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净化工程中空调系统冷、热、加湿源的选择

作者:山东清逸净化工程公司 时间:2018-02-11 16:03:18 来源:原创

洁净空调系统和一般空调系统相比,在冷、热、加湿源的选择上是有区别的,因为洁净空调系统的温度、湿度、洁净度等参数是根据生产工艺的需要提出来的,因此在冷、热、加湿源的选择上应以满足生产工艺的需要为前提,再根据工程所在地的具体情况进行比较,选择比较经济、高效的制冷机、加热形式和加湿形式。

一、冷源的选择

冷源有电制冷冷水机组、溴化锂吸收式制冷冷水机组和天然冷源(免费冷源)。

1.电制冷冷水机组

电制冷冷水机组的压缩机有往复式(活塞式),螺杆式(分单螺杆、双螺杆),离心式(有单级离心式、三级离心式和双机头组合式),涡旋式(有单机头和多机头模块式)等。电制冷冷水机组的冷却方式分水冷和风冷两种。

选择电制冷机时要考虑工程所需的冷量、制冷机的效率等因素。电制冷机的制冷剂有多种可选择,应尽可能选择高效、环保的制冷剂。

洁净空调系统选择电制冷冷水机组时,一般情况下要求供、回水的温度为:出水温度7℃,回水温度12℃。当室内设计参数中的温度和湿度偏低时,要求冷水机组进出水的温度进行调整,出水温度由7℃调整到5℃,回水温度调整到10~12℃。要注意,当进出水温度进行调整时,制冷机的制冷量也要进行调整,出水温度低了,制冷量也降低。在选择制冷机时要适当放大制冷机的型号。

也有采用直接蒸发式制冷形式来满足室内偏低的温湿度要求的做法,就是将蒸发器直接装在空调箱里对空气进行冷却和去湿。这种做法中要注意的是,当蒸发器表面湿度低于0℃时会结霜,如果结霜就要有化霜的时间,在化霜期间空调系统的送风温度会发生变化,就不能满足室内的温湿度的要求。直接蒸发式制冷的方式只有在保证蒸发器表面不结霜的情况才可使用。还有一种情况就是洁净室经常在冬季要求供的是冷风,这是因为洁净室很少有外墙和外窗直接作为洁净室的围护结构,因此建筑造成的热负荷量很小,再加上工艺设备的发热量,形成了冬季要求供冷的情况。而采用电制冷机时,对冷却水的水温除了最高有限制外,对最低也是有限制的。一般情况是最高不超过37℃,而最低限制则各种品牌的机器要求不同,一般为13-19℃。全年运行制冷机在一年中空气湿球温度低于13~19℃的时间很长,此制冷机要启动必须要有措施,使冷却水的水温保证不低于低温限制,如将冷却水供回水管进行旁通,利用制冷机和水泵的发热量对冷却水进行加热或用蒸汽、电加热对冷却水进行加温等。

2.溴化锂吸收式制冷冷水机组

溴化锂吸收式冷水机组有燃气、燃油和利用余热、蒸汽、热水等几种形式。溴化锂吸收式冷水机组的制冷效率比较低,当工程所在地有余热可利用(如有火力发电厂的蒸汽尾气等),或者工程所在地电力资源缺乏而燃气和燃油很充沛的情况下选择溴化锂冷水机组是合适的。溴化锂吸收式冷水机组在一般情况下出水温度会比电制冷机高一点,近几年随着溴化锂吸收式制冷机制造技术的改进,出水温度也能做得较低。溴化锂吸收式制冷机要保持出水温度稳定而制冷量不下降,需要更好的维护和保养,同时在选择溴化锂吸收式冷水机组时要注意冷却水的出水温度较高,选择冷却塔时要求降温的温差较大,应该选用中温冷却塔。

3.天然冷源(免费冷源)

天然冷源适合于春秋季和冬季也需要供冷的洁净空调系统。天然冷源可以是大气,也可以是江河水、自来水和经过冷却塔冷却的循环水。当室外温度低于室内温度时,室外的空气就可以被用来减少人工制冷的冷量。室外气温越低,人工制冷的制冷量越低,甚至可以完全利用室外空气作冷源,这要做详细的计算。如果在洁净空调系统里利用室外空气作冷源,必须对室外空气进行过滤。空气过滤的成本和人工制冷的成本要进行比较,在合理的情况下,可采用室外空气作冷源,这在实践中有成功的案例当室外湿球温度较低时,用经过冷却塔的循环水作为冷源,是提供免费冷源的一种很好的方法。对全年空调运行都要提供冷媒水的系统,利用这种免费冷源可大量降低运行费用,还降低了碳排放,是个一举两得的好事。利用这种天然冷源的通常做法是将冷却塔循环的水通过板式换热器和制冷系统的冷媒水进行热交换,这样可以避免进冷却塔的水和大气接触,造成水质太差而影响制冷机的热交换器正常运行。以这种形式作为冷源可以和电制冷结合起来使用。当室外空气湿球温度不能满足冷媒水对水温的要求时,可以开启部分电制冷机,随着室外湿球温度的降低,可以逐步地将电制冷机减少运行量,直到电制冷机全部关闭。

这种形式的天然冷源(免费冷源)无论在国外还是国内都有很多成功的案例,初投资的增加很快就可以从减少的运行成本中回收。

二、热源的选择

在洁净空调系统中,热源一般有热水、蒸汽和电加热。

1.热水

热水是比较好的热源,不仅调节和管理方便,而且被处理的空气的品质也好,在洁净室内工作的人员感觉会比较舒适,对送风温度的控制也比较容易而且精度高很多。有蒸汽源的工程都将蒸汽通过板式换热器交换成热水作为加热源。以热水作为热源,水温可以取45-90℃,水温差一般取5-20℃。供水温度和温差要根据工程的实际情况来决定。如用热泵机组作为热源,它能提供的水温不会高于45℃,因此供回水的温差也就取5℃,这样就要求空调箱内加热器的加热面积要大,在空调箱这方面的初投资就增加了。如有热水锅炉或用蒸汽通过板式换热器制成热水,则水温的选择范围很大,若选择进水温度高且温差大,那空调箱内的换热器面积就选择小些。这样初投资可以减少,但对送风温度控制的精度就会相对差一些,空气的舒适度也不如低水温的好。

2.蒸汽

用蒸汽直接作为热源时,舒适度较差,管理也比较麻烦,控制温湿度的精度也较差,但它的最大优点就是初投资较省。

一般用蒸汽作为热源,在输送过程中采用的蒸汽压力比较高,因为高压输送蒸汽成本低,沿程阻力所占降压比例很小。高压蒸汽到达使用点时,根据加热器的承压要求,就近进行减压处理,然后再给加热器使用,凝结水经过疏水器进入凝结水回收管送回锅炉房。排污水要经过排污降温池处理后再排入下水管。

3.电加热

用电加热作为加热源时控制灵活、方便、精度高,节省初投资。但是,电加热的效率低,运行费用会很高,而且电是高品位能源,用电加热不符合能量梯级利用的原则。从节能的角度上电加热作为主热源是不允许的。不过在洁净空调系统中用电加热作为温湿的微调还是有必要的。

三、加湿方式

空气加湿的方式很多,有电极加湿、电热加湿、超声波加湿、湿膜加湿、高压喷雾(微雾)加湿和干蒸汽加湿等。洁净空调系统是对空气的洁净度有要求的,选择加湿方式时要考虑到不影响或少影响空气的洁净度。空调箱内的空气加湿段应设置在加热段之后,中效过滤段之前。加湿段往往是容易产生细菌的地方,生物洁净空调系统还必须要有灭菌措施。

在选择加湿方式时,若有蒸汽供应应首先考虑干蒸汽加湿的方式,最好是利用二次蒸汽来加湿。二次蒸汽就是利用锅炉房或集中供热站提供的一次蒸汽来加热纯水产生的蒸汽。这种二次蒸汽加湿不会产生对洁净度的影响。若采用电热加湿器加湿,也要采用纯水作为水源,但电极加湿是不能用纯水作为水源的。在洁净空调系统中采用其他加湿方式也应该对水质有更高的要求。

在空气焓湿图上可以看到有两种加湿过程:一种是等温加湿过程,另一种是等焓加湿过程。前面讲到的干蒸汽加湿、电热加湿、电极加湿均属等温加湿,就是使空气温度不变,焓值增加,绝对湿度和相对湿度增加;其他如湿膜加湿、高压喷雾(微雾)加湿、喷淋循环水加湿均属于等焓加湿,在处理过程中空气沿着等焓线绝对湿度和相对湿度增加,温度下降。

四、去湿方式

空气去湿的方法有冷冻去湿、转轮去湿或固体吸湿剂去湿、喷淋吸湿剂去湿、加热去湿等。采用何种方式降低空气中的含湿量应根据工程的情况而定。在空气焓湿图上看空气去湿的处理过程有两种:一种是降温去湿,是用表冷器和喷淋低温水的方法,但水温必须低于空气的露点温度才能起到去湿的作用;还有一种是等焓去湿过程,如转轮去湿,过程中空气的温度是沿等焓线上升。