廠房車間除濕機的設計方案

廠房車間除濕機的設計方案

    通過北京某工程實例，以其中一個系統（J-2系統）對除濕方案的選擇進行了一定的介紹，認為冷凍除濕結合轉輪除濕機在工業廠房除濕要求的空調設計中為比較節能可行的方案。并簡單介紹了如何通過計算來選定設備。另外提出了轉輪除濕機的工作原理及要選取新型除濕機能更好的節省投資，做到節約能源。

關鍵詞： 設計、濕負荷、除濕、轉輪除濕機、節能

1、工程概況   

    北京某公司車間。地上一層廠房.總建筑面積550㎡。共設有22間功能間全部實施凈化除濕空調系統設計,及部分普通空調廠房。其中凈化除濕要求的廠房面積約占440㎡。

   本設計涉及的范圍僅為除濕要求的凈化空調系統的設計。

a.室外主要氣象參數：

夏季空調日平均溫度                                28.6℃

夏季空調計算干球溫度                              33.2℃

夏季空調計算濕球溫度                              26.4℃

冬季空調計算干球溫度                              －12℃

冬季采暖計算干球溫度                              －9℃

.熱月月平均計算相對濕度                            60%

 b.此廠房全年室內設計參數為：

①     普通凈化空調房間：

室內溫度：18-25℃，相對濕度：30-60%

②     干燥凈化空調房間：

室內溫度：18-26℃，相對濕度：≤20%

③     干燥晾膜間

    室內溫度：37±3℃，相對濕度：≤20%

④     干燥溫室凈化間

    室內溫度：29-37℃，相對濕度：≤20%

冷源為 7/12℃ 的冷凍水 ，熱源為 室外熱水管網提供

  根據工藝要求，凈化區共設有4個空調系統，分別為 J-1、J-2、J-3、J-4系統。由于工藝的特殊要求，生產工藝過程中會產生相當大的散濕量，同時又要求保持車間內較低的相對濕度。為此空調系統主要采用了冷凍除濕加轉輪除濕的系統方案。

  本公司將以J-2系統為例主要介紹除濕空調系統的設計，同時對除濕方案中設備的選擇提出一定的建議。

2、方案的選擇與比較

   空調系統上常用的除濕辦法是冷凍除濕，但是對于濕負荷相當大、冷負荷相對較低，即熱濕比很小的情況單憑冷凍除濕不能滿足室內設計參數的要求。如果要達到工藝要求的溫度，采用冷凍除濕須采用低溫冷凍水，然而空氣中的含濕量如果低于6 8g/kg(本工程為1.9 g/kg)左右時,蒸發器就會有凍結的危險。因此,此工程采用了冷凍除濕與轉輪除濕相接合的方案。

   本公司將以J-2系統為例，對夏季除濕方案的選擇進行簡單的分析。

   在選取冷凍除濕結合轉輪除濕的方案后，對兩種可能的空氣除濕方案進行了比較：

   A方案：新風（W）進行冷凍除濕至露點（L），再與回風（N）混合至（C）點，后空氣經轉輪干燥除濕至（D）。除濕后的（D）降溫至（0’）點。.后經ε至室內狀態點。

B方案：新風（W）與回風（N）混合，后（C）進行冷凍除濕，降至露點（L）后，空氣經過轉輪至（D）點。除濕后（D）再和（L）混合至（O’）。.后經ε至室內狀態點。

經計算與比較，選定A方案為此空調系統.佳節能方案。

3、空氣處理過程(圖1、方案A空氣除濕處理過程示意圖)

3.1 空調處理過程： 

方案A:W→L:降溫除濕                              方案B: N+W→C：新回風混合

N+L→C：新回風混合                                C→D：除濕機去濕升溫

C→D：除濕機去濕升溫                               D→O’:等濕降溫

D→O’:等濕降溫                                  O’延ε線升溫至室內狀態點

O’延ε線升溫至室內狀態點 

3.2 焓濕圖： 

                        圖1、方案A空氣除濕處理焓濕圖

                          圖2、方案B空氣除濕處理焓濕圖

各狀態點狀態參數匯總：

表一：方案A

表二：方案B

 由于J-2系統由于車間內工作人員多故新風量大，故由新風及人員散濕帶來的濕負荷較大，故采取先對新風冷凍除濕后再與室內回風混合，然后經過轉輪除濕機的方案。這樣可以大大降低轉輪除濕機的負荷從而從設備初投資上進行節約。故方案A為實際設計所采用的較為節能的方案。

3.3 空調系統主要設計內容：

3.1潔凈室風量的確定 

3.1.1 送風量：凈化空調系統的送風量應該是消除室內余熱、余濕所需的送風量和稀釋室內灰塵所需的送風量兩者之中的大者。并且，該送風量還不應小于《潔凈廠房設計規范》中所規定的換氣次數（亂流潔凈室）。經計算，潔凈室的送風量根據換氣次數計算可以滿足其要求，故送風量選取用換氣次數計算送風量。具體計算過程不在此贅述。

3.1.2 回風量：潔凈室正（負）壓是通過使凈化系統的送風量大（?。┯诨仫L量和排風量之和的方法來達到的。維持潔凈室正（負）壓所需的風量，要根據圍護結構密封性能的好壞來確定。據《空氣調節設計手冊》，潔凈室處于10Pa的壓值，建議采用此壓值時所需的風量按2~3次/h換氣次數選用，計算時為2次/h換氣次數。由于此系統均為正壓系統，因此每個房間會有因正（負）壓引起的滲透風量，則回風量=送風量-排風量-2×房間體積。

3.1.3 新風量：新風量的計算取以下計算結果中的較大值：

① 空調系統補償局部排風、***排風和保持室內正壓或負壓所需的新風量之總和Lx，由下式計算：

            （m3/h）

 式中   Lp——局部和***排風量之和（m3/h）；

Lz——該系統各房間室內保持正壓或負壓所需的風量之和（m3/h）。

② 保證每個房間都滿足衛生要求所需新風量。

潔凈廠房按每人每小時不小于40m3/（h·p）確定。由于各系統的總人數很多，此系統中根據甲方提供的數字大概在車間中工作的人數約80人。故系統主要按人均每人每小時不小于40m3/（h·p）來考慮，故新風量比較大。

3.2 由于此工程實例的空氣處理過程不同于一般的一次、二次回風的空氣處理過程，其空氣處理過程如文章上述中的方案A所介紹。

3.2.1 空氣在經過冷凍除濕及轉輪機每個處理單元都需要對其進行計算，其計算過程如下:

W→L:表冷器+擋水板

G新風=3200m3/h , ρ33℃=1.254kg/ m3  , ρ17℃=1.217kg/ m3 ,

故前表冷器應根據不小于45KW的冷量來考慮及選擇。

N+L→C ：新回風混合：新風比 m=46.1%

C→D: 將混合后的空氣經轉輪機處理去濕升溫

D點為經轉輪除濕機處理后送出的空氣狀態點。轉輪機的出口參數因不同的轉輪除濕機不同而不同。因此D點的狀態參數由查除濕機的性能曲線表（見產品樣本）來查出。

D→O’:后表冷段。功能：將過熱的干空氣冷卻至適當的送風溫度，送至室內。

ρ15℃=1.226kg/ m3 ，ρ42℃=1.124kg/ m3 ，

O’延ε線升溫至室內狀態點。

各狀態點參數匯總見表二。

顯熱負荷Qx＝50W/延米+人員+照明〔20~40W/m2〕+設備散熱,故:

其中：12640為23℃下人員輕度勞動時的散濕量：158/h·人×80人=12640g/h

3.2.2 通過對室內含濕量的校核來檢驗此方案是否滿足除濕要求:

⑴ 80人在23℃下輕度勞動時的散濕量：

   158/h·人×80人=12640(g/h)

   6848×1.193=8172(kg/h)

   12640÷8172=1.55(g/kg)

   Δd1=1.55(g/kg)

⑵ 室內點（N點）與送風狀態點（O’點）含濕量差值

    Δd2=3.5-1.9=1.6(g/kg)

    Δd2>Δd1     ∴滿足除濕要求。

4、從節能的角度合理選擇轉輪除濕機

   轉輪除濕是降低空氣含濕，獲取干燥空氣常用的除濕設備。它是利用涂覆在緩慢旋轉的多孔道輪狀或環狀載體上的吸濕劑來吸附透過該轉輪的濕空氣中所含的水蒸汽分子。吸濕后的吸濕劑可在高溫下脫水再生，恢復吸濕能力。

    目前許多國產轉輪除濕機都是使用紙制氯化鋰吸濕轉輪。這種紙質吸濕轉輪剛性差、濕強度尤差，耐熱性差、使用壽命短。

    本公司設計中選用了新型的蜂窩陶瓷轉輪除濕機。***硅膠作為吸濕劑。新型除濕機由除濕、再生及控制三部分組成，其結構特點在于：再生空氣進、排風道中裝有熱量回收裝置。比不帶回收裝置的普通轉輪除濕機的實際熱回收效率高出很多，節能效果十分顯著。

5、參考文獻

1、《潔凈廠房設計規范》GB50073-2001；   

2、《空氣調節設計手冊》第二版；

3、《潔凈室施工及驗收規范》JGJ71-90 ；

4、《通風與空調工程施工及驗收規范》GBJ 50243-97；

5、甲方提供的工藝平面圖及設計要求