蒸发冷却技术在纺织厂大小环境空调系统中的应用形式分析yd20727

宋祥龙1，樊丽娟1，黄翔2，吴升2，董恺2 1．西安航空学院。陕西西安710077；2．西安T程大学，陕西西安710048

收稿日期：2016-12-14

基金项目：陕西省工业科技攻关项目(2016GY-151)

作者简介：宋祥龙(1989 )，男，山东德州人，助教

原载：山东纺织科技2017/1；23-26

【摘要】文章分析了蒸发冷却技术在纺织厂环境中的适用性，指出应采用立管式换热器以及闭式冷水机组。针对纺织厂大小环境空调系统中大小环境的参数要求不同，给出了四种蒸发冷却技术的应用形式。利用焓湿图，分析了不同组合形式下的热湿负荷分配。对于不同的地区以及同一地区的不同季节，蒸发冷却可采用不同的功能段组合，实现替代机械制冷，或缩短机械制冷设备的开启时间，为纺织企业的节能减排起到应有的作用。

【关键词】大小环境；蒸发冷却；纺织厂；间接蒸发冷却器

【中图分类号】T$108．6 1 文献标识码：B 文章编号：1009-3028(2017)01-0023-04

现如今，在国家节能减排政策的大趋势下，随着人们对于工作环境的要求越来越高，纺织车间大小环境空调系统应需而生。与此同时，蒸发冷却空调技术由于其绿色、节能的独特优势，在工业空调中逐渐占有重要地位[1]。将蒸发冷却技术与大小环境空调系统有机结合，探索新型的节能空调送风方式，对于空调能耗占总能耗30左右的纺织企业而言，意义重大[2]。

1 蒸发冷却技术在纺织厂环境中的适用性分析

1．1 直接蒸发冷却技术

目前直接蒸发冷却形式，主要有喷水室式、填料式、高压微雾式以及喷雾风机式等。由于其对空气降温加湿的特点，直接蒸发冷却广泛应用于纺织空调的工艺加湿处理[3]。

喷水室金属耗量少，已实现标准化制作安装，结构简便易于清洗，可进行多种空气处理过程；高压微雾加湿效率高，可大幅度节水节电，但其特制的喷嘴对水质的要求高，需经过严格的过滤及软化；填料式直接蒸发冷却对空气中的粉尘具有较好的过滤洗涤功能，占地较小，但由于填料特殊的结构，在含尘浓度较高的纺织厂，容易出现填料结垢、堵塞等问题，增大阻力，缩短使用寿命。因此对于纺织行业，在占地允许的条件下，普通喷水室仍具有较好的适应性，自问世以来一直沿用至今[4]。

1．2 间接蒸发冷却技术

间接蒸发冷却，主要形式有板翅式、管式、转轮式、热管式以及露点式。管式间接蒸发冷却器由于流道较宽，阻力较小等优势，在空气含尘浓度较高的纺织车间，具有更好的适用性。同时，相较于卧管式而言，立管式间接蒸发冷却器，其一次空气流经换热管外侧，二次空气与循环水流经换热管内，由于管外较宽的空气流道以及管内循环水的自冲刷作用，换热器的堵塞问题大大缓解，同时采用立管式可缩小间接蒸发冷却器在水平方向尺寸，减小机组占地面积。因此，对于纺织空调系统，应首选立管式间接蒸发冷却器，其结构及工作原理如图1所示。

2 蒸发冷却技术在大小环境空调系统中的应用形式分析

大小环境空调系统，是将整个车间分为织机局部工作的小环境以及操作人员所处的大环境。

由于工艺要求，小环境需要保持较高的相对湿度(RH≥75 )，而大环境为了满足人体舒适度要求，需要营造较低的温度和相对湿度(RH≤65 9／6)。将车间内局部小环境工艺空调与大环境舒适性空调分开设置，独立进行控制的空调系统，称为大小环境空调系统l5]。

蒸发冷却技术在大小环境空调系统中的应用分析，主要有以下四种形式。

2．1 双露点送风

双露点送风的空调系统示意如图2所示，即采用两套独立的蒸发冷却空气处理系统，分别对大小环境进行送风。大环境空调系统承担大环境的包括织机发热量在内的热湿负荷，小环境空调系统主要承担小环境湿负荷以及少部分织机发热负荷[6]。

由于不同地区间气象条件各不相同，该空调系统亦存在不同的功能段组合形式，例如对于我国西北地区具有丰富的干空气能，采取直接蒸发冷却的方式即可满足送风要求，因此此类地区无需设置管式间接蒸发冷却段和冷水机组。同样，对于某一特定地区，亦可以根据一年中室外气象参数的变化来调节新回风比例和启闭部分功能段，从而选择合理的空气处理方式来达到送风要求[7]。

图1 立管式间接蒸发冷却器结构示意及工作原理图

图2 双露点空调系统不意图

注：1-回风过滤器；2-排风口；3-新风 ；4-立管式

间接蒸发冷却器；5-导流格栅；6-喷水室；7-挡水

板；8-大环境送风口；9-小环境送风口

以高湿度地区为例，因室外空气焓值大于车间回风焓值，为节约能源，小环境仅采用车间回风，经管式间接等湿冷却、喷水室喷循环水两级处理来满足工艺送风；大环境因存在操作人员，采用最小新风量与车间回风混合，经管式间接预冷，喷水室喷冷冻水两级处理来达到送风要求，其空气处理过程及焓湿图分别见图3(a)、3(b)。

2．2 间接蒸发冷却二次空气对小环境加湿送风[8-10]

间接蒸发冷却器的冷却原理，是利用“工作空气”(即用于辅助降温排热的二次空气)与循环水的热湿交换降温，间接对被处理空气进行等湿冷却，因此在满足一定量的“产出空气”(即被处理空气)的同时，间接蒸发冷却器也排出一定量的温度较低、湿度较高的排风。在工业领域中，低温高湿的二次空气仍可用于冷量回收、做冷空气幕等。而对于纺织车间，也可将部分二次空气应用于大小环境空调系统中小环境的送风，结构示意如图4所示。

图3 双露点空气处理过程及焓湿图

图4 间接蒸发冷却二次空气用于小环境送风不意图

注：1-回风过滤器；2-排风口；3-新风口；4-立管式

间接蒸发冷却器；5-导流格栅；6-喷水室；7-挡水

板；8-大环境送风口；9-小环境送风口

因此将此二次空气用于小环境的加湿，整个车间热湿负荷均由大环境空调系统承担。由于间接蒸发冷却是对被处理空气进行降温，则二次空气的工作过程为增焓降温加湿过程。

2．3 直接蒸发冷却对小环境局部加湿送风

针对于织机工作的小环境区域，将直接蒸发冷却置于织机附近，利用直接蒸发冷却降温加湿的原理进行局部加湿。其结构示意如图5所示。其中，直接蒸发冷却可采用湿膜加湿、高压微雾加湿的形式。此类形式应做好空气过滤，并根据需求提供严格软化的循环水。

图5 直接蒸发冷却对小环境局部加湿送风示意图

以高湿度地区为例，该形式其空气处理过程及焓湿图分别见图6(a)、6(b)。由于直接蒸发冷却仅对小环境进行局部等焓加湿，因此，系统热湿负荷全部由大环境空调系统承担。

图6 直接蒸发冷却对小环境局部加湿送风焓湿图

2．4 蒸发冷却高温冷水机组

在夏季供冷季节，纺织车间的喷水室大部分采用将冷冻水供水与一定比例的回水混合，用于喷淋除湿降温，实际采用的喷淋水温度远小于理论上的冷冻水供水温度(7℃)，这就造成冷冻水的“品质”浪费，冷水机组蒸发器过低的蒸发压力造成更高的能耗和更低的效率。因此从节能角度考虑，纺织车间空调冷源宜采用高温冷水机组。

图7 闭式蒸发冷却高温冷水机组结构示意图

注：1-进风口；2-空气过滤器；3-立管式间接蒸发冷却

器；4-闭式换热盘管；5-排风机；6-换热填料

图7为一种适用于纺织厂环境的蒸发冷却高温冷水机组，主要由对称布置的间接蒸发冷却器以及中间直接蒸发冷却段，冷水机组出水温度可低于室外空气的湿球温度(称之为亚湿球温度)。因纺织厂环境纤维粉尘较多，其中出于防堵考虑，间接蒸发冷却器采用立管式，直接蒸发冷却换热段采用闭式盘管结构。

在结构参数一定的情况下，影响蒸发冷却高温冷水机组的主要运行参数有间接段二次／一次风量比、循环水量以及直接段风水比等因素，因此可以通过调节以上运行参数，灵活调节冷水机组的出水温度。根据实测数据，其中冷水机组湿球效率约为120 左右[11]。

3 结语

在纺织厂大小环境空调系统中，根据大小环境的参数要求不同，蒸发冷却技术具有不同的应用形式，并根据焓湿图，分析不同组合形式下的热湿负荷分配。根据纺织车间环境，蒸发冷却设备应采用缓解堵塞的立管式间接蒸发冷却器以及闭式高温冷水机组。同时对于不同的地区以及同一地区的不同季节，蒸发冷却可采用不同的功能段组合，从而替代机械制冷，或缩短机械制冷设备的开启时间，为纺织企业的节能减排起到应有的作用。

参考文献：

[1] 黄翔,空调工程[M],北京;机械工业出版社,2006,

[2] 周义德,赵楠楠,杨瑞梁,织造车间应用大小环境分区空调的要点分析[J],棉纺织技术,2O10,38(3);33-35,

[3] 宋祥龙,黄翔,卫晨,浅析纺织厂大小环境空调系统与蒸发冷却技术的关系[J],山东纺织科技,2013,26(2);18 23,

[4] 李帆,刘刚,两种空调送风方式在织造车间运用的比较分析[J],山东纺织科技,2005,46(4);19-22,

[5] 周义德,樊瑞,杨瑞梁,喷气织机车间分区空调节能原理分析[J],棉纺织技术,2008,36(io);585-587,

[6] 刘鹏辉,织造车间空调大小环境送风的节能原理及应用[J],纺织空调除尘,2009,(1);7-10,

[7] 吴呆,周义德,高龙,等,高湿环境双露点送风加湿研究[J],暖通空调,2008,38(10);70-73,

[8] 黄翔,孙铁柱,汪超,蒸发冷却空调技术的诠释(1)[J],制冷与空调,2012,I2(2);1-6,

[9] 黄翔,孙铁柱,汪超,蒸发冷却空调技术的诠释(2)[J],制冷与空调,2012,12(3);9-14,

[10] 黄翔,孙铁柱,汪超,蒸发冷却空调技术的诠释(3)[J],制冷与空调,2012,12(4);1-3,

[11] 黄翔,白延斌,汪超,等,蒸发冷却技术在纺织空调改造中的应用[J],棉纺织技术,2012,40(6);11-14,