南方地區工業恒溫恒濕車間的節能改造設計與實現

朱柱錦

摘要：為了提高工業產品的精度等性能指標，工業產品常采用恒溫恒濕車間進行生產，恒溫恒濕風柜的加熱器目前大部分采用電熱絲加熱原理，不符合節能要求。為此，設計了一種恒溫恒濕風柜節能改造方案，該方案利用空調機組的壓縮機余熱作為熱源取代電熱絲加熱，可有效實現設備的整體節能，提高企業的能源利用效率。

關鍵詞：恒溫恒濕;余熱回收;節能

0 引言

隨著我國社會經濟的不斷發展，工業產品的精度等性能指標要求隨之提高，工業生產對環境的溫度、濕度等要求也相應提高。鑒于此，恒溫恒濕風柜被廣泛應用于醫藥、線路板、電鍍、紡織等行業生產車間中，為其生產提供穩定可靠的溫度及濕度控制環境。恒溫恒濕風柜采用表冷器、加熱器、加濕器等模塊實現系統的新風和回風混合后，使其溫度及濕度達到要求的控制數值。傳統的加熱器一般采用電熱絲加熱原理，從企業總體能量流向來看，額外的電加熱能源消耗不符合目前的節能要求，為此，本文設計了一種恒溫恒濕風柜的節能改造方案，利用空調機組的壓縮機余熱作為熱源取代電熱絲加熱，大大節省了加熱環節的能源消耗，達到節能目的。

1 工業恒溫恒濕風柜簡介

工業恒溫恒濕風柜是一種使生產車間的溫度和濕度達到生產環境規定指標的設備，其主要由表冷器、加熱器、加濕器實現溫度及濕度控制。在夏季，該設備先通過表冷器將系統回風和新風的溫度降到空氣露點溫度以下，除去空氣中一定的水分，再通過加熱器對空氣進行升溫;在冬季，該設備先通過加熱器將系統回風和新風的溫度升高，再通過加濕器對空氣進行加濕，使車間的溫度及濕度達到設定值。

2 工業恒溫恒濕風柜的構成

工業恒溫恒濕風柜主要由表冷器、電加熱器、加濕器、風機、溫度傳感器、濕度傳感器、中央控制器等功能模塊構成，其系統結構如圖1所示。

3 工業恒溫恒濕風柜系統工作原理

工業恒溫恒濕風柜系統通過溫度傳感器和濕度傳感器將生產車間的溫度、濕度數據采集到中央控制器中并進行分析。當空氣溫度高于設定值時，工業恒溫恒濕風柜系統啟動空調機組進行制冷，通過表冷器將系統回風和新風混合后空氣的溫度降到露點溫度以下，除去空氣中一定比例的水分，同時降低其溫度，再通過加熱器對空氣進行升溫，同時可再降低其濕度，使空氣溫度和濕度達到設定值;當空氣溫度低于設定值時，工業恒溫恒濕風柜系統先通過加熱器將系統回風和新風混合后空氣的溫度升高，再通過加濕器對空氣進行加濕。整個控制過程由恒溫恒濕車間里的溫度傳感器及濕度傳感器實時采集環境的溫濕度，通過中央控制器進行閉環控制，然后對表冷器的冷媒流量、加熱器輸出功率、加濕器輸出功率進行閉環控制，使車間的溫度及濕度時刻都能達到設定值，滿足工業車間的生產環境要求。

4 南方地區工業恒溫恒濕風柜的節能改造分析

南方地區夏季時間長，空氣相對濕度大，工業恒溫恒濕風柜大部分時間需啟動空調機組進行除濕，再通過電加熱器進行升溫。空調機組壓縮機一方面產生冷量供表冷器對空氣降溫、降濕，另一方面產生大量的熱量排到室外。本文在工業恒溫恒濕風柜中設計增加了一個余熱回收裝置，將熱量回收到恒溫恒濕風柜中的加熱位置，取代電加熱器加熱，達到節能目的。

5 工業恒溫恒濕風柜節能改造原理及系統構成

本文根據工業恒溫恒濕風柜系統的工作原理及特點，在空調機組的散熱端增加余熱回收裝置，利用換熱裝置，將壓縮機的熱量與水進行交換，產生50～70 ℃熱水，熱水將熱量送到風柜里面，節省電加熱器的電力消耗，在室外空氣溫、濕度較高的情況下，空調機組產生的余熱足夠提供加熱環節所需要的熱量，甚至還有盈余，此時余熱回收裝置可完全取代電加熱器。中央控制器根據風柜的加熱環節所需要的熱量，對余熱回收裝置的熱水流量進行控制，在回收余熱不足的情況下，啟動控制電加熱器，保證恒溫恒濕風柜的正常運行。改造后的工業恒溫恒濕風柜系統構成如圖2所示。

6 節能改造項目實例

某電路板廠有1臺120 P中央空調機組，壓縮機功率為80 kW，該中央空調機組除了作為生產車間的中央空調外，同時也為鉆孔機提供冷凍水對設備進行冷卻，常年開機使用。該廠有2臺恒溫恒濕風柜，風柜原來的加熱段采用電熱絲加熱方式，每臺風柜電加熱功率為110 kW。根據該電路板廠中央空調機組及恒溫恒濕風柜的歷史運行參數，中央空調全年平均負荷率約為80%，恒溫恒濕風柜的電加熱器間歇性加熱，全年平均加載率約為40%，則2臺風柜年平均有效加熱功率約為88 kW。中央空調機組壓縮機功率為80 kW，空調機組全年平均COP（能效比）以5進行計算，按照目前空調機組壓縮機的成熟余熱回收技術，余熱回收效率可達30%以上，則該空調機組余熱回收功率為80 kW×80%×5×30%=96 kW，即該電路板廠空調機組回收的余熱可滿足其恒溫恒濕風柜的熱量需求。工業恒溫恒濕風柜項目改造實物圖如圖3所示。

7 結語

該電路板廠年工作天數約為320 d，每天平均工作時間為20 h，則恒溫恒濕風柜原來電加熱段耗電量約為88 kW×20 h×320 d≈56萬kWh。該項目采用中央空調余熱替代風柜電加熱器熱能的改造方案，改造后的恒溫恒濕風柜電加熱段熱量可全部由中央空調壓縮機余熱提供，則項目年節電量約為56萬kWh，即項目年節能量約為56萬kWh×1.229≈68.8 t標準煤（當量值）。該恒溫恒濕風柜節能改造項目投資回收期約為11個月，是一個非常優質的節能技術改造項目，具有良好的推廣與應用價值。

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