2.4 室外空氣狀態(tài)點(diǎn)落在Ⅳ區(qū)（hW≥hN），例如西安、杭州、?？诘戎械葷穸取⒊睗竦貐^(qū)的夏季，對于此類室外氣象條件，因室外空氣焓值大于車間回風(fēng)焓值，為節(jié)約能源，小環(huán)境僅采用車間回風(fēng)，經(jīng)管式間接等濕冷卻、噴水室噴循環(huán)水兩級處理來滿足工藝送風(fēng)；大環(huán)境因存在操作人員，采用最小新風(fēng)量與車間回風(fēng)混合，經(jīng)管式間接預(yù)冷，噴水室噴冷凍水兩級處理來達(dá)到送風(fēng)要求，其空氣處理過程及焓濕圖分別如圖6（a）、圖6（b）所示：

圖6 Ⅳ區(qū)空氣處理過程及焓濕圖

對于我國西北部干燥地區(qū)，當(dāng)遇到場地空間的限制而無法使用噴水室時(shí)，在做好過濾情況下，可以采用蒸發(fā)式冷氣機(jī)直接蒸發(fā)冷卻形式來完成大小環(huán)境的空氣處理要求，從而大大節(jié)省占地空間，且布置方便靈活。

4 結(jié)束語

蒸發(fā)冷卻技術(shù)與紡織廠大小環(huán)境空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合，根據(jù)室外氣象條件的不同可進(jìn)行靈活多樣的組合方式。對于我國西北干旱地區(qū)，全年氣象參數(shù)均在象限Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)，此類地區(qū)蒸發(fā)冷卻可完全替換機(jī)械制冷設(shè)備；即便是中等濕度以及潮濕地區(qū)，雖夏季氣象參數(shù)落于Ⅳ區(qū)，但在春秋過渡季節(jié)時(shí)也可采用蒸發(fā)冷卻，盡量推遲機(jī)械制冷設(shè)備的開啟時(shí)間，并在夏季起到預(yù)冷作用，節(jié)能效果顯著，值得在紡織企業(yè)中推廣應(yīng)用。

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