高壓微霧系統(tǒng)在空調(diào)機(jī)組的節(jié)能應(yīng)用

汪 健

（陜西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司澄城卷煙廠，陜西 渭南 715200）

0 前言

西北X 廠生產(chǎn)車間共配置有14 臺(tái)組合式空調(diào)機(jī)組，編號(hào)K1～K15（無K5），其中7 臺(tái)機(jī)組內(nèi)加裝有高壓微霧系統(tǒng)，在過渡季節(jié)使用，生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)夏季車間內(nèi)溫度能夠在環(huán)境溫度保證下達(dá)標(biāo)，濕度需要加濕才能保證達(dá)標(biāo)，除7 臺(tái)已安裝高壓微霧系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組，其余機(jī)組全靠蒸汽加濕保證車間濕度，這就導(dǎo)致夏季一定程度的蒸汽能源浪費(fèi)。現(xiàn)就根據(jù)該廠實(shí)際情況提出合理建議。

1 高壓微霧加濕設(shè)備簡要性能描述及配置

高壓微霧加濕器的工作原理是利用高壓柱塞泵將水壓提高到一定壓力，然后將加壓后的水經(jīng)耐高壓輸送管線由專業(yè)噴嘴將其霧化，產(chǎn)生微霧顆粒，使其能夠迅速從空氣中吸收熱量完成汽化并擴(kuò)散，從而完成空氣加濕、降溫的目的。

組合式空調(diào)機(jī)組高壓微霧噴霧單元一般包含渦流高壓噴嘴和旋翼式水霧擴(kuò)散器，確保在空調(diào)箱的內(nèi)壁不會(huì)出現(xiàn)白粉及凝露現(xiàn)象。噴嘴采用進(jìn)口微霧噴嘴，其噴霧粒徑達(dá)到3μm ～10μm，噴孔一般為陶瓷材料，具有良好的耐磨性能，噴孔孔徑小于0.2 mm，自帶小型過濾濾芯，外部為不銹鋼材質(zhì)，水霧擴(kuò)散器為旋翼式水霧擴(kuò)散器。保證加濕單元水的利用率＞95%，空間中加濕汽化效率可達(dá)100%。高壓微霧加濕器采用變頻穩(wěn)壓方式工作，可進(jìn)行7 MPa 的恒壓微霧輸出，噴霧單元加濕精度可控制在±3%RH 范圍內(nèi)，最小流量控制精度為0.2%。系統(tǒng)配置超濾精細(xì)過濾器，過濾精度≤1mm，過濾方式為精細(xì)多層滲透過濾，防止系統(tǒng)堵塞。高壓微霧加濕的性能特點(diǎn)有以下5 點(diǎn)。

1.1 加濕效率高

由于設(shè)備產(chǎn)生的水霧顆粒極為細(xì)小，汽化過程完成快，使其汽化效率達(dá)到了90%～100%的高效率。加濕、降溫效果非常理想。

1.2 加濕量大

單機(jī)輸出流量可達(dá)5 kg/h ～1 200 kg/h， 可在流量范圍內(nèi)任意設(shè)置噴頭數(shù)量，并通過對(duì)壓力及流量的控制達(dá)到加濕量的精確調(diào)節(jié)。

1.3 維護(hù)量低

加濕器主機(jī)采用工業(yè)型高性能柱塞泵，實(shí)現(xiàn)長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)安全、穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)無人化管理 ， 尤其是噴頭及水霧分配器均為無機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部件，可實(shí)現(xiàn)無故障運(yùn)行。

1.4 潔凈度高

由于設(shè)備使用進(jìn)水做了凈化處理，并且整個(gè)系統(tǒng)決無循環(huán)用水，保證了加濕過程的較高潔凈度。

1.5 運(yùn)行費(fèi)用低

每公斤加濕量的用電量僅為3 W，從節(jié)約能源的角度考慮，具有非常高的性能價(jià)格比[1]。

2 現(xiàn)有情況描述

西北X 廠聯(lián)合工房煙葉預(yù)混間、貯葉間、葉絲暫存間、貯絲房空調(diào)系統(tǒng)采用工藝性組合式空調(diào)機(jī)組，功能段組合模式為：新回風(fēng)混合段、初效過濾段、中間段、中效過濾段、中間段、表冷擋水段（預(yù)混間、貯葉間無）、蒸汽加熱段、干蒸汽加濕段、送風(fēng)機(jī)段，由于以上機(jī)組內(nèi)只配備干蒸汽加濕器，但是春秋過渡季節(jié)，使用干蒸汽加濕運(yùn)行費(fèi)用較高，不是最佳手段。一方面，制冷在帶來溫度降低的同時(shí)也將空氣中的水份去除。另一方面，由蒸汽加濕帶來的升溫將給制冷主機(jī)帶來更多的熱負(fù)荷。在這里，溫度與濕度成為一對(duì)矛盾體互相制約，難以兩全齊美，從而帶來更大的能源浪費(fèi)。這種熱濕負(fù)荷特性為高壓微霧加濕方式的應(yīng)用提供了可能性，因此提出在機(jī)組內(nèi)增設(shè)高壓微霧加濕系統(tǒng)，在春秋過渡季節(jié)使用，不僅可以節(jié)省干蒸汽使用費(fèi)用，而且采用高壓微霧加濕，因噴霧蒸發(fā)吸熱而降溫，亦可降低空調(diào)負(fù)荷[2]。

3 環(huán)境參數(shù)研究

根據(jù)GB50019—2003《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》，該廠所在地的室外氣象參數(shù)見表1。

表1 室外氣象參數(shù)

根據(jù)《中國建筑熱環(huán)境分析專用氣象數(shù)據(jù)集》（中國建筑工業(yè)出版社，2005）提供的該地區(qū)典型氣象年的室外逐時(shí)參數(shù)數(shù)據(jù)庫，可得到以下關(guān)鍵室外氣象參數(shù)全年變化趨勢圖，如圖1 和圖2 所示。

室內(nèi)空氣狀態(tài)點(diǎn)為：溫度：22 ℃，相對(duì)濕度：65%，查焓濕圖可知此狀態(tài)點(diǎn)含濕量為11.3 g/kg，結(jié)合上述含濕量年變化趨勢圖可知，1 月～6 月上旬、9 月下旬～12 月室外空氣含濕量均低于室內(nèi)要求的含濕量值，因此對(duì)于車間需在此時(shí)間段進(jìn)行加濕。從日干球溫度全年變化趨勢圖中可以看出全年最高溫度主要出現(xiàn)在6 月下旬～8 月，期間室外最高溫度可達(dá)37 ℃，在此室外溫度下，需空調(diào)系統(tǒng)具有一定的降溫需求。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)年日干球溫度變化趨勢圖

圖2 標(biāo)準(zhǔn)年日平均含濕量年變化趨勢圖

4 空調(diào)機(jī)組加濕器改造方案

4.1 加濕系統(tǒng)特點(diǎn)

加濕系統(tǒng)分為等溫加濕及等焓加濕。等溫加濕，加濕前后空氣的溫度不發(fā)生變化，如干蒸汽加濕、電極加濕等。等焓加濕，加濕的過程中會(huì)伴有降溫的作用，加濕前后焓值不變，如高壓微霧加濕器、濕膜加濕器等。原有車間空調(diào)機(jī)組中只設(shè)計(jì)了干蒸汽加濕器，這種形式能夠滿足全年空調(diào)運(yùn)行時(shí)室內(nèi)濕度要求，但在過渡季節(jié)使用運(yùn)行費(fèi)用較高，不符合節(jié)能減排的大環(huán)境，因此考慮機(jī)組增設(shè)高壓微霧加濕器，可以在對(duì)空氣加濕的同時(shí)再做降溫處理，可謂一舉兩得，并且不會(huì)增大室內(nèi)環(huán)境的冷負(fù)荷[3]。運(yùn)行過程中降低了冷凍水的消耗量還不需要蒸汽源，這樣的熱濕處理過程對(duì)整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行節(jié)能上是有非常重要的意義。

4.2 加濕器加濕量核算

高壓微霧加濕器主要用于過渡季節(jié)對(duì)送風(fēng)的降溫加濕，根據(jù)我公司的工程經(jīng)驗(yàn)及焓濕圖進(jìn)行加濕量核算，空調(diào)機(jī)組高壓微霧加濕量為：

式中：W—加濕量，kg/h。ρ—空氣密度（取1.2 kg/m3）。G—風(fēng)量，m3/h。d2—室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)含濕量，g/kg。d1—新回風(fēng)混合后空氣含濕量，g/kg。取一定的安全余量，則選型加濕量應(yīng)為206 kg/h。

5 結(jié)語

經(jīng)核算，為空調(diào)機(jī)組加裝加濕量為206 kg/h 的高壓微霧加濕系統(tǒng)，理論上能夠滿足車間溫濕度要求。由于車間內(nèi)部環(huán)境溫度波動(dòng)較小，特別是在夏季高溫過程中，溫度一旦達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)就會(huì)持續(xù)保持，在溫度達(dá)標(biāo)的情況下，只需要開啟微霧加濕保證濕度達(dá)標(biāo)，即可減少蒸汽使用量，降低能耗。