肖夢然

（天津一汽豐田汽車有限公司 天津 塘沽 300450）

涂裝車間工藝空調(diào)季節(jié)性設(shè)定值研究

肖夢然

（天津一汽豐田汽車有限公司 天津 塘沽 300450）

隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，利用能源的方式也在迅猛的發(fā)展，與此同時工業(yè)生產(chǎn)與民用生活中消耗量日益增大，若無新型可再生能源的替代，資源型的石油、煤等終必將出現(xiàn)枯竭的現(xiàn)象。在整車汽車制造領(lǐng)域中耗能最大的工藝就是涂裝，而噴漆間的空調(diào)耗能則占去整個涂裝工藝耗能的50%左右，所以從涂裝車間的空調(diào)節(jié)能工作入手可以取得顯著的效果。

涂裝工藝；空調(diào)節(jié)能；季節(jié)性

1 引言

噴漆間依靠空調(diào)的調(diào)溫調(diào)濕功能保持工藝要求的溫濕度以及適宜噴涂的風(fēng)速。供給方式均為上送風(fēng)下排風(fēng)，且為100%新風(fēng)。除去提高空調(diào)的制冷、換熱、加濕以及除濕的效率以外，降低進(jìn)出空調(diào)的溫度差和濕度差即可大幅降低空調(diào)整體負(fù)荷。

2 水性涂料及其工藝特點(diǎn)

2.1 水性涂料和油性涂料

隨著涂料工業(yè)的發(fā)展，涂料的花色、品種、功能越來越多，分工也越來越細(xì)。按照稀釋劑分類可以分為油性涂料和水性涂料。油性涂料是以有機(jī)溶劑為稀釋劑的，含有大量的甲苯、二甲苯、醋酸丁酯等有毒有害的化學(xué)物質(zhì)，在涂料的制造和施工過程中因有機(jī)溶劑的大量排放而對環(huán)境和接觸人員造成巨大的污染。而水性涂料是以水為稀釋劑的，更確切的說水起到了一種分散介質(zhì)的作用，同時幾乎不含有有機(jī)溶劑，具有綠色、節(jié)能、安全等特點(diǎn)，無論對環(huán)境還是接觸人員的危害都很小。

2.2 水性涂料的特點(diǎn)

水性涂料與油性涂料相比具有低揮發(fā)速率、高表面張力、高導(dǎo)電性、腐蝕性以及易產(chǎn)生氣泡的特點(diǎn)，導(dǎo)致水性涂料在施工設(shè)備和工藝方面與油性涂料相比有所不同。油性涂料通過調(diào)整稀釋劑的揮發(fā)速率來調(diào)整固體份含量，而水性涂料中水的揮發(fā)主要是通過噴漆室的溫濕度來進(jìn)行控制的。噴涂水性涂料所用的一般空氣噴槍與溶劑型涂料相同，但對環(huán)境條件（主要是溫度、濕度）的要求與溶劑型涂料相比存在一定的差別。在噴漆室中噴涂水性涂料時，水變成水蒸氣體積膨脹1244倍，可以使噴漆室中的濕度瞬間升高，當(dāng)濕度達(dá)到90%以上時涂在被涂物上的涂膜會流淌下來。所以，噴涂水性涂料時控制噴漆室的濕度很重要，同時溫度也要保持在不產(chǎn)生流掛和流淌的范圍，一般認(rèn)為，溫度在19～28℃，相對濕度在65%～80%之間較為適宜。

3 工藝空調(diào)原理及控制方法

3.1 工藝空調(diào)工作原理

涂裝車間噴漆室的溫濕度是依靠工藝空調(diào)控制在設(shè)定的溫濕度范圍內(nèi)的。工藝空調(diào)的升溫方式是蒸汽通過熱交換器加熱，降溫方式為溴化鋰?yán)鋬鰴C(jī)制冷水通過熱交換器制冷，增濕方式為預(yù)熱空氣后經(jīng)過水噴淋增濕，減濕方式為將空氣溫度降低至露點(diǎn)以下通過凝結(jié)除濕。通過以上過程的組合可以將任何工況下的室外空氣調(diào)節(jié)到目標(biāo)溫濕度的狀態(tài)送入噴漆室內(nèi)，通過傳感器對新風(fēng)的狀態(tài)進(jìn)行判斷后，分別采取過濾、預(yù)熱、噴淋、再過濾、加濕、冷卻、加熱等過程后，將已達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)的空氣送入噴漆室內(nèi)，保證噴漆室內(nèi)的溫濕度穩(wěn)定。

3.2 空調(diào)控制方法

以升溫增濕過程舉例，在焓濕圖上表示此過程如圖1所示。外界空氣經(jīng)過預(yù)熱后，干球溫度升高，相對濕度降低，空氣焓值增加但絕對濕度保持不變曲線沿PH（Pre Heat）方向變化。升溫后的空氣進(jìn)入水洗過程，在水洗時液態(tài)水吸收熱量蒸發(fā)進(jìn)入空氣中，空氣的絕對濕度和相對濕度均增加，干球溫度由于蒸發(fā)潛熱降低，但焓值保持不變，曲線沿W（Washer）方向變化。進(jìn)入蒸汽直噴時，蒸氣與空氣混合后，空氣的絕對濕度、溫度以及焓值均增加，但相對濕度保持不變，曲線沿DS（Direct Steam）變化。再次重復(fù)加熱過程，干球溫度上升，焓值增加同時相對濕度降低，絕對濕度保持不變，曲線沿RH（Re-Heat）變化至目標(biāo)溫濕度點(diǎn)后送入車間內(nèi)使用。

4 空調(diào)設(shè)定值分析

4.1 濕空氣的焓

圖1 空調(diào)控制動作示意圖

焓值是衡量空氣熱量的方式，是干空氣焓值與水蒸氣焓值之和。干空氣焓值只與干球溫度有關(guān)，水蒸氣焓值與絕對濕度和干球溫度都有關(guān)。

式中，h為空氣焓值，kJ/kg；ha為干空氣焓值；hg為水蒸氣焓值；t為干球溫度，℃；W為絕對濕度，kg/kg。實(shí)際上，空氣的焓值變化能夠直接體現(xiàn)室內(nèi)空氣熱量的變化。舉例來說，若溫度為t1，濕度為W1的濕空氣的焓值為h1，變化至溫度為t2，濕度為W2，焓值為h2的濕空氣時，理論上釋放或吸收的能量為兩者焓值之差（︱h2-h1︱）。當(dāng)忽略其他擾動因素時，空調(diào)系統(tǒng)所耗費(fèi)能量多少與空氣熱量變化（焓值差）大小成正比。如果僅從節(jié)省能源角度而言，減小空氣焓值的變化能夠就可以減輕系統(tǒng)負(fù)荷達(dá)到節(jié)能的目的。

4.2 空調(diào)設(shè)定值的確定

將水性涂料的噴涂條件：溫度19～28℃，相對濕度65～80%，在焓濕圖上繪制兩條等溫線和兩條等濕線圍成的區(qū)域如圖2中虛線所示，可以發(fā)現(xiàn)四個邊界點(diǎn)組成了一個四邊形。也就是說進(jìn)入噴漆室內(nèi)的空氣狀態(tài)處在這個范圍內(nèi)，均可以保證噴涂工藝溫濕度條件。

圖2 溫濕度控制焓濕圖

如果用等焓線對此區(qū)域進(jìn)行劃分的話，可得到如上三個區(qū)域。從實(shí)際天氣來看，藍(lán)色區(qū)域?qū)儆诘蜏氐蜐駞^(qū)域，一般出現(xiàn)在冬季，圖中A點(diǎn)是適宜噴涂條件與藍(lán)色區(qū)域的交點(diǎn)；粉色區(qū)域?qū)儆诟邷馗邼駞^(qū)域，一般出現(xiàn)在夏季，圖中B點(diǎn)是適宜噴涂條件與粉色區(qū)域的交點(diǎn)；顯而易見處在中間的黃色區(qū)域?qū)儆谶^渡區(qū)域，一般出現(xiàn)在春秋兩季，圖中C點(diǎn)是溫度的平均值24℃，以及濕度的平均值75%的狀態(tài)點(diǎn)。從此圖中不難得出如下結(jié)論，藍(lán)色區(qū)域內(nèi)的濕空氣，變化至A點(diǎn)需要的焓變值最??；粉色區(qū)域內(nèi)的濕空氣，變化至B點(diǎn)需要的焓變值最?。惶幱邳S色區(qū)域內(nèi)的濕空氣的最小焓變有多種情況，但從空調(diào)實(shí)際操作上來講，C點(diǎn)是此區(qū)域內(nèi)的最優(yōu)點(diǎn)。如果我們將空調(diào)設(shè)定三種模式：冬季模式，夏季模式，以及春秋季模式，在相應(yīng)的季節(jié)啟動相應(yīng)的模式，即可直接減小空調(diào)負(fù)荷，達(dá)到省能源的目的。

5 空調(diào)的季節(jié)性設(shè)定

5.1 天津的氣候特點(diǎn)

天津位于中緯度歐亞大陸東岸，主要受季風(fēng)環(huán)流的支配，是東亞季風(fēng)盛行的地區(qū)，屬大陸性氣候。主要?dú)夂蛱卣鞔杭径囡L(fēng)，干旱少雨；夏季炎熱，雨水集中；秋季氣爽，冷暖適中；冬季寒冷，干燥少雪。在四季中，冬季最長，有156～167天；夏季次之，有87～103天；春季56～61天；秋季最短，僅為50～56天。年平均氣溫在11.4～12.9℃，1月最冷，平均氣溫在-3～-5℃；7月最熱，平均氣溫在26～27℃。

5.2 空調(diào)設(shè)定值現(xiàn)狀

空調(diào)初始設(shè)定值如表1所示。

表1 涂裝工藝空調(diào)設(shè)定值

將室外空氣焓值與空調(diào)設(shè)定焓值繪制在一張圖上，如圖3所示。

圖3 天津空氣焓值變化圖

圖中粉色線為空調(diào)的設(shè)定焓值變化線，可以看出4月、5月以及9月、10月（紅色圓圈處），空調(diào)的設(shè)定焓值與外界空氣的焓值差值較大，存在過加熱的現(xiàn)象。為減小空調(diào)負(fù)荷，根據(jù)外界空氣條件改變空調(diào)的運(yùn)行模式，即可得出圖4。

圖4 空調(diào)設(shè)定值優(yōu)化圖

將4月份調(diào)整為冬季模式，5月份變更為春秋模式，9月份變更為春秋模式，10月份變更為冬季模式。

6 結(jié)語

從設(shè)計(jì)之初就將節(jié)能考慮進(jìn)去，節(jié)能量是非常巨大的。在充分理解運(yùn)行原理的同時，針對自身的用能特點(diǎn)加以改善，在保證質(zhì)量的前提下降低了能源消耗。由于外氣溫濕度變化較復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)空調(diào)靈活調(diào)節(jié)達(dá)到最佳節(jié)能效果是下一步的研究方向。

[1]葉宇程，趙旭輝.應(yīng)用焓值分析的車間溫濕度分區(qū)控制[J].河南科技大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2014，35(4)：64-67.

[2]覃振，羅祖憲.涂裝車間噴房溫濕度控制[J].自動化博覽，2010(8)：106-108.

TS108.61 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1009-5624（2018）02-0245-03

肖夢然(1982-)，男(漢族)，河南，碩士，主管，工程師，節(jié)能環(huán)保。