空調(diào)新風(fēng)防凍節(jié)能調(diào)控機(jī)組在工業(yè)廠房應(yīng)用淺談

劉 斌

(哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱 150046)

按照國家“節(jié)能減排”、“建立節(jié)約型社會(huì)”和“建立環(huán)境友好型企業(yè)”的總體要求和目標(biāo)。哈爾濱汽輪機(jī)廠把打造“資源節(jié)約型”制造企業(yè)、搞好“節(jié)能減排”和建立環(huán)境友好型企業(yè)作為企業(yè)的核心工作方向和目標(biāo)，并在具體工作中得到了深入的貫徹和推行。

哈爾濱汽輪機(jī)廠的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)過程及生產(chǎn)設(shè)備都與“節(jié)能減排”、“環(huán)境保證”、“節(jié)約資源”密切相關(guān)。本文將重點(diǎn)介紹哈爾濱汽輪機(jī)廠燃壓車間為改善生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境、在保證廠房供熱空調(diào)冬季進(jìn)新風(fēng)供暖的前提下，同時(shí)解決空調(diào)盤管凍結(jié)、空調(diào)控制紊亂、送風(fēng)溫度不穩(wěn)定、熱能資源浪費(fèi)嚴(yán)重、生產(chǎn)間歇及非生產(chǎn)時(shí)間熱能浪費(fèi)造成熱能過度消耗等一系列問題的思路和方法。

1 問題的提出

隨著國家和企業(yè)對生產(chǎn)作業(yè)條件、廠房通風(fēng)排煙、環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排等要求的不斷提高，現(xiàn)代建筑及工業(yè)廠房對室內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)生成煙塵、機(jī)械加工有害揮發(fā)物和室內(nèi)空氣潔凈度和室內(nèi)空氣溫度的舒適度等都提出了嚴(yán)格的要求。由于北方地區(qū)冬季寒冷，往往在廠房進(jìn)新風(fēng)置換或排放室內(nèi)有害揮發(fā)物及煙氣的同時(shí)，面臨著以下幾點(diǎn)主要問題難以克服和解決。

(1)冬季寒冷季節(jié)由于新風(fēng)溫度低，熱水供熱空調(diào)在進(jìn)新風(fēng)過程中，若通過供熱調(diào)節(jié)閥門調(diào)節(jié)送風(fēng)目標(biāo)溫度時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)空調(diào)加熱盤管凍結(jié)的問題難以克服和徹底解決。

(2)傳統(tǒng)熱水供熱空調(diào)系統(tǒng)在使用中解決冬季寒冷季節(jié)的解決辦法主要是兩種方法，一是將空調(diào)供熱盤管熱水循環(huán)系統(tǒng)保持恒定大流量循環(huán)運(yùn)行，以此保證實(shí)現(xiàn)進(jìn)新風(fēng)盤管不凍和空調(diào)可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。第二種方法是在冬季把可以進(jìn)新風(fēng)的新風(fēng)口關(guān)閉，使空調(diào)保持室內(nèi)風(fēng)循環(huán)加熱，而不進(jìn)新風(fēng)。前者造成的是空調(diào)不能有效按目標(biāo)溫度調(diào)節(jié)控制，導(dǎo)致供熱舒適性不佳、大量浪費(fèi)供熱系統(tǒng)資源和浪費(fèi)熱能的后果，后者是嚴(yán)重犧牲了廠房的室內(nèi)環(huán)境和一線生產(chǎn)員工的身體健康保障。

(3)為實(shí)現(xiàn)廠房進(jìn)新風(fēng)，常規(guī)設(shè)計(jì)是增設(shè)供熱空調(diào)的前置預(yù)熱段，利用乙二醇等防凍介質(zhì)二次加熱或用天然氣燃燒間接加熱室外新風(fēng)到防凍溫度后，再由空調(diào)的熱水調(diào)溫段調(diào)節(jié)控制送風(fēng)溫度。這種方式可達(dá)到徹底解決空調(diào)進(jìn)新風(fēng)防凍及實(shí)現(xiàn)有效調(diào)節(jié)空調(diào)送風(fēng)溫度及節(jié)約熱能資源等問題。但該種方法造成的結(jié)果是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備投資大、防凍設(shè)備系統(tǒng)安全隱患多、天然氣間接加熱室外風(fēng)的運(yùn)行成本高等問題難以解決和克服。

(4)傳統(tǒng)的空調(diào)進(jìn)新風(fēng)系統(tǒng)在北方冬季寒冷季節(jié)運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)供熱調(diào)控裝置調(diào)整跟蹤紊亂，加熱盤管經(jīng)常凍結(jié)，造成的空調(diào)系統(tǒng)故障率高和經(jīng)常泄漏等問題嚴(yán)重影響空調(diào)正常使用。

空調(diào)在冬季進(jìn)新風(fēng)時(shí)，由于缺少必要的調(diào)控系統(tǒng)，盤管經(jīng)常凍結(jié)，給維修和生產(chǎn)帶來極大影響;為保證盤管避免凍結(jié)危險(xiǎn)，人工增大熱水流量，這樣風(fēng)溫與外網(wǎng)供熱又難以協(xié)調(diào)控制，造成控制紊亂，送風(fēng)溫度難以保證;由于沒有有效地控制手段，造成供熱外網(wǎng)的供水溫差小，造成外網(wǎng)資源的嚴(yán)重浪費(fèi);在非生產(chǎn)時(shí)間為防止盤管凍結(jié)而采取大流量短路循環(huán)，熱能使用嚴(yán)重不合理。

2 解決問題的思路

目前有以下三種可用的方法。

(1)防凍熱媒介質(zhì)循環(huán)法:建立二次換熱系統(tǒng)，并在熱水中加入防凍熱媒。

此種方法的特點(diǎn):運(yùn)行費(fèi)用高、防凍熱媒的泄露污染環(huán)境、投資較大、占地面積大、系統(tǒng)復(fù)雜、維修工作量大。

(2)天然氣預(yù)熱法:在空調(diào)機(jī)組內(nèi)增加天然氣預(yù)熱段。

此種方法的特點(diǎn):耗天然氣量較大，一汽天然氣資源嚴(yán)重緊缺，會(huì)造成天然氣與生產(chǎn)的爭嘴;需要廠房和設(shè)備系統(tǒng)專門的改造空間，可行難度大;安全和控制要求高，造價(jià)也較高;直接進(jìn)氣，對空氣質(zhì)量和不完全燃燒帶來的環(huán)保問題難以克服。

(3)采用空調(diào)新風(fēng)防凍節(jié)能調(diào)控機(jī)組:利用空調(diào)熱循環(huán)端水力資源恒流保障、新風(fēng)防凍和資源節(jié)約控制思想建立起解決問題的思路。

此種方法的特點(diǎn):系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、增加的設(shè)備少，占用空間也較小，利用調(diào)控設(shè)備和新風(fēng)智能控制系統(tǒng)可徹底解決空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)所面臨的問題。

3 空調(diào)新風(fēng)防凍節(jié)能調(diào)控機(jī)組簡介

圖1 空調(diào)新風(fēng)防凍節(jié)能調(diào)控機(jī)組

TWK－FD系列供熱空調(diào)調(diào)控機(jī)組針對各種大中型工業(yè)廠房及工藝設(shè)備系統(tǒng)的空調(diào)特點(diǎn)，基于冷源及熱源特性，從優(yōu)化冷熱資源的合理利用和節(jié)約能源著手，力求解決供熱空調(diào)水力循環(huán)狀況不佳、盤管易凍結(jié)、空調(diào)冬季進(jìn)新風(fēng)困難、廠房循環(huán)換風(fēng)不佳造成廠房內(nèi)部空氣質(zhì)量劣化嚴(yán)重、空調(diào)機(jī)組欠缺優(yōu)化控制造成大量能源浪費(fèi)等問題。

4 空調(diào)新風(fēng)防凍節(jié)能調(diào)控機(jī)組應(yīng)用成效

(1)在低溫供熱熱水熱源系統(tǒng)中，有效實(shí)現(xiàn)了節(jié)約和合理利用供熱網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源及節(jié)能優(yōu)化的設(shè)計(jì)初衷和預(yù)期目標(biāo)，成功實(shí)現(xiàn)了熱水供空調(diào)在冬季寒冷季節(jié)可達(dá)到30%～100%進(jìn)新風(fēng)目標(biāo)。

(2)在熱水空調(diào)實(shí)現(xiàn)進(jìn)新風(fēng)的同時(shí)，可有效實(shí)施熱源和空調(diào)送風(fēng)目標(biāo)溫度的有效調(diào)節(jié)和控制。

相比于傳統(tǒng)的簡單“出風(fēng)溫度－閥門調(diào)節(jié)”控制系統(tǒng)，該機(jī)組控制系統(tǒng)具有溫度控制精準(zhǔn)、溫度波動(dòng)小和閥門等執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻率低不易損壞等特點(diǎn)。以一臺(tái)風(fēng)量為80 000 m3/h的新風(fēng)供熱空調(diào)為例，出風(fēng)溫度波動(dòng)幅度為4℃時(shí)的熱能消耗約為0.4 GJ/h，若平穩(wěn)點(diǎn)精準(zhǔn)調(diào)整和不實(shí)施按目標(biāo)溫度精細(xì)調(diào)節(jié)，一個(gè)采暖期(180d)在熱源控制和按目標(biāo)出風(fēng)溫度是否有效控制上的熱能消耗差別將達(dá)到1 600 GJ以上。

(3)與常規(guī)的增設(shè)供熱空調(diào)前置預(yù)熱段，利用天然氣間接預(yù)熱室外新風(fēng)防凍的系統(tǒng)比較，利用空調(diào)新風(fēng)防凍節(jié)能調(diào)控機(jī)組可見到明顯的節(jié)約空調(diào)運(yùn)行成本和節(jié)能的成效。

天然氣預(yù)熱系統(tǒng)主要分為兩大類，直接加熱和間接加熱，采用天然氣預(yù)熱系統(tǒng)直接加熱室外空氣，不可避免的會(huì)將一部分未被充分燃燒的尾氣帶入室內(nèi)工作場所，另外還會(huì)導(dǎo)致新風(fēng)含氧量的降低;采用間接加熱方式不但投資大、設(shè)備繁雜，而且加熱效率只有10% ～20%，利用空調(diào)新風(fēng)防凍節(jié)能調(diào)控機(jī)組代替天然氣間接預(yù)熱新風(fēng)系統(tǒng)比較，一個(gè)采暖期，一臺(tái)80 000 m3/h的新風(fēng)共熱空調(diào)，按30%進(jìn)新風(fēng)核算，每年運(yùn)行費(fèi)用差將達(dá)70萬元以上。相比之下采用熱水資源作為供熱空調(diào)的熱媒則更為經(jīng)濟(jì)和環(huán)保。

(4)在寒冷冬季七臺(tái)空調(diào)可以分別按從0～100%新風(fēng)比例調(diào)控進(jìn)新風(fēng)，在防凍和保證供熱舒適溫的同時(shí)，可有效改善廠房內(nèi)的空氣質(zhì)量和室內(nèi)空氣潔凈度，有效實(shí)現(xiàn)了改善廠房室內(nèi)空氣質(zhì)量保障員工生產(chǎn)健康條件的預(yù)期目標(biāo)。

(5)空調(diào)新風(fēng)防凍節(jié)能調(diào)控機(jī)組實(shí)現(xiàn)空調(diào)的全面智能控制，智能控制水平達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。控制目標(biāo)功能主要包括:出風(fēng)溫度智能調(diào)節(jié)控制、熱源回水溫度智能控制、系統(tǒng)防凍智能控制、水力工況調(diào)節(jié)控制、新風(fēng)和室內(nèi)循環(huán)風(fēng)比例控制、系統(tǒng)優(yōu)化和保護(hù)控制等。

(6)空調(diào)進(jìn)新風(fēng)運(yùn)行的設(shè)備故障率為零，實(shí)現(xiàn)了大幅降低空調(diào)冬季進(jìn)新風(fēng)設(shè)備故障率高的目標(biāo)。

(7)通過對七臺(tái)空調(diào)新風(fēng)防凍節(jié)能調(diào)控機(jī)組的參數(shù)的合理設(shè)置，有效地平衡各空調(diào)間的水力工況，避免了為保證末端供熱水平必須加大熱網(wǎng)循環(huán)能力所帶來的其他用熱設(shè)備過度供熱的能源浪費(fèi)問題。

5 結(jié)束語

哈爾濱汽輪機(jī)廠采用“空調(diào)新風(fēng)防凍節(jié)能調(diào)控機(jī)組”，徹底解決了冬季空調(diào)加熱器凍管的問題，而且通過該系統(tǒng)中的供回水溫差控制功能，合理的利用了熱能，僅在一個(gè)采暖期就節(jié)約20%的熱能消耗。哈爾濱汽輪機(jī)廠也將繼續(xù)采用有效的節(jié)能措施，持之以恒地將建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)”的工作繼續(xù)下去。

［1］機(jī)械工業(yè)采暖通風(fēng)與空調(diào)設(shè)計(jì)手冊［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2007.

［2］陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調(diào)［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［3］職大慶，郭艷玲.大學(xué)體育館空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)計(jì)［J］.森林工程，2005，21(6):47 －79.