蒸發冷卻式節能凈化空調機組應用于某細紗車間空調系統節能改造

宋祥龍，賀斌賢黃 翔，吳 升，董 愷黃 萍，張 彥，朱永鋒, 席培涵

蒸發冷卻式節能凈化空調機組應用于某細紗車間空調系統節能改造

宋祥龍1，賀斌賢1黃 翔2，吳 升2，董 愷2黃 萍3，張 彥3，朱永鋒3, 席培涵3

（1.西安航空學院，陜西西安 710077;2. 西安工程大學，陜西西安 710048; 3. 陜西金翼通風科技有限公司，陜西咸陽 712000）

利用蒸發冷卻式節能凈化空調機組中的立管式間接蒸發冷卻器、流體動力式噴水室及節能翼型送風機，對某6720錠產量的細紗車間空調室節能改造。通過測試，在供冷季節內，立管式間接蒸發冷卻器對車間回風進行預冷，可節約機械制冷運行費用2.9萬元、用水量為187t。空調室動力設備節約運行費用2.3萬元，節能改造每年可節約運行費用5.2萬元。

蒸發冷卻；立管式間接蒸發冷卻器；流體動力式噴水室；節能；細紗車間

0 前言

紡織車間因送風量大、發熱量高、空氣含塵濃度高，使得工藝空調系統負荷較大，能耗高，換熱器及噴嘴易堵，給實際的生產及運行帶來諸多不便。另一方面，傳統的噴水室單級空氣處理難以滿足人們要求越來越高的舒適工作環境，紡織企業面臨改善工人工作環境與節能減排兩難的問題[1-3]。因此，在國家節能減排政策驅使下，在能源與環境持續熱點的時代背景下， 西安工程大學與陜西金翼通風科技有限公司建立產學研合作關系，實現理論與實際的密切結合，共同推進蒸發冷卻空調技術在紡織企業的應用，聯合開發了具有國內自主知識產權的蒸發冷卻式節能凈化空調機組（國家專利“一種紡織蒸發式節能凈化空調裝置”已授權），機組實物如圖1所示。該機組主要由立管式間接蒸發冷卻器、流體動力式噴水室以及節能翼型送風機組成，空調系統實現了間接+直接兩級蒸發冷卻降溫加濕處理，大大提高了空氣處理溫降。

同時，山東某紡織細紗車間采用該機組的立管式間接蒸發冷卻器、流體動力式噴水室及送風機，對車間原有空調系統進行節能改造，現對改造后的節能效果測試進行分析。由表4可知，本方法置信度為95%時，置信界限不超過±1%。

圖1 蒸發冷卻式節能凈化空調機組

1 工程概況

該紡紗車間為一生產實驗室，主要針對細紗生產，試驗不同的車間溫濕度對紗線產品的影響。實驗室紗線生產規模為6720錠，原空調系統送風量為7萬m3/h。該改造具體為，在回風閥處安裝立管式間接蒸發冷卻器，對車間回風進行預冷處理，將噴水室原有離心噴嘴更換為帶有增壓腔的靶式撞擊流噴嘴，同時將空調室送回風機更換為節能翼型送風機[4-6]。更改后空調室布置如圖2—圖4，動力設備參數如表1所示。

圖2 改造后空調室布置圖

圖3 立管式間接蒸發冷卻器

圖4 流體動力式噴水室噴淋效果

表1 改造后空調室動力設備參數表

2 空調系統改造后節能效果

車間空調系統完成改造并在夏季供冷季節投入運行。立管式間接蒸發冷卻器二次空氣采用室外新風，對車間回風進行等濕預冷；流體動力式噴水室噴淋冷凍水對預冷后的回風及新風進行降溫除濕，空調系統實現對空氣的等濕預冷與冷凍除濕兩級處理。

2.1 預冷回風對冷水機組的節能效果分析

測試過程中，車間回風集中在35.2℃—35.6℃基本不變。立管式間接蒸發冷卻器二次空氣采用室外新風，通過調節二次風機頻率，測試在不同二次/一次風量比的條件下，立管式間接蒸發冷卻器的降溫性能，如表2及圖5所示。

表2 不同風量比、不同二次空氣濕球時立管間接蒸發冷卻器預冷溫降統計表

圖5 立管間接蒸發冷卻器預冷溫降隨二次/一次風量比變化趨勢

圖6 空調室空氣處理焓濕圖

由表2及圖5可得，隨著二次/一次風量比增大，立管式間接蒸發冷卻器預冷溫降逐漸增大，濕球效率逐漸升高，當二次風機開啟頻率為45Hz、二次/一次風量比為0.67時，溫降效果最優，此時立管預冷溫降為6.2℃、濕球效率為63.3%。

在風量比為0.67工況下，處理回風量為37930m3/h的條件下，空調系統空氣處理焓濕圖如圖6所示。

根據公式可得出立管式間接蒸發冷卻器預冷量為79.2kW，取機械制冷冷水機組COP為4，則得出立管式間接蒸發冷卻器對回風進行預冷，可節約冷水機組運行電功率19.8kW。根據冷水機組開啟記錄，供冷季節按80天計算（兩個半月），則立管式間接蒸發冷卻器每年供冷季節可節約冷水機組耗電量為：19.8×24×80=38016kW·h，約合運行費用29000元。

2.2 空調室節能效果

空調室設備運行節能效果，采用與相同產量的、未進行節能改造的細紗車間，在相同的生產運行工況下進行耗電量對比的方法進行測試。對比車間細紗產量為6720錠，車間熱負荷與改造細紗車間基本相同，空調室回風機為離心風機、送風機為離心風機、噴水室采用PX離心噴嘴，空調室動力設備表如表3。

表3 空調室動力設備對比表

通過抄錄兩套空調室的電表，得出在相同的運行工況下，在2016年7月16號至7月30共兩周內，各自的總耗電量，如表4所示。

表4 各空調室07.16—07.30耗電量對比

由上表可得，在相同紗錠產量下，改造空調室與對比空調室相比，在07.16-07.30的兩周時間內，節省電耗5255.4 kW·h，在供冷季節的80天內節約電耗30030 kW·h，約合運行費用23000元。同時，在供冷季節的80天內，立管式間接蒸發冷卻器對車間回風進行預冷，可節約冷水機組運行費用29000元，因此，經過改造后，在整個供冷季節，該6720錠細紗車間空調室每年可節約運行費用52000元。

2.3 耗水量測試

加裝立管式間接蒸發冷卻器，因此空調室耗水量有所增加。由于立管式間接蒸發冷卻器循環水的布水系統未安裝水表，無法進行耗水量的檢測，因此其耗水量測試采取測試二次空氣進出口含濕量，根據差值及二次風量來計算的方法。在測試工況下，立管式間接蒸發冷卻器平均耗水量為0.027kg/s，則在整個供冷季節的80天內，立管式間接蒸發冷卻器用水量為187噸[7][8]。

3 小結

西安工程大學與陜西金翼通風科技有限公司通過校企產學研合作，聯合開發出蒸發冷卻式節能凈化空調機組。利用機組中的立管式間接蒸發冷卻管器、流體動力式噴水室及節能翼型送風機，對某6720錠的細紗車間進行節能改造。通過測試，在供冷季節內，立管式間接蒸發冷卻器對車間回風進行預冷，可節約機械制冷運行費用2.9萬元，用水量為187t。空調室動力設備節約運行費用2.3萬元，節能改造每年可節約運行費用5.2萬元。

[1] 郁履方等.紡織廠空氣調節[M].中國紡織出版社，2007.

[2] 周義德.紡織空調除塵節能技術.中國紡織出版社，2009.

[3] 黃 翔.紡織空調除塵手冊.中國紡織出版社，2002.

[4] 宋祥龍，黃 翔等.立管式間接蒸發冷卻器實驗初探[J].建筑熱能通風空調，2015,34(3)：52-55.

[5] 黃 翔，盧 迅，等.撞擊流技術與流體動力式噴水室的研究進展[J].西安工程科技學院學報，2002(3)：213-217.

[6] 黃 翔，李 剛，等.流體動力式空調噴水室理論及靶式撞擊流噴嘴的實驗研究[J].暖通空調，2004(12)：55-58.

[7] 約翰·瓦特（John R. Watt, P.E）,威爾·布朗（Will K. Brown, P.E）（美）. 蒸發冷卻空調技術手冊[M].黃v翔,武俊梅,譯.機械工業出版社,2008.

[8] 黃 翔.蒸發冷卻空調理論與應用[M].中國建筑工業出版社，2010.

The Energy Saving Renovation of Evaporative Air Conditioning Unit in Spinning Workshop

SONG Xiang-long1,HE Bin-xian1, HUANG Xiang2, WU Sheng2,
DONG Kai2, HUANG Ping3，ZHANG Yan3，ZHU Yong-feng3，XI Pei-han3(1.Xi’an Aeronautical University, Shanxi Xi’an 710077, China;2. Xi’an Polytechnic University, Shanxi Xi’an 710048, China; 3. Shanxi Gold Wing Ventilation Technology Co;Ltd，Xian Yang 712000，China)

Purification using evaporative cooling type energy-saving air conditioning unit of the vertical tube type indirect evaporative cooler, fluid power type water spray chamber and energy-saving airfoil blower, spinning workshop air conditioning room of a 6720 ingot production efficiency improvements.Through the test, within the cooling season, vertical tube type indirect evaporative cooler for workshop return air precooling, can save mechanical refrigeration operation cost 29000 yuan, the water consumption of 187 t.Air conditioning room power equipment to save operating cost 23000 yuan, energy-saving renovation can save operating cost 52000 yuan each year.

evaporative cooling; vertical tube-type indirect evaporative cooler; pneumatic spray chamber; energy saving; spinning workshop

TS108.6

A

投稿日期：2017-02-22

西安航空學院2016大創項目（2016-17）

宋祥龍（1989-），男，山東德州人，助教。