某裝配車間空調(diào)箱運(yùn)行實(shí)測(cè)分析

■ 張 翊 Zhang Yi

1 工程概況

某總裝配車間為單層全鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)廠房，采用集中式單風(fēng)道低速空調(diào)系統(tǒng)。空調(diào)用冷、熱水來自冷凍站，采用雙管系統(tǒng)；用于控制室內(nèi)相對(duì)濕度的熱水來自室外管網(wǎng)，亦采用雙管系統(tǒng)。

總裝配車間設(shè)計(jì)冷量為7.5MW，熱量為2.5MW，用于濕度控制的后加熱為1.63MW。冷凍水的供水設(shè)計(jì)溫度為7℃，回水為12℃；熱水供水設(shè)計(jì)溫度為55℃，回水為45℃；用于濕度控制的熱水供水溫度為120℃，回水溫度為70℃。車間室內(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)為：空氣干球溫度18～28℃，相對(duì)濕度要求≤65%。

空調(diào)機(jī)房原來設(shè)置22臺(tái)組合式空調(diào)箱，擴(kuò)建后增加了空調(diào)面積，又增設(shè)了6臺(tái)組合式空調(diào)箱。經(jīng)調(diào)查，增設(shè)的6臺(tái)空調(diào)箱接在原有的總裝配空調(diào)水系統(tǒng)上，即將原來的22臺(tái)空調(diào)箱供水量分配給現(xiàn)有的28臺(tái)空調(diào)箱。

按原來7.5MW供冷量Q，溫差Δt=5℃來計(jì)算，可知在設(shè)計(jì)工況下，將各參數(shù)帶入公式Q=1.163L·Δt[1]，計(jì)算得總裝配車間的冷水流量L=1 289m3/h。

新增加的6臺(tái)空調(diào)箱規(guī)格為：①2臺(tái)83 000m3/h，供冷量約為482kW；②4臺(tái)110 000m3/h，供冷量約為640kW。增加的6臺(tái)空調(diào)箱的冷水管接在原有22臺(tái)空調(diào)箱的冷水總管上（即從原有22臺(tái)空調(diào)箱的冷水系統(tǒng)中分出部分流量）。

2 空調(diào)箱性能及車間內(nèi)溫濕度實(shí)測(cè)

組合式空調(diào)箱是一種體積較大的空氣處理末端裝置，主要由混合裝置、過濾器、冷熱水盤管、風(fēng)機(jī)、加濕器等功能段構(gòu)成， 主要通過利用外部冷熱源設(shè)備供給的冷水、熱水或蒸汽來調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的溫濕度。文獻(xiàn)[2]將組合式空調(diào)箱的技術(shù)要求、檢驗(yàn)規(guī)則等細(xì)節(jié)納入其中，使得我國(guó)空調(diào)機(jī)組品種規(guī)格及技術(shù)性能標(biāo)準(zhǔn)均有章可循。

2.1 空調(diào)箱風(fēng)量測(cè)試

筆者對(duì)廠房現(xiàn)有的28臺(tái)空調(diào)箱風(fēng)量進(jìn)行實(shí)測(cè)[3]，實(shí)測(cè)風(fēng)量與額定風(fēng)量見表1。

實(shí)測(cè)結(jié)果表明，空調(diào)箱的實(shí)測(cè)風(fēng)量普遍比額定風(fēng)量偏大。

2.2 空調(diào)箱換熱性能測(cè)試

(1)以KT-7空調(diào)箱為測(cè)試對(duì)象，其清洗前測(cè)試參數(shù)見表2。

(2)以KT-10空調(diào)箱為測(cè)試對(duì)象，清洗后，總裝配車間的空調(diào)箱性能參數(shù)見表3?？梢钥闯?，清洗后的KT-10空調(diào)箱的除濕量提高2.85 g/kg干空氣。

2.3 車間內(nèi)空調(diào)區(qū)域溫濕度測(cè)試

在空調(diào)系統(tǒng)及生產(chǎn)正常運(yùn)行工況下，于2016年7月某日14∶30~14∶50時(shí)間段，測(cè)得總裝配車間室內(nèi)工作區(qū)空氣干球溫度平均值為27.3℃，相對(duì)濕度68.9%（8個(gè)均布測(cè)點(diǎn)平均）。當(dāng)時(shí)冷水的供水溫度為7.3℃，KT-7空調(diào)箱回水溫度為14.4℃，總回水管的溫度為14.9℃，溫差分別為7.1℃和7.6℃。同時(shí)，測(cè)得當(dāng)時(shí)的室外空氣干球溫度為34.5℃，相對(duì)濕度為56.2%。

結(jié)果表明：在總水量不增加的情況下，空調(diào)供回水溫差增大，回水溫度由設(shè)計(jì)工況的12℃提高到了14.4℃，車間內(nèi)溫度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，濕度超過65%的設(shè)計(jì)要求。

表1 空調(diào)箱風(fēng)量實(shí)測(cè)值與額定值

表2 總裝配車間空調(diào)箱換熱性能測(cè)試

表3 總裝配車間空調(diào)箱換熱性能測(cè)試

3 影響空調(diào)箱性能的因素分析

空調(diào)箱的性能分析包括：①冷水流量不變而風(fēng)量變化時(shí)，空調(diào)箱的冷量、空氣處理狀態(tài)、除濕量等的變化趨勢(shì)；②風(fēng)量不變而水流量時(shí)，空調(diào)箱冷量、空氣處理狀態(tài)、除濕量等的變化趨勢(shì)[4]。

本文以現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)60 000m3/h的空調(diào)箱為對(duì)象進(jìn)行分析，6排管，片距為2.54mm，迎風(fēng)面積采用FSZKW60-Z的尺寸，額定冷水流量為60m3/h，風(fēng)量變化范圍在40 000～100 000 m3/h。進(jìn)風(fēng)干球溫度27℃，進(jìn)風(fēng)濕球溫度為19.5℃，進(jìn)風(fēng)含濕量為11.08g/kg，進(jìn)風(fēng)焓值為33.5kJ/kg。利用表冷器的設(shè)計(jì)、校核計(jì)算軟件，進(jìn)行計(jì)算分析[5]。

3.1 風(fēng)量變化時(shí)，空調(diào)箱性能參數(shù)分析

當(dāng)水量一定（60m3/h），風(fēng)量變化范圍為40 000～100 000 m3/h時(shí)，同空調(diào)箱冷量、出風(fēng)含濕量、出風(fēng)焓值、進(jìn)出風(fēng)含濕量差和進(jìn)出風(fēng)焓差隨風(fēng)量變化曲線分別見圖1～ 5。

由此可知，在一定水量的條件下，增大風(fēng)量可提高供冷量，但風(fēng)量增大后使得空調(diào)箱除濕能力有所降低。

3.2 水量變化時(shí)空調(diào)箱性能參數(shù)分析

若風(fēng)量不變（60 000m3/h），水量變化范圍為30～90m3/h時(shí)，冷量與水量變化關(guān)系見圖6、7。

由此可知，在一定風(fēng)量條件下，空調(diào)箱的冷卻除濕能力隨供水量的增加而增加，且增加的幅度隨水量的不斷增大有所趨緩。

圖1 空調(diào)箱冷量隨風(fēng)量變化曲線

圖2 空調(diào)箱出風(fēng)含濕量隨風(fēng)量變化曲線

圖3 空調(diào)箱出風(fēng)焓值隨風(fēng)量變化曲線

圖4 空調(diào)箱進(jìn)出風(fēng)含濕量差隨風(fēng)量變化曲線

圖5 空調(diào)箱進(jìn)出風(fēng)焓差隨風(fēng)量變化曲線

圖6 空調(diào)箱冷量隨水量變化曲線

4 運(yùn)行合理化建議

該總裝配車間改造在沒有增加冷水供應(yīng)的前提下，增加了空調(diào)箱數(shù)量，實(shí)測(cè)空調(diào)箱進(jìn)出口冷水溫差大于7℃，溫差較大而流量過小。實(shí)測(cè)廠房?jī)?nèi)空調(diào)區(qū)域溫度能夠滿足作業(yè)要求，但濕度略有偏高。本案例中，水量下降，實(shí)測(cè)風(fēng)量大于額定風(fēng)量是造成空調(diào)機(jī)組除濕能力下降的主要原因。建議在源頭上增加冷水供應(yīng)；若受到場(chǎng)地和冷熱源投資因素的的制約，短期內(nèi)無法增加供應(yīng)，則建議在一定范圍內(nèi)適當(dāng)降低空調(diào)箱風(fēng)量，起到增加除濕效果的作用。

圖7 空調(diào)箱出風(fēng)含濕量隨水量變化曲線

5 結(jié)語

空調(diào)箱的風(fēng)量大，對(duì)于空氣側(cè)的換熱是有利的，但是也會(huì)帶來相應(yīng)的問題：①表冷器的迎面風(fēng)速過高，會(huì)使部分冷凝水又被帶入空氣中，增加空氣的濕度，這不利于空調(diào)區(qū)域的濕度控制；②在等于或小于額定水流量的情況下，空調(diào)箱的風(fēng)量過大會(huì)使空調(diào)送風(fēng)溫度升高，這不利于室內(nèi)空氣參數(shù)的控制；③空調(diào)箱在風(fēng)速增大到一定程度，總除濕量呈下降趨勢(shì)，這可能會(huì)使得室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度增加。因此，設(shè)定空調(diào)箱的合理風(fēng)量對(duì)于系統(tǒng)的正常運(yùn)行是必要的。可以用風(fēng)閥、風(fēng)機(jī)變頻等手段調(diào)節(jié)風(fēng)量等來進(jìn)行控制，風(fēng)閥的調(diào)節(jié)可以結(jié)合風(fēng)機(jī)的電流對(duì)應(yīng)風(fēng)量的特性開展。

[1]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

[2]GB/T 14294—93 組合式空調(diào)機(jī)組[S].

[3]王長(zhǎng)慶,李欣.某廠空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行的測(cè)試與調(diào)試[J].能源技術(shù) ,2008,29(3)：167-169.

[4]劉剛,劉華清.組合式空調(diào)機(jī)組現(xiàn)狀與節(jié)能研究[J].東華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）, 2003, 29(4)：28-31.

[5]張麗,黃虎,宮金珠等.適于表冷器校核計(jì)算的分布參數(shù)模型及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào),2009,28(5)：14-17.