蒸發(fā)冷卻式節(jié)能凈化空調(diào)機組應(yīng)用于某細(xì)紗車間空調(diào)系統(tǒng)節(jié)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(fā)冷卻式節(jié)能凈化空調(diào)機組應(yīng)用于某細(xì)紗車間空調(diào)系統(tǒng)節(jié)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(xué)院，陜西西安 710077;2. 西安工程大學(xué)，陜西西安 710048; 3. 陜西金翼通風(fēng)科技有限公司，陜西咸陽 712000）

利用蒸發(fā)冷卻式節(jié)能凈化空調(diào)機組中的立管式間接蒸發(fā)冷卻器、流體動力式噴水室及節(jié)能翼型送風(fēng)機，對某6720錠產(chǎn)量的細(xì)紗車間空調(diào)室節(jié)能改造。通過測試，在供冷季節(jié)內(nèi)，立管式間接蒸發(fā)冷卻器對車間回風(fēng)進行預(yù)冷，可節(jié)約機械制冷運行費用2.9萬元、用水量為187t。空調(diào)室動力設(shè)備節(jié)約運行費用2.3萬元，節(jié)能改造每年可節(jié)約運行費用5.2萬元。

蒸發(fā)冷卻；立管式間接蒸發(fā)冷卻器；流體動力式噴水室；節(jié)能；細(xì)紗車間

0 前言

紡織車間因送風(fēng)量大、發(fā)熱量高、空氣含塵濃度高，使得工藝空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷較大，能耗高，換熱器及噴嘴易堵，給實際的生產(chǎn)及運行帶來諸多不便。另一方面，傳統(tǒng)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(huán)境，紡織企業(yè)面臨改善工人工作環(huán)境與節(jié)能減排兩難的問題[1-3]。因此，在國家節(jié)能減排政策驅(qū)使下，在能源與環(huán)境持續(xù)熱點的時代背景下， 西安工程大學(xué)與陜西金翼通風(fēng)科技有限公司建立產(chǎn)學(xué)研合作關(guān)系，實現(xiàn)理論與實際的密切結(jié)合，共同推進蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)在紡織企業(yè)的應(yīng)用，聯(lián)合開發(fā)了具有國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)的蒸發(fā)冷卻式節(jié)能凈化空調(diào)機組（國家專利“一種紡織蒸發(fā)式節(jié)能凈化空調(diào)裝置”已授權(quán)），機組實物如圖1所示。該機組主要由立管式間接蒸發(fā)冷卻器、流體動力式噴水室以及節(jié)能翼型送風(fēng)機組成，空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)了間接+直接兩級蒸發(fā)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(xì)紗車間采用該機組的立管式間接蒸發(fā)冷卻器、流體動力式噴水室及送風(fēng)機，對車間原有空調(diào)系統(tǒng)進行節(jié)能改造，現(xiàn)對改造后的節(jié)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(fā)冷卻式節(jié)能凈化空調(diào)機組

1 工程概況

該紡紗車間為一生產(chǎn)實驗室，主要針對細(xì)紗生產(chǎn)，試驗不同的車間溫濕度對紗線產(chǎn)品的影響。實驗室紗線生產(chǎn)規(guī)模為6720錠，原空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量為7萬m3/h。該改造具體為，在回風(fēng)閥處安裝立管式間接蒸發(fā)冷卻器，對車間回風(fēng)進行預(yù)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(diào)室送回風(fēng)機更換為節(jié)能翼型送風(fēng)機[4-6]。更改后空調(diào)室布置如圖2—圖4，動力設(shè)備參數(shù)如表1所示。

圖2 改造后空調(diào)室布置圖

圖3 立管式間接蒸發(fā)冷卻器

圖4 流體動力式噴水室噴淋效果

表1 改造后空調(diào)室動力設(shè)備參數(shù)表

2 空調(diào)系統(tǒng)改造后節(jié)能效果

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

2.1 預(yù)冷回風(fēng)對冷水機組的節(jié)能效果分析

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

表2 不同風(fēng)量比、不同二次空氣濕球時立管間接蒸發(fā)冷卻器預(yù)冷溫降統(tǒng)計表

圖5 立管間接蒸發(fā)冷卻器預(yù)冷溫降隨二次/一次風(fēng)量比變化趨勢

圖6 空調(diào)室空氣處理焓濕圖

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

在風(fēng)量比為0.67工況下，處理回風(fēng)量為37930m3/h的條件下，空調(diào)系統(tǒng)空氣處理焓濕圖如圖6所示。

根據(jù)公式可得出立管式間接蒸發(fā)冷卻器預(yù)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(fā)冷卻器對回風(fēng)進行預(yù)冷，可節(jié)約冷水機組運行電功率19.8kW。根據(jù)冷水機組開啟記錄，供冷季節(jié)按80天計算（兩個半月），則立管式間接蒸發(fā)冷卻器每年供冷季節(jié)可節(jié)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(diào)室節(jié)能效果

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

表3 空調(diào)室動力設(shè)備對比表

通過抄錄兩套空調(diào)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(nèi)，各自的總耗電量，如表4所示。

表4 各空調(diào)室07.16—07.30耗電量對比

由上表可得，在相同紗錠產(chǎn)量下，改造空調(diào)室與對比空調(diào)室相比，在07.16-07.30的兩周時間內(nèi)，節(jié)省電耗5255.4 kW·h，在供冷季節(jié)的80天內(nèi)節(jié)約電耗30030 kW·h，約合運行費用23000元。同時，在供冷季節(jié)的80天內(nèi)，立管式間接蒸發(fā)冷卻器對車間回風(fēng)進行預(yù)冷，可節(jié)約冷水機組運行費用29000元，因此，經(jīng)過改造后，在整個供冷季節(jié)，該6720錠細(xì)紗車間空調(diào)室每年可節(jié)約運行費用52000元。

2.3 耗水量測試

加裝立管式間接蒸發(fā)冷卻器，因此空調(diào)室耗水量有所增加。由于立管式間接蒸發(fā)冷卻器循環(huán)水的布水系統(tǒng)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(jù)差值及二次風(fēng)量來計算的方法。在測試工況下，立管式間接蒸發(fā)冷卻器平均耗水量為0.027kg/s，則在整個供冷季節(jié)的80天內(nèi)，立管式間接蒸發(fā)冷卻器用水量為187噸[7][8]。

3 小結(jié)

西安工程大學(xué)與陜西金翼通風(fēng)科技有限公司通過校企產(chǎn)學(xué)研合作，聯(lián)合開發(fā)出蒸發(fā)冷卻式節(jié)能凈化空調(diào)機組。利用機組中的立管式間接蒸發(fā)冷卻管器、流體動力式噴水室及節(jié)能翼型送風(fēng)機，對某6720錠的細(xì)紗車間進行節(jié)能改造。通過測試，在供冷季節(jié)內(nèi)，立管式間接蒸發(fā)冷卻器對車間回風(fēng)進行預(yù)冷，可節(jié)約機械制冷運行費用2.9萬元，用水量為187t?？照{(diào)室動力設(shè)備節(jié)約運行費用2.3萬元，節(jié)能改造每年可節(jié)約運行費用5.2萬元。

[1] 郁履方等.紡織廠空氣調(diào)節(jié)[M].中國紡織出版社，2007.

[2] 周義德.紡織空調(diào)除塵節(jié)能技術(shù).中國紡織出版社，2009.

[3] 黃 翔.紡織空調(diào)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(fā)冷卻器實驗初探[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2015,34(3)：52-55.

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

[6] 黃 翔，李 剛，等.流體動力式空調(diào)噴水室理論及靶式撞擊流噴嘴的實驗研究[J].暖通空調(diào)，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(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)手冊[M].黃v翔,武俊梅,譯.機械工業(yè)出版社,2008.

[8] 黃 翔.蒸發(fā)冷卻空調(diào)理論與應(yīng)用[M].中國建筑工業(yè)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(xué)院2016大創(chuàng)項目（2016-17）

宋祥龍（1989-），男，山東德州人，助教。