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阅读 332 次 工业厂房特种工艺间通风空调技术研究

摘要:针对工业厂房特种工艺间增加空调制冷方面的新需求,通过对特种工艺间现有通风空调系统存在问题的分析,着重从优化通风系统、合理选择空调系统气流组织方式以及加强全新风空调系统节能措施三方面入手,重点解决特种工艺间空调系统运行效果差、能耗偏高等问题。...

 工业厂房特种工艺间通风空调技术研究

李侠

(中航工业西航 基建技改部,陕西 西安  710021)

    引言

    在常规的工业厂房中,经常存在一些特殊工艺加工制造间,由于其生产工艺的特殊性,在生产过程中会产生大量有害气体或粉尘,因此必须设计通风系统,将有害气体及粉尘排至室外,以确保室内生产环境满足劳动卫生标准。同时,随着科学技术迅速发展,人民生活普遍提高,此类以往只有通风要求的特种工艺间,近年来亦增加空调制冷方面的要求。因此在通风空调设计中,必需将通风与空调这两类相互制约的系统有机结合在一起,才能做到既遵循国家建筑节能要求,又保证室内生产环境满足工艺要求及劳动卫生标准。

    一、特种工艺间空调系统的特殊性                        

    1.空调系统采用全新风系统                       

    由于在生产过程中会产生大量有害气体、蒸汽或粉尘,室内空气不能循环使用,从保证室内生产环境满足劳动卫生标准方面考虑,空调系统必须采用全新风系统,即将室内有害气体全部排出,空调系统全部使用室外新风。

    2.全新风系统的优缺点

    与通常的一次回风或末端处理空调系统相比较,全新风系统的优点:由于未循环使用室内被污染的空气,而是全部利用室外新风,因此室内卫生条件较好;缺点:当采用前述的空调系统时,系统的新风量为总风量的10%-15%。而采用全新风系统时,系统处理的全部为新风,系统的新风负荷要比前述空调系统大得多,因此系统能耗偏高。

    二、特种工艺间通风系统对空调系统的影响

1.通风系统对空调系统冷(热)负荷的影响

    特种工艺间的通风系统主要为局部排风系统。由于要将有害物或粉尘及时从发生源收集并排除,因此此类系统的排风速度偏高,排风量较大,造成与通风系统同时运行的空调系统冷、热损失严重,不利于系统节能。

2.通风系统对空调系统气流组织的影响

    空调系统气流组织是保证室内温度梯度均衡的重要因素。由于通风系统的排风速度高,通常会在局部排风罩周边区域形成负压区,造成空调系统的送风气流还未流经工人的工作区域,就被排风系统排掉,因此空调系统的气流在室内难以形成有组织环路,影响系统的运行效果。

    三、探究特种工艺间通风空调系统有机结合的有效途径                                 

    1.通风系统的优化

    如何做到既保证通风除尘系统的运行效果,又能尽量减小对空调系统的影响,关键在于通风系统的风管布置及风速控制。首先,在通风系统风管布置时,为降低风管的最小风速,枝状风管宜垂直或倾斜布置,必须水平布置时,风管不宜过长。同时,支风管应尽量从侧面或上面与主风管连接,三通的夹角应在15°-30°之间,以确保局部阻力最小。其次,通风系统的风速宜采用规定的最小风速,根据选定的经济风速,合理确定密闭罩、系统支、干风管尺寸,以及通风除尘设备的总风量。通过上述措施的控制,可将通风系统对空调系统的影响降至最低。

    2.空调系统气流组织的优化

    为了减小通风系统对空调系统气流组织的干扰,空调系统的气流组织采用岗位(喷口)送风方式,送风口采用球型旋转风口,通过合理布置空调送风管,将送风口直接布置于工作岗位侧上方处,使喷口与水平面保持一个向下的倾斜角β,对于夏季冷射流β=0-12°,冬季热射流β>15°。此种气流组织的特点:送风速度高,射程长,工作区域温度场、速度场分布均匀,可以有效地避免冷、热空气还未流经工作区域,就被排风系统排掉的情况发生。同时,由于选用的球型旋转风口内圆柱喷口与转动球体相连接,因此该风口既能调节气流方向,又能调节送风量,亦有效的保证了工作岗位区域的气流组织环路。

    3.重点加强全新风空调系统的节能措施

   (1)优化全新风系统总风量的计算

a 加大送风温度差,减小送风量

由于特种工艺间的空调系统属舒适性空调,无恒温恒湿精度要求,因此可适当加大送风温度差,来减小系统的总送风量。正常的空气处理流程为:将室外新风经空气冷却器冷却减湿处理到机器露点L(L一般位于相对湿度ф=90-95%线上),再从加热到送风状态点O送入房间,吸收房间的余热余湿后变为室内状态N。如果要加大送风温差,则必须将送风状态点O沿着热湿比线ε适当下调,使送风状态点O与室内状态点N的距离加大,根据如下计算公式可知,送风量则相应减少。送风量的计算公式:G=Q/(iN-iO)其中G—送风量 (kg/s) Qx—冷负荷(KW)iN—室内状态N的焓值(KJ/kg)iO—送风状态O的焓值(KJ/kg)

焓湿图

    加大送风温差,其实质是通过加大室内状态N与送风状态O的焓值差(即提高iN-iO的差值),进而减小送风量G,实现节省投资与能耗的目的。

b 全新风系统总风量与通风系统排气量的比较与细化

    在进行全新风系统总风量计算时,考虑空调系统冷、热负荷的同时,必须结合通风系统排气量进行核算。由于房间内产生有害气体,为避免污染相邻房间,新风量应小于排风量,才能保证房间为负压。通过对消除新风、围护结构及设备冷、热负荷所需风量与保证房间负压风量的核算与比较,最终确定全新风系统总风量。

   (2)空调设备选型优化

    在选择制冷机时,力争选取COP值较高的冷(热)水机组。制冷机的性能系数通常以COP表示(COP=产冷量(KW)/制冷系统的轴功率(KW)),它标志着制取单位冷(热)量所需消耗的能量,是评价机组节能性能优劣的主要指标。通过对水冷、风冷、蒸发冷却式机组的比较,水冷式机组COP值最高,蒸发冷却式机组其次,风冷冷却机组COP值最低。由于水冷机组需要配套庞大的冷却水系统,因此初投资比风冷和蒸发冷却式机组高出很多。

    蒸发冷却式机组的冷凝器是蒸发式冷凝器,其特点是利用水的汽化带走气态制冷剂在冷凝器中放出的热量,因此该种机组的冷却水只是补给散失的水量,一般只是水冷式的1/25~1/50。蒸发冷却式机组的传热系数比风冷冷凝器大,机组体积和质量比风冷式小,机组的COP大于风冷式。蒸发冷却式机组不需要一套庞大的冷却水系统,从经济、节能双方面权衡考虑,采用蒸发冷却式机组最优。

    结束语

    通过对工业厂房特种工艺间通风空调系统存在问题的分析,重点从降低通风系统对空调系统的影响、优化空调系统气流组织及加强全新风空调系统节能措施三方面着手,解决了特种工艺间空调系统工作区域温度场、速度场分布不均匀,系统冷(热)损失严重,能耗偏高等问题,对于如何将此类特种工艺间通风与空调系统有机结合,同时满足建筑节能要求,提供了全新的思路与方法。

 (本文来源:陕西省土木建筑学会   文径网络设计项目投资中心:刘红娟 尹维维 编辑  刘真 文径 审核)

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