纺织厂空调系统节能改造措施及应用

王海萍 金平良 李 健 上海纺织建筑设计研究院



纺织厂空调系统节能改造措施及应用

王海萍 金平良 李 健 上海纺织建筑设计研究院

摘要：以毛纺厂空调系统为例，探讨3空调室节能设计的重要性以及主要措施，包括合理选择设计参数、采用二次回风系统、合理选择回风方式以及变频调节风机水泵等。

关键词：空调室；节能；喷淋室；变频；管道阻力控制

空气调节是纺织厂必不可少的环节之一，空调用电约占纺织厂总用电量的15%～25%，是用电量较大的一部分。尤其是夏天，要同时满足车间工艺要求和工人的舒适要求，所需空调能耗量很大。在能源日益紧缺、纺织企业竞争日益激烈的今天，为响应节能减排的号召并使企业降低生产成本以获取更多利润，减少辅助用电，节约能耗，对纺织厂空调系统进行节能设计。

1 现状

由于空气温湿度与纤维的性能，如强度、伸长度、导电性、回潮率等之间有密切关系，因此纺织工艺对空气温湿度要求很高。对于毛纺厂而言，车间要求控制的温湿度范围如表1所示。

表1　室内设计参数表

现阶段纺织厂普遍采用空调室送风系统来使车间保持要求的温湿度，即在空调室内喷水，利用水滴与空气直接接触的方法来处理空气。喷水室空调系统的优点是比较灵活，只要适当改变水温就能对空气进行加热加湿或冷却减湿处理，且水与空气直接接触，热湿交换效率高；缺点是喷水室占地面积大，喷嘴所需的喷水压力较大，输水能耗大。

2 改造实例分析

以嘉兴某毛纺厂面料纺织及成品车间为例，整个车间分为纺纱与织造两部分，各设一套水喷淋空调室，为实现节能，采取以下节能措施。

（1）负荷计算

工艺设备散热量是纺织厂空调冷负荷的主要来源，如细纱机散热量约占该工段总散热量的80%～85%，梳棉、并粗工段约占55%～75%，因此根据工艺要求合理选择设备发热系数至关重要，在本次设计中，前纺段的设备发热系数为0.4～0.5，纺纱段为0.6～0.7，后纺段为0.4～0.5。整个车间分为纺纱与织造两部分，综合考虑工艺设备散热量、围护结构传热量、人体散热量和照明散热量之后得出，纺纱部分冷负荷为457 kW，织造部分冷负荷为168 kW（具体计算结果如表2所示）。所需冷量由制冷站提供，冷冻水供水温度为7℃，回水温度为12℃。

（2）采用二次回风空调系统

新风负荷在空调负荷中占有很大的比重，在一般情况下，新风量取系统送风量的10%，在满足卫生要求的同时保持车间的正压。由于车间送风量一般很大，所以已经远远满足时30 m³/人·h的卫生要求。为了使车间温湿度更加稳定从而提高产品质量，需要对除尘回风进行合理利用，同时也能大幅度降低空调能耗，达到节能的目的。

图1　二次回风空调系统

设计采用二次回风空调系统，系统图如图1所示。由图可知，室外空气H和室内空气B在喷水室前以一定比例进行混合（夏天一般为1:9），C点为一次回风后的混合状态点，混合空气经过喷水室处理之后，其状态由C点变为K1点，在将其送入车间前，再与室内回风B混合一次，使送风参数由K1变为K0点，送入车间，这时车间空气状态相应达到B点。

如果采用二次加热，则其空气状态变化如图2所示。

表2　面料纺织机成品车间负荷计算结果kW

图2　二次加热系统焓湿图

由图2可知，二次回风与二次加热系统的不同点在于二次加热系统在将空气处理到K1点之后采用再加热来使空气达到所需状态点K2，对冷却后的空气进行再加热，既多消耗制冷量，又多消耗热量。从K1点加热到K2需消耗的热量Qre。

因此，二次回风空调相比二次加热系统节约的能耗即为后者所需的再热量Qre。

（3）气流组织、地沟及空调室的布置

纺织厂的送回风方式主要有两种：上送风、侧墙回风；上送风、下回风。上送风、侧墙回风属于单风机系统，其投资和能耗均较小，但由于这种回风形式的有效范围不超过30 m，会造成气流堵塞的现象，导致车间温湿度极不均匀。上送风、下回风属于双风机系统，投资及能耗均比侧墙回风高，但这种回风形式温湿度较均匀，有助于提高产品质量。

本次设计中，织造车间面积和负荷都相对较小，采用侧墙回风的形式，针对毛纺厂的特性选用摆吸式回风过滤器过滤回风中的纤维和杂尘等，如果采用地沟回风的话，根据该空调室风量则需要选用14号轴流风机，功率为22 kW，而圆盘过滤器所需电量仅为0.55 kW，因此侧墙回风可以为该空调室节约97%的电量。纺纱车间面积和负荷较大，采用侧墙回风和地回风结合的方式：侧墙安装摆吸式回风过滤器，用于离侧墙较近的梳毛机全部回风和走锭机的部分回风的过滤；其余通过回风机和地沟回风，利用外吸式回转过滤器进行过滤，受空调室空间限制，除外吸式滤尘器（JYW-300/170）以外，加开带滤网的侧窗对地沟回风进行过滤。由于摆吸式滤尘器负担一部分回风，可以使回风机节约1/3的电量。由于地沟的距离较长，为了不使回风机的全压过大，采取地沟分两路并使地沟截面积尽可能增大以减小地沟截面风速至6.5 m/s，使回风阻力减小，以达到节能的目的。

喷淋室的喷排面积尽可能放大，纺纱空调室受空调室空间限制，控制在3.5 m/s左右，织造空调室的进风设计风速为2.2 m/s，以减小运行阻力。同时，采用低阻节能型波纹挡水板，降低挡水板前后静压差和阻力。适当扩大混凝土主风道的截面积，减小送风速度。

（4）设备选型

风机、水泵等设备都是按最大负荷选择，而实际生产中空调系统负荷随室外气象条件、开机台数、产品结构等因素变化而变化，出现峰值负荷的几率比较低，多数情况下不是以满负荷的状态运行，因此对风机、水泵运行参数的调节至关重要，只有合理调节才能使实际运行与负荷匹配，避免造成能源浪费。本设计中风机水泵均采用变频调节，以风机为例，当风量下降20%时，通过调节风机电机转速，功率可下降49%。同理，空调水泵通过变频控制使水泵电机根据实际需要调节水量，比采用调节阀控制供水量，节电可达60%以上。

3 结语

要实现空调系统的节能，必须从设计和管理运行两方面入手。在设计过程中，要合理选择负荷计算所需的各项参数，如室内设计参数、设备发热系数等；空调室设计过程中要充分考虑空气的流动特性，力求空气在流动过程简捷、均匀，避免过多转弯造成涡流损失；地沟和送风管设计过程中要控制风速，以免增大沿程阻力。总之，在设计过程中要对流道阻力、热湿交换效率和空调空气质量等进行综合考虑，优化设计。

在运行管理的过程中，要加强空调除尘设备的维修管理，使之处于最佳运行状态，如空调室挡水板堵塞，会使送风阻力加大，若提高风机转速以克服挡水板阻力则会增加电量消耗，又如回风除尘滤网不及时清理则会增大回风阻力，这些事例说明只有加强设备日常维护才能保障设备的正常连续和稳定运行，提高系统运转率；合理控制车间温湿度等。只有两方面同时着手。

Air-Conditioning System Energy Saving Renovation Measures and Application in Textile Mill

Wang Haiping, Jin Pingliang, Li Jiang
Shanghai Textile Architecture Design and Research Institute

Abstract:Based on wool mill air-conditioning system, the article discusses importance and main measures of air-conditioning chamber energy-saving design, including reasonable design parameters selection, secondary return air system application, reasonable return air mode selection and variable frequency of fans and pumps etc.

Key words:Air-conditioning Chamber, Energy-Saving, Spraying Chamber, Variable Frequency, Pipeline Resistance Control

[作者简介]

DOI:10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2016.03.010

王海萍：（1988-）女，工程师，主要从事暖通设计工作。

金平良：（1985-）男，工程师，主要从事技术经济工作。

李健：男，院长，教授级高工。主要从事纺织建筑设计技术管理工作。