噴漆室空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性分析

趙 勇

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

引言

空調(diào)送排風(fēng)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代汽車涂裝生產(chǎn)線，送排風(fēng)系統(tǒng)是涂裝噴漆室耗能最大的設(shè)備系統(tǒng)，占涂裝車間總能耗的40%以上。噴漆室空調(diào)采用頂部送風(fēng)、底部排風(fēng)的結(jié)構(gòu)方式，可提供適當(dāng)溫度、濕度、潔凈度的噴漆環(huán)境。

引入循環(huán)風(fēng)空調(diào)送風(fēng)，將手工噴漆區(qū)域的一部分風(fēng)量送到機(jī)器人自動(dòng)噴涂段，因循環(huán)風(fēng)的溫濕度較室外環(huán)境的溫濕度相對(duì)接近工作環(huán)境要求。因此，可以更大程度的降低自動(dòng)段送風(fēng)加熱制冷量，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

1 噴漆室設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)

1.1 噴漆室設(shè)備的構(gòu)成

噴漆室按設(shè)備布置，從上至下大致分為三部分：上部均壓室，包括動(dòng)壓室、靜壓室等送風(fēng)裝置；中部噴漆室作業(yè)區(qū)，包括作業(yè)室體、照明等；下部漆霧處理設(shè)施，包括漆霧捕捉裝置等。

典型噴漆室結(jié)構(gòu)，附圖1：

圖1 噴漆室結(jié)構(gòu)示意圖

（1）動(dòng)壓室：設(shè)在靜壓室的上部，功能是將來自空調(diào)的送風(fēng)進(jìn)一步過濾，并均勻分配給靜壓室；

（2）靜壓室：靜壓室設(shè)在噴漆室的上部，動(dòng)壓室下方，功能是將動(dòng)壓室配送的風(fēng)量再次均分，以便在噴漆室內(nèi)形成更為均勻的層流；

（3）送風(fēng)裝置： 空調(diào)送風(fēng)裝置一般安裝在噴漆室頂部上方，風(fēng)送至噴漆室動(dòng)壓室，為保證送風(fēng)均勻，可多設(shè)幾個(gè)送風(fēng)口，每個(gè)送風(fēng)口設(shè)置一個(gè)調(diào)節(jié)風(fēng)閥；

（4）排風(fēng)裝置：一般由漆霧捕捉裝置、通風(fēng)機(jī)等組成。

2 噴漆室新風(fēng)空調(diào)與循環(huán)風(fēng)空調(diào)設(shè)備安裝一次性投入

2.1 新風(fēng)空調(diào)設(shè)備功能段組成（色漆手工段送風(fēng)空調(diào)）

見附圖2：進(jìn)風(fēng)——初效——表冷——蒸汽加熱——噴淋加濕——中間——消音——中間——中效——出風(fēng)。

圖2 新風(fēng)空調(diào)功能段組成

2.2 循環(huán)風(fēng)空調(diào)（自動(dòng)噴涂段送風(fēng)空調(diào)）的功能段組成

見附圖3，相對(duì)新風(fēng)空調(diào)而言比較簡單，主要功能段包括：

圖3 循環(huán)風(fēng)空調(diào)功能段組成

進(jìn)風(fēng)－漆霧過濾（采用漆霧氈）－初效－中效－表冷－蒸汽加熱－出風(fēng)－風(fēng)機(jī)（外置）。

2.2.1 對(duì)比新風(fēng)空調(diào)

循環(huán)風(fēng)空調(diào)功能段配置減少了加濕段、消音段，因風(fēng)機(jī)外置，空調(diào)室體總長度少了7米。

（1）噴淋加濕段：噴淋采用高效節(jié)能霧式噴淋系統(tǒng)，前級(jí)設(shè)置均風(fēng)板，后級(jí)設(shè)置鋁合金擋水板，噴嘴采用節(jié)能霧式噴淋防濺式噴嘴，噴射角度為180度，加濕噴嘴采用雙排對(duì)噴結(jié)構(gòu)，每排噴嘴均采用點(diǎn)陣布置[1]。

（2）消聲段：根據(jù)噪音限值要求，設(shè)置消音器。消音器面板采用具有較好防腐性的鍍鋅孔板。消音段前后設(shè)有檢修門以便清潔。消音段減噪量≥15dB（A），保證出口噪聲≤80dB（A）。

2.2.2 對(duì)比新風(fēng)空調(diào)

循環(huán)風(fēng)空調(diào)多出進(jìn)風(fēng)管（SUS304L，δ1.5，2套1800mm*1100mm風(fēng)管共40米，1套1400mm*1000mm風(fēng)管共25米）。

結(jié)論：通過循環(huán)風(fēng)空調(diào)與新風(fēng)空調(diào)的對(duì)比，循環(huán)風(fēng)空調(diào)少了兩個(gè)功能段，多出了部分不銹鋼風(fēng)管，得出結(jié)論一次性投入，兩者成本相差不大（調(diào)研設(shè)計(jì)院及相關(guān)廠家）。

3 噴漆室空調(diào)設(shè)備運(yùn)營成本分析

3.1 熱負(fù)荷計(jì)算

3.1.1 送風(fēng)空氣溫濕度的調(diào)節(jié)

夏季室外空氣溫度高于工藝溫度需求，因此需要通過表冷降溫的手段來調(diào)節(jié)送風(fēng)空氣的溫濕度，送風(fēng)空氣在露點(diǎn)溫度下不能滿足工藝要求，因此需要通過加熱段來進(jìn)一步調(diào)整送風(fēng)空氣的溫濕度至工藝需求。夏季通過表冷段在含濕量和氣壓不變的前提下將空氣冷卻至露點(diǎn)溫度，空氣濕度飽和后繼續(xù)除濕至工藝環(huán)境的含濕量，再通過蒸汽加熱等含濕量、增焓加熱、降濕度至工藝要求溫濕度。

冬季室外空氣溫度低于工藝溫度需求，濕度低于工藝濕度需求，因此需要通過加熱的手段來調(diào)節(jié)送風(fēng)空氣的溫度，調(diào)整溫度的同時(shí)，空氣濕度下降，因此需要通過噴淋加濕的手段來進(jìn)一步調(diào)整送風(fēng)空氣的溫濕度至工藝需求。冬季通過一次加熱段在含濕量不變的前提下加熱至工藝環(huán)境的焓值，然后通過噴淋加濕等焓加濕、降溫至工藝要求溫濕度。

3.1.2 加熱量計(jì)算

工廠選址為陜西省西安市，按照西安市年平均氣象參數(shù)，得外界空氣焓值。

表1 西安市平均氣象參數(shù)及空氣焓值

工藝控制要求：面漆室環(huán)境恒溫恒濕，溫度23±2℃，濕度65±5%。

通過空氣焓差法計(jì)算熱量（冷量）

Q：熱量（冷量）ρ：空氣密度 v：空氣流量△ I：焓差

（1）室內(nèi)空氣點(diǎn)（色漆、清漆、中涂噴漆室內(nèi)）溫度23℃，相對(duì)濕度65%，焓值為52.4 KJ/kg。

（2）外界空氣冬季平均焓值為12 KJ/kg，夏季平均焓值為60.5 KJ/kg，冬季加熱后空氣焓值為52.4 KJ/kg，夏季表冷后空氣焓值為44.8 KJ/kg。

（3）循環(huán)風(fēng)空氣焓值為52.4 KJ/kg，表冷后空氣焓值為44.8 KJ/kg，加熱后空氣焓值為52.4 KJ/kg。

3.2 采用全新風(fēng)空調(diào)[2]

面漆、清漆、中涂功能段全新風(fēng)風(fēng)量：v=v1+v2+v3+v4=156600m3/h+194400 m3/h+166300 m3/h+194400 m3/h=569100 m3/h

Q1（冬季加熱量）= ρv△ I1=1.2kg/m3×（569100m3/h÷3600）×（52.4 KJ/kg-12KJ/kg）=6386kw

Q2（夏季加熱量）=ρv△ I2=1.2kg/m3×（569100m3/h÷3600）×（60.5KJ/kg-52.4KJ/kg）=1536kw

Q3（夏季制冷量）= ρv△ I3=1.2kg/m3×（569100m3/h÷3600）×（60.5KJ/kg-44.8KJ/kg）=2978kw

3.3 采用新風(fēng)空調(diào)+循環(huán)風(fēng)空調(diào)

面漆、清漆、中涂手工噴涂段新風(fēng)風(fēng)量：v’=v1+v2+v3=156600m3/h+194400m3/h+166300m3/h =374700 m3/h

Q1新（冬季加熱量）= ρv’△ I1=1.2kg/m3×（374700m3/h÷3600）×（52.4 KJ/kg-12KJ/kg）=5046kw

Q2新（夏季加熱量）= ρv’△ I2=1.2kg/m3×（374700m3/h÷3600）×（60.5KJ/kg-52.4KJ/kg）=1012kw

Q3新（夏季制冷量）= ρv’△ I3=1.2kg/m3×（374700m3/h÷3600）×（60.5KJ/kg-44.8KJ/kg）=1960kw

面漆、清漆、中涂自動(dòng)噴涂段風(fēng)量：v4=194400 m3/h

Q1循（加熱量）= ρv4△ I1’=1.2kg/m3×（194400m3/h÷3600）×（52.4 KJ/kg-44.8KJ/kg）=492kw

Q2循（制冷量）= ρv4△ I2’=1.2kg/m3×（194400m3/h÷3600）×（52.4KJ/kg-44.8KJ/kg）=492kw

3.4 經(jīng)濟(jì)性分析

3.4.1 夏季模式6、7、8月份，共計(jì)運(yùn)行80天，20h/天

冬季模式11月～次年3月，共計(jì)運(yùn)行131天，20 h/天；

蒸汽熱值為760kw/T；

動(dòng)能單價(jià)：蒸汽170元/T，電0.64元/kwh；

3.4.2 采用全新風(fēng)空調(diào)對(duì)比新風(fēng)+循環(huán)風(fēng)空調(diào)（單位時(shí)間內(nèi)）

Q熱差=（6386kw+1536kw）-（5046kw+1012kw+492kw）=1372kw

Q冷差=2978kw -（1960kw+492kw）=526kw

節(jié)省蒸汽效益：1372kw÷760kw/T×211天×20h×170元/T=130萬元/年

節(jié)電效益：526kw×80天×20h×0.64元/kwh=53萬/年

結(jié)論：新風(fēng)+循環(huán)風(fēng)對(duì)比全新風(fēng)運(yùn)行（能耗）成本可降低183萬元/年。

4 結(jié)語

通過分析計(jì)算，引入循環(huán)風(fēng)空調(diào)送風(fēng)，對(duì)比全新風(fēng)空調(diào)送風(fēng)具有比較可觀的節(jié)能效益，特別是對(duì)室外環(huán)境溫濕度與面漆室工藝要求溫濕度差別較大的地區(qū)，節(jié)能效果更為顯著。