黃斌，張嘯，舒欣，王虎

（浙江中煙工業(yè)有限責任公司杭州卷煙廠，浙江 杭州 310024）

目前，卷煙廠的空調機組一般情況下設計方案是基于7℃/12℃冷凍供回水工況進行表冷器選型。冷水系統(tǒng)供水溫度也是設定在7℃。但是在空調系統(tǒng)的實際運行過程中，由于受氣象條件等因素變化的影響，在全年運行過程中，空調的逐時負荷小于設計負荷。因此，可以根據(jù)空調負荷的全年變化情況，在部分負荷時段調整冷水系統(tǒng)的運行參數(shù)，如適當提高制冷機的冷水供水溫度，從而降低制冷機組的運行能耗；適當提高冷水系統(tǒng)的供回水溫差，從而節(jié)省冷水系統(tǒng)的輸送能耗。

為了適應于以上的節(jié)能運行方式，必須對空調機組的表冷器進行適當?shù)膬?yōu)化改造，使得表冷器選型與之相匹配。

本文對不同條件參數(shù)下的表冷器運行性能進行分析，為實現(xiàn)冷水系統(tǒng)高水溫、大溫差運行尋求更好的參數(shù)依據(jù)。

1 卷煙廠中央空調系統(tǒng)形式

中央空調系統(tǒng)由冷熱源系統(tǒng)和空氣調節(jié)系統(tǒng)組成，制冷系統(tǒng)為空氣調節(jié)系統(tǒng)提供所需冷量，用以抵消室內環(huán)境的冷負荷；制熱系統(tǒng)為空氣調節(jié)系統(tǒng)提供用以抵消室內環(huán)境熱負荷的熱量。制冷系統(tǒng)是中央空調系統(tǒng)至關重要的部分，其采用種類、運行方式、結構形式直接影響了中央空調系統(tǒng)在運行中的經(jīng)濟性、高效性、合理性?？諝庹{節(jié)系統(tǒng)對空氣溫濕度處理的方式對于整個中央空調空調系統(tǒng)高效洗、節(jié)能型具有很重要的影響。

一般卷煙廠空氣調節(jié)系統(tǒng)由空調機柜、過濾器、表冷器、加熱器、加濕器、送回風電機風機及管道閥門控制系統(tǒng)組成。它是通過各種空氣處理功能段組合而成的一種對環(huán)境溫濕度精度控制的空氣處理設備，如圖所示。

圖1 空氣調節(jié)系統(tǒng)

本文針對以上空調機組內表冷器的運行性能進行分析，由于現(xiàn)有的空調機機組尺寸已經(jīng)決定了表冷器的管路行程、翅片結構、迎風面積等結構參數(shù)不變，所以本文只針對表冷器的翅片材質和排數(shù)來研究分析，忽略風阻的影響。選取2臺額定送風量12萬m3/h配置結構相同的空調機組，一臺表冷器采用4排鋁箔材質，另一臺表冷器采用8排全銅材質進行性能測定實驗。

2 表冷器性能測定原理

依據(jù)國標GBT 7725-2004，空氣焓值法：一種測定空調器制冷、制熱能力的試驗方法，它對空調器的送風參數(shù)、回風參數(shù)以及循環(huán)風量進行測量，用測出的風量與送風、回風燴差的乘積確定空調器的能力。

（1）通過卷尺測得空調表冷器的寬L（m）、高H（m），那么表冷器迎風面積為:

（2）通過風速儀測得空調風系統(tǒng)表冷器風速v（m/s），并取標況下空氣密度ρ=1.195kg/m3，那么空調送風質量M（kg/s）為:

（3）通過溫濕度在線傳感器測量經(jīng)過表冷器前的空氣干球溫度t1（℃）、相對濕度φ1，經(jīng)過表冷器后的空氣干球溫度t2（℃）、相對濕度φ2，并利用濕空氣焓濕圖查詢軟件計算出表冷器前空氣焓i1（KJ/kg）、含濕量d1（g/kg）、表冷器后空氣焓i2（KJ/kg）、含濕量d2（g/kg）。那么表冷器制冷量Q（KW）和除濕量Δd（KJ/kg）分別為：

3 測定過程及結果分析

3.1 冷水系統(tǒng)高水溫下表冷器運行工況分析

兩臺空調分別設定：表冷器冷水電動閥開度100%；蒸汽加熱電動閥開度0%；蒸汽加濕電動閥開度0%；新風閥開度0%；排風閥開度0%；送、回風電機滿頻運行；冷水系統(tǒng)水泵滿頻運行。

當回風溫度24±2℃、濕度55±5%的工況下，逐步設定制冷機供水溫度，待空調系統(tǒng)工況穩(wěn)定后，記錄下冷水系統(tǒng)表冷器供水溫度7℃、8℃、9℃、10℃時的相關參數(shù)，并計算繪制出以下圖表：

圖2 冷水系統(tǒng)水溫實驗

由上圖可知隨著冷水系統(tǒng)水溫的升高，4排鋁箔和8排全銅表冷器的制冷量和除濕量均下降，且相同冷水水溫條件下8排全銅表冷器比4排鋁箔的制冷量和除濕量都要大；8排全銅表冷器在水溫8℃時制冷量和除濕量達到最高，當水溫達到10℃時，8排全銅表冷器的制冷量和除濕量出現(xiàn)較大的降幅。

3.2 冷水系統(tǒng)大溫差下表冷器運行工況分析

2臺空調分別設定：表冷器冷水電動閥開度100%；蒸汽加熱電動閥開度0%；蒸汽加濕電動閥開度0%；新風閥開度0%；排風閥開度0%；送、回風電機滿頻運行；冷水系統(tǒng)表冷器供水溫度7℃。

當回風溫度24±2℃、濕度55±5%的工況下，逐步設定冷水系統(tǒng)水泵的頻率，待空調系統(tǒng)工況穩(wěn)定后，記錄下對應的冷水系統(tǒng)供回水溫差4.0℃、4.5℃、5.0℃、5.5℃時的相關參數(shù)，并計算繪制出以下圖表：

圖3 冷水系統(tǒng)溫差實驗

由上圖可以看出冷水溫度7℃時，隨著冷水系統(tǒng)溫差的增大，4排鋁箔和8排全銅表冷器的制冷量和除濕量均下降，且相同冷水溫差條件下8排全銅表冷器比4排鋁箔的制冷量和除濕量都要大。

4 結語

采用空氣焓值法，對卷煙廠工藝空調冷水系統(tǒng)高水溫大溫差條件下不同材質的表冷器的運行性能進行實驗分析，得到如下結論：

（1）在冷水系統(tǒng)相同的供水溫度條件下，8排全銅表冷器比4排鋁箔的制冷能力和除濕能力都要強；隨著冷水系統(tǒng)供水溫度從7℃提高到10℃時，兩種表冷器的制冷能力和除濕能力均下降，水溫在8℃時，8排全銅表冷器的制冷能力和除濕能力最強。

（2）冷水出水溫度的確定必須合適。一方面冷水溫度必須足夠低，以保證車間溫濕度要求；另一方面，冷水出水溫度又必須足夠高，使制冷機組的能耗降到最低。冷水系統(tǒng)高水溫造成換熱能力下降，因此要選取更大面積、換熱效率更高的材質的表冷器來彌補。

（3）在冷水系統(tǒng)相同的供回水溫差條件下，8排全銅表冷器比4排鋁箔的制冷能力和除濕能力都要強；隨著冷水系統(tǒng)供回水溫差從4℃提高到5.5℃時，2種表冷器的制冷能力和除濕能力均下降。

（4）冷水系統(tǒng)溫差的確定也必須合適，一方面冷水溫差應適當減小，以保證車間溫濕度要求；另一方面，冷水溫差又可以適當增大，使冷水系統(tǒng)水泵的能耗降到最低。冷水系統(tǒng)大溫差造成水流量減小，也會造成換熱能力下降，因此要選取更大面積、換熱效率更高的材質的表冷器來彌補。