廠房車間除濕機的設(shè)計方案

    通過北京某工程實例，以其中一個系統(tǒng)（J-2系統(tǒng)）對除濕方案的選擇進行了一定的介紹，認為冷凍除濕結(jié)合轉(zhuǎn)輪除濕機在工業(yè)廠房除濕要求的空調(diào)設(shè)計中為比較節(jié)能可行的方案。并簡單介紹了如何通過計算來選定設(shè)備。另外提出了轉(zhuǎn)輪除濕機的工作原理及要選取新型除濕機能更好的節(jié)省投資，做到節(jié)約能源。

關(guān)鍵詞： 設(shè)計、濕負荷、除濕、轉(zhuǎn)輪除濕機、節(jié)能

1、工程概況   

    北京某公司車間。地上一層廠房.總建筑面積550㎡。共設(shè)有22間功能間全部實施凈化除濕空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計,及部分普通空調(diào)廠房。其中凈化除濕要求的廠房面積約占440㎡。

   本設(shè)計涉及的范圍僅為除濕要求的凈化空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計。

a.室外主要氣象參數(shù)：

夏季空調(diào)日平均溫度                                28.6℃

夏季空調(diào)計算干球溫度                              33.2℃

夏季空調(diào)計算濕球溫度                              26.4℃

冬季空調(diào)計算干球溫度                              －12℃

冬季采暖計算干球溫度                              －9℃

.熱月月平均計算相對濕度                            60%

 b.此廠房全年室內(nèi)設(shè)計參數(shù)為：

①     普通凈化空調(diào)房間：

室內(nèi)溫度：18-25℃，相對濕度：30-60%

②     干燥凈化空調(diào)房間：

室內(nèi)溫度：18-26℃，相對濕度：≤20%

③     干燥晾膜間

    室內(nèi)溫度：37±3℃，相對濕度：≤20%

④     干燥溫室凈化間

    室內(nèi)溫度：29-37℃，相對濕度：≤20%

冷源為 7/12℃ 的冷凍水 ，熱源為 室外熱水管網(wǎng)提供

  根據(jù)工藝要求，凈化區(qū)共設(shè)有4個空調(diào)系統(tǒng)，分別為 J-1、J-2、J-3、J-4系統(tǒng)。由于工藝的特殊要求，生產(chǎn)工藝過程中會產(chǎn)生相當(dāng)大的散濕量，同時又要求保持車間內(nèi)較低的相對濕度。為此空調(diào)系統(tǒng)主要采用了冷凍除濕加轉(zhuǎn)輪除濕的系統(tǒng)方案。

  本公司將以J-2系統(tǒng)為例主要介紹除濕空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，同時對除濕方案中設(shè)備的選擇提出一定的建議。

2、方案的選擇與比較

   空調(diào)系統(tǒng)上常用的除濕辦法是冷凍除濕，但是對于濕負荷相當(dāng)大、冷負荷相對較低，即熱濕比很小的情況單憑冷凍除濕不能滿足室內(nèi)設(shè)計參數(shù)的要求。如果要達到工藝要求的溫度，采用冷凍除濕須采用低溫冷凍水，然而空氣中的含濕量如果低于6 8g/kg(本工程為1.9 g/kg)左右時,蒸發(fā)器就會有凍結(jié)的危險。因此,此工程采用了冷凍除濕與轉(zhuǎn)輪除濕相接合的方案。

   本公司將以J-2系統(tǒng)為例，對夏季除濕方案的選擇進行簡單的分析。

   在選取冷凍除濕結(jié)合轉(zhuǎn)輪除濕的方案后，對兩種可能的空氣除濕方案進行了比較：

   A方案：新風(fēng)（W）進行冷凍除濕至露點（L），再與回風(fēng)（N）混合至（C）點，后空氣經(jīng)轉(zhuǎn)輪干燥除濕至（D）。除濕后的（D）降溫至（0’）點。.后經(jīng)ε至室內(nèi)狀態(tài)點。

B方案：新風(fēng)（W）與回風(fēng)（N）混合，后（C）進行冷凍除濕，降至露點（L）后，空氣經(jīng)過轉(zhuǎn)輪至（D）點。除濕后（D）再和（L）混合至（O’）。.后經(jīng)ε至室內(nèi)狀態(tài)點。

經(jīng)計算與比較，選定A方案為此空調(diào)系統(tǒng).佳節(jié)能方案。

3、空氣處理過程(圖1、方案A空氣除濕處理過程示意圖)

3.1 空調(diào)處理過程： 

方案A:W→L:降溫除濕                              方案B: N+W→C：新回風(fēng)混合

N+L→C：新回風(fēng)混合                                C→D：除濕機去濕升溫

C→D：除濕機去濕升溫                               D→O’:等濕降溫

D→O’:等濕降溫                                  O’延ε線升溫至室內(nèi)狀態(tài)點

O’延ε線升溫至室內(nèi)狀態(tài)點 

3.2 焓濕圖： 

                        圖1、方案A空氣除濕處理焓濕圖

                          圖2、方案B空氣除濕處理焓濕圖

各狀態(tài)點狀態(tài)參數(shù)匯總：

表一：方案A

表二：方案B

 由于J-2系統(tǒng)由于車間內(nèi)工作人員多故新風(fēng)量大，故由新風(fēng)及人員散濕帶來的濕負荷較大，故采取先對新風(fēng)冷凍除濕后再與室內(nèi)回風(fēng)混合，然后經(jīng)過轉(zhuǎn)輪除濕機的方案。這樣可以大大降低轉(zhuǎn)輪除濕機的負荷從而從設(shè)備初投資上進行節(jié)約。故方案A為實際設(shè)計所采用的較為節(jié)能的方案。

3.3 空調(diào)系統(tǒng)主要設(shè)計內(nèi)容：

3.1潔凈室風(fēng)量的確定 

3.1.1 送風(fēng)量：凈化空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量應(yīng)該是消除室內(nèi)余熱、余濕所需的送風(fēng)量和稀釋室內(nèi)灰塵所需的送風(fēng)量兩者之中的大者。并且，該送風(fēng)量還不應(yīng)小于《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》中所規(guī)定的換氣次數(shù)（亂流潔凈室）。經(jīng)計算，潔凈室的送風(fēng)量根據(jù)換氣次數(shù)計算可以滿足其要求，故送風(fēng)量選取用換氣次數(shù)計算送風(fēng)量。具體計算過程不在此贅述。

3.1.2 回風(fēng)量：潔凈室正（負）壓是通過使凈化系統(tǒng)的送風(fēng)量大（小）于回風(fēng)量和排風(fēng)量之和的方法來達到的。維持潔凈室正（負）壓所需的風(fēng)量，要根據(jù)圍護結(jié)構(gòu)密封性能的好壞來確定。據(jù)《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊》，潔凈室處于10Pa的壓值，建議采用此壓值時所需的風(fēng)量按2~3次/h換氣次數(shù)選用，計算時為2次/h換氣次數(shù)。由于此系統(tǒng)均為正壓系統(tǒng)，因此每個房間會有因正（負）壓引起的滲透風(fēng)量，則回風(fēng)量=送風(fēng)量-排風(fēng)量-2×房間體積。

3.1.3 新風(fēng)量：新風(fēng)量的計算取以下計算結(jié)果中的較大值：

① 空調(diào)系統(tǒng)補償局部排風(fēng)、全面排風(fēng)和保持室內(nèi)正壓或負壓所需的新風(fēng)量之總和Lx，由下式計算：

            （m3/h）

 式中   Lp——局部和全面排風(fēng)量之和（m3/h）；

Lz——該系統(tǒng)各房間室內(nèi)保持正壓或負壓所需的風(fēng)量之和（m3/h）。

② 保證每個房間都滿足衛(wèi)生要求所需新風(fēng)量。

潔凈廠房按每人每小時不小于40m3/（h·p）確定。由于各系統(tǒng)的總?cè)藬?shù)很多，此系統(tǒng)中根據(jù)甲方提供的數(shù)字大概在車間中工作的人數(shù)約80人。故系統(tǒng)主要按人均每人每小時不小于40m3/（h·p）來考慮，故新風(fēng)量比較大。

3.2 由于此工程實例的空氣處理過程不同于一般的一次、二次回風(fēng)的空氣處理過程，其空氣處理過程如文章上述中的方案A所介紹。

3.2.1 空氣在經(jīng)過冷凍除濕及轉(zhuǎn)輪機每個處理單元都需要對其進行計算，其計算過程如下:

W→L:表冷器+擋水板

G新風(fēng)=3200m3/h , ρ33℃=1.254kg/ m3  , ρ17℃=1.217kg/ m3 ,

故前表冷器應(yīng)根據(jù)不小于45KW的冷量來考慮及選擇。

N+L→C ：新回風(fēng)混合：新風(fēng)比 m=46.1%

C→D: 將混合后的空氣經(jīng)轉(zhuǎn)輪機處理去濕升溫

D點為經(jīng)轉(zhuǎn)輪除濕機處理后送出的空氣狀態(tài)點。轉(zhuǎn)輪機的出口參數(shù)因不同的轉(zhuǎn)輪除濕機不同而不同。因此D點的狀態(tài)參數(shù)由查除濕機的性能曲線表（見產(chǎn)品樣本）來查出。

D→O’:后表冷段。功能：將過熱的干空氣冷卻至適當(dāng)?shù)乃惋L(fēng)溫度，送至室內(nèi)。

ρ15℃=1.226kg/ m3 ，ρ42℃=1.124kg/ m3 ，

O’延ε線升溫至室內(nèi)狀態(tài)點。

各狀態(tài)點參數(shù)匯總見表二。

顯熱負荷Qx＝50W/延米+人員+照明〔20~40W/m2〕+設(shè)備散熱,故:

其中：12640為23℃下人員輕度勞動時的散濕量：158/h·人×80人=12640g/h

3.2.2 通過對室內(nèi)含濕量的校核來檢驗此方案是否滿足除濕要求:

⑴ 80人在23℃下輕度勞動時的散濕量：

   158/h·人×80人=12640(g/h)

   6848×1.193=8172(kg/h)

   12640÷8172=1.55(g/kg)

   Δd1=1.55(g/kg)

⑵ 室內(nèi)點（N點）與送風(fēng)狀態(tài)點（O’點）含濕量差值

    Δd2=3.5-1.9=1.6(g/kg)

    Δd2>Δd1     ∴滿足除濕要求。

4、從節(jié)能的角度合理選擇轉(zhuǎn)輪除濕機

   轉(zhuǎn)輪除濕是降低空氣含濕，獲取干燥空氣常用的除濕設(shè)備。它是利用涂覆在緩慢旋轉(zhuǎn)的多孔道輪狀或環(huán)狀載體上的吸濕劑來吸附透過該轉(zhuǎn)輪的濕空氣中所含的水蒸汽分子。吸濕后的吸濕劑可在高溫下脫水再生，恢復(fù)吸濕能力。

    目前許多國產(chǎn)轉(zhuǎn)輪除濕機都是使用紙制氯化鋰吸濕轉(zhuǎn)輪。這種紙質(zhì)吸濕轉(zhuǎn)輪剛性差、濕強度尤差，耐熱性差、使用壽命短。

    本公司設(shè)計中選用了新型的蜂窩陶瓷轉(zhuǎn)輪除濕機。硅膠作為吸濕劑。新型除濕機由除濕、再生及控制三部分組成，其結(jié)構(gòu)特點在于：再生空氣進、排風(fēng)道中裝有熱量回收裝置。比不帶回收裝置的普通轉(zhuǎn)輪除濕機的實際熱回收效率高出很多，節(jié)能效果十分顯著。

5、參考文獻

1、《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》GB50073-2001；   

2、《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計手冊》第二版；

3、《潔凈室施工及驗收規(guī)范》JGJ71-90 ；

4、《通風(fēng)與空調(diào)工程施工及驗收規(guī)范》GBJ 50243-97；

5、甲方提供的工藝平面圖及設(shè)計要求