南方地區(qū)工業(yè)恒溫恒濕車間的節(jié)能改造設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

朱柱錦

摘要：為了提高工業(yè)產(chǎn)品的精度等性能指標(biāo)，工業(yè)產(chǎn)品常采用恒溫恒濕車間進(jìn)行生產(chǎn)，恒溫恒濕風(fēng)柜的加熱器目前大部分采用電熱絲加熱原理，不符合節(jié)能要求。為此，設(shè)計(jì)了一種恒溫恒濕風(fēng)柜節(jié)能改造方案，該方案利用空調(diào)機(jī)組的壓縮機(jī)余熱作為熱源取代電熱絲加熱，可有效實(shí)現(xiàn)設(shè)備的整體節(jié)能，提高企業(yè)的能源利用效率。

關(guān)鍵詞：恒溫恒濕;余熱回收;節(jié)能

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的精度等性能指標(biāo)要求隨之提高，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的溫度、濕度等要求也相應(yīng)提高。鑒于此，恒溫恒濕風(fēng)柜被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、線路板、電鍍、紡織等行業(yè)生產(chǎn)車間中，為其生產(chǎn)提供穩(wěn)定可靠的溫度及濕度控制環(huán)境。恒溫恒濕風(fēng)柜采用表冷器、加熱器、加濕器等模塊實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的新風(fēng)和回風(fēng)混合后，使其溫度及濕度達(dá)到要求的控制數(shù)值。傳統(tǒng)的加熱器一般采用電熱絲加熱原理，從企業(yè)總體能量流向來(lái)看，額外的電加熱能源消耗不符合目前的節(jié)能要求，為此，本文設(shè)計(jì)了一種恒溫恒濕風(fēng)柜的節(jié)能改造方案，利用空調(diào)機(jī)組的壓縮機(jī)余熱作為熱源取代電熱絲加熱，大大節(jié)省了加熱環(huán)節(jié)的能源消耗，達(dá)到節(jié)能目的。

1 工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜簡(jiǎn)介

工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜是一種使生產(chǎn)車間的溫度和濕度達(dá)到生產(chǎn)環(huán)境規(guī)定指標(biāo)的設(shè)備，其主要由表冷器、加熱器、加濕器實(shí)現(xiàn)溫度及濕度控制。在夏季，該設(shè)備先通過(guò)表冷器將系統(tǒng)回風(fēng)和新風(fēng)的溫度降到空氣露點(diǎn)溫度以下，除去空氣中一定的水分，再通過(guò)加熱器對(duì)空氣進(jìn)行升溫;在冬季，該設(shè)備先通過(guò)加熱器將系統(tǒng)回風(fēng)和新風(fēng)的溫度升高，再通過(guò)加濕器對(duì)空氣進(jìn)行加濕，使車間的溫度及濕度達(dá)到設(shè)定值。

2 工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜的構(gòu)成

工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜主要由表冷器、電加熱器、加濕器、風(fēng)機(jī)、溫度傳感器、濕度傳感器、中央控制器等功能模塊構(gòu)成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜系統(tǒng)工作原理

工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜系統(tǒng)通過(guò)溫度傳感器和濕度傳感器將生產(chǎn)車間的溫度、濕度數(shù)據(jù)采集到中央控制器中并進(jìn)行分析。當(dāng)空氣溫度高于設(shè)定值時(shí)，工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜系統(tǒng)啟動(dòng)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行制冷，通過(guò)表冷器將系統(tǒng)回風(fēng)和新風(fēng)混合后空氣的溫度降到露點(diǎn)溫度以下，除去空氣中一定比例的水分，同時(shí)降低其溫度，再通過(guò)加熱器對(duì)空氣進(jìn)行升溫，同時(shí)可再降低其濕度，使空氣溫度和濕度達(dá)到設(shè)定值;當(dāng)空氣溫度低于設(shè)定值時(shí)，工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜系統(tǒng)先通過(guò)加熱器將系統(tǒng)回風(fēng)和新風(fēng)混合后空氣的溫度升高，再通過(guò)加濕器對(duì)空氣進(jìn)行加濕。整個(gè)控制過(guò)程由恒溫恒濕車間里的溫度傳感器及濕度傳感器實(shí)時(shí)采集環(huán)境的溫濕度，通過(guò)中央控制器進(jìn)行閉環(huán)控制，然后對(duì)表冷器的冷媒流量、加熱器輸出功率、加濕器輸出功率進(jìn)行閉環(huán)控制，使車間的溫度及濕度時(shí)刻都能達(dá)到設(shè)定值，滿足工業(yè)車間的生產(chǎn)環(huán)境要求。

4 南方地區(qū)工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜的節(jié)能改造分析

南方地區(qū)夏季時(shí)間長(zhǎng)，空氣相對(duì)濕度大，工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜大部分時(shí)間需啟動(dòng)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行除濕，再通過(guò)電加熱器進(jìn)行升溫?？照{(diào)機(jī)組壓縮機(jī)一方面產(chǎn)生冷量供表冷器對(duì)空氣降溫、降濕，另一方面產(chǎn)生大量的熱量排到室外。本文在工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜中設(shè)計(jì)增加了一個(gè)余熱回收裝置，將熱量回收到恒溫恒濕風(fēng)柜中的加熱位置，取代電加熱器加熱，達(dá)到節(jié)能目的。

5 工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜節(jié)能改造原理及系統(tǒng)構(gòu)成

本文根據(jù)工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜系統(tǒng)的工作原理及特點(diǎn)，在空調(diào)機(jī)組的散熱端增加余熱回收裝置，利用換熱裝置，將壓縮機(jī)的熱量與水進(jìn)行交換，產(chǎn)生50～70 ℃熱水，熱水將熱量送到風(fēng)柜里面，節(jié)省電加熱器的電力消耗，在室外空氣溫、濕度較高的情況下，空調(diào)機(jī)組產(chǎn)生的余熱足夠提供加熱環(huán)節(jié)所需要的熱量，甚至還有盈余，此時(shí)余熱回收裝置可完全取代電加熱器。中央控制器根據(jù)風(fēng)柜的加熱環(huán)節(jié)所需要的熱量，對(duì)余熱回收裝置的熱水流量進(jìn)行控制，在回收余熱不足的情況下，啟動(dòng)控制電加熱器，保證恒溫恒濕風(fēng)柜的正常運(yùn)行。改造后的工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示。

6 節(jié)能改造項(xiàng)目實(shí)例

某電路板廠有1臺(tái)120 P中央空調(diào)機(jī)組，壓縮機(jī)功率為80 kW，該中央空調(diào)機(jī)組除了作為生產(chǎn)車間的中央空調(diào)外，同時(shí)也為鉆孔機(jī)提供冷凍水對(duì)設(shè)備進(jìn)行冷卻，常年開機(jī)使用。該廠有2臺(tái)恒溫恒濕風(fēng)柜，風(fēng)柜原來(lái)的加熱段采用電熱絲加熱方式，每臺(tái)風(fēng)柜電加熱功率為110 kW。根據(jù)該電路板廠中央空調(diào)機(jī)組及恒溫恒濕風(fēng)柜的歷史運(yùn)行參數(shù)，中央空調(diào)全年平均負(fù)荷率約為80%，恒溫恒濕風(fēng)柜的電加熱器間歇性加熱，全年平均加載率約為40%，則2臺(tái)風(fēng)柜年平均有效加熱功率約為88 kW。中央空調(diào)機(jī)組壓縮機(jī)功率為80 kW，空調(diào)機(jī)組全年平均COP（能效比）以5進(jìn)行計(jì)算，按照目前空調(diào)機(jī)組壓縮機(jī)的成熟余熱回收技術(shù)，余熱回收效率可達(dá)30%以上，則該空調(diào)機(jī)組余熱回收功率為80 kW×80%×5×30%=96 kW，即該電路板廠空調(diào)機(jī)組回收的余熱可滿足其恒溫恒濕風(fēng)柜的熱量需求。工業(yè)恒溫恒濕風(fēng)柜項(xiàng)目改造實(shí)物圖如圖3所示。

7 結(jié)語(yǔ)

該電路板廠年工作天數(shù)約為320 d，每天平均工作時(shí)間為20 h，則恒溫恒濕風(fēng)柜原來(lái)電加熱段耗電量約為88 kW×20 h×320 d≈56萬(wàn)kWh。該項(xiàng)目采用中央空調(diào)余熱替代風(fēng)柜電加熱器熱能的改造方案，改造后的恒溫恒濕風(fēng)柜電加熱段熱量可全部由中央空調(diào)壓縮機(jī)余熱提供，則項(xiàng)目年節(jié)電量約為56萬(wàn)kWh，即項(xiàng)目年節(jié)能量約為56萬(wàn)kWh×1.229≈68.8 t標(biāo)準(zhǔn)煤（當(dāng)量值）。該恒溫恒濕風(fēng)柜節(jié)能改造項(xiàng)目投資回收期約為11個(gè)月，是一個(gè)非常優(yōu)質(zhì)的節(jié)能技術(shù)改造項(xiàng)目，具有良好的推廣與應(yīng)用價(jià)值。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 王培.恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能研究[D].南京：南京理工大學(xué)，2008.

[2] 高鶴.生產(chǎn)車間恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2017（13）：136-137.

[3] 郭俊，翁文兵，李聞龍.新型冷凝熱回收式恒溫恒濕機(jī)組性能研究[J].建筑節(jié)能，2018（8）：113-117.