室外环境对新型水冷纺织空调的影响

马靖恺，朱 哲，高源洁，陈 悟

室外环境对新型水冷纺织空调的影响

马靖恺，朱 哲，高源洁，陈 悟*

（武汉纺织大学 先进纺纱织造及清洁生产国家地方联合工程实验室，湖北 武汉 430200）

基于纺织车间的特殊环境和要求，设计出一套新型水冷纺织空调，在实验室中安装试用，探究不同外界环境条件下对其工作情况的影响，从而为纺织企业技术推广提供理论依据和成熟的工艺。本文将室外环境分成五个类别，得到多组相应数据。在高温高湿条件下，该空调系统制冷加湿效果不明显，但是基本满足人体舒适度要求并匹配纺织品生产所需要的工艺条件；在高温低湿条件下，该空调系统制冷加湿效果明显；在低温高湿条件下，由于设备发热温度可维持在人体和产品的舒适区，相对湿度能达到纺织产品的工艺要求；在低温低湿条件下，室内温度存在一定的上升，相对湿度区间跨度较大，能匹配大多数纺织工序所需工艺要求；正常温湿度条件下，该空调系统存在较强的降温以及加湿效果，能满足纺织品生产的工艺要求。

水冷纺织空调；室外环境；温度；相对湿度

纺织生产过程中，各种纤维在不同温度和相对湿度条件下，它们的理化性质将产生不同程度的变化，影响纺织各道工序的生产状况，如果温湿度控制不好，将会使生产状况恶化而直接影响半制品和成品的产量和质量[1]。为了保证纺织车间的空调系统具有除尘、恒温和恒湿功能，同时满足生产和人体健康舒适要求，我们从喷淋室结构和送回风方式着手设计了新型水冷纺织空调。由于纺织空调实际使用过程中需要适当补充室外新风，而受室外温湿度的影响，因此，探究室外环境对于新型水冷纺织空调的影响，有重大意义。本论文利用实验室已安装中试水冷空调系统，探究不同外界环境条件下对其温湿度影响，从而为企业技术推广提供理论依据和成熟的工艺。

1 新型水冷纺织空调系统简介

纺织厂的空调系统设计中，为了提高喷水室的热湿交换效率同时降低能耗，空调系统的结构、空气分配系统以及空调系统的节能运行是设计时的三个要点。目前纺织空调设计过程中的主要节能设计思路：选用高效冷源和节能设备，合理确定车间环境标准及气流组织，强化空气热湿处理效果, 采用热能转移技术，应用自动控制技术等[2]。

我国纺织空调系统改造发展历史经历了以下四个过程：空调室设备的更新换代、冷源利用的多元化、生产车间的气流组织以及能源的合理利用和节约[3]。本文中，从空调室结构和空气分配系统着手，依据热物理学和流体力学，将风机、水泵、喷头、挡水板、送回风室、送回风管道等设备和部件有机结合，达到最佳工作状态，从而创造出符合条件的工作环境。

1-调节风阀，2-风机变频器，3-风机，4-喷淋室，5-水泵，6-水泵变频器，7-出风口，8-回风过滤器

图1为纺织空调工艺流程图，新风与回风混合后在喷淋室中进行热湿处理，在风机的作用下送到出风口，在空调区域产生作用后被回风口吸收，继续进行循环，其中通过调节风机变频器和水泵变频器来调节出风的状态参数。从车间设计计算温度取值、冷负荷计算、冷热源和空调设备的选用、风系统设计、空调水系统设计、车间温湿度调控等, 对纺织空调系统的节能设计[4]。

如图2所示，该新型水冷纺织空调结构分为进风室、增压室、交换室、减压室以及平衡室。对每个单元进行精准设计，最大限度的减少风阻、增加汽化量、提高汽化效率，进而有效提高热交换和湿交换效率。进风室将回风与新风混合后通过压入式轴流风机送入增压室，增压室将气流整理后送入交换室，交换室通过喷淋水洗涤和汽化，对车间的脏、热、干进行净、冷、湿洗涤和交换后送入减压室，最后，平衡室将恒温、恒湿的洁净空气均匀送入所需的工作区域。

在实验室中我们按比例搭建了新型水冷纺织空调，整体长4700mm，宽1050mm，高1450mm。采用压入式风机，功率：1.5kw，转速2800r/min，流量：7101-9552m³/h。水泵为离心泵，功率：0.55kw，转速：2900r/min，流量：6m³/h，扬程：13m。喷排形式采用顺喷，挡水板为W型波纹式。

1-进风室，2-增压室，3-交换室，4-减压室，5-平衡室

2 室外不同环境下的实验数据分析

我们在实验室按比例搭建了新型水冷纺织空调，以此来探究各种因素对于它工作的影响。实验室内的主要热源为额定功率为3.5kw的TL1200管式炉（额定温度为1150℃）。实验室地点在武汉市，因此，我们根据武汉市全年室内外空气计算参数将室外环境分成5大类别：

（1）高温高湿（T≥30℃，φ≥70%）；

（2）高温低湿（T≥30℃，φ＜45%）；

（3）低温高湿（T＜10℃，φ≥70%）；

（4）低温低湿（T＜10℃，φ＜45%）；

（5）常见温湿度范围（10℃＜T≤30℃，45%＜φ≤70%）。

实验时，管式炉处于额定工作状态，对风机和水泵的频率进行规律变换，待空调换气次数足够多，实验室空气状态稳定后进行数据的采集，并对数据进行方差和平均值处理。

2.1 室外高温高湿条件下实验数据

如表1所示，当风机20hz不变，室内最低平均温度较室外降低了2.2℃，室内相对湿度较室外最大提高10.4%；当风机30hz不变，室内最低平均温度较室外降低了3.3℃，室内相对湿度较室外最大提高10.8%；当风机40hz不变，室内最低平均温度较室外降低了1.4℃，室内相对湿度较室外最大提高10.6%。

室外的高温高湿导致室内初始温度和相对湿度较高，在这种环境下，新型水冷纺织空调制冷加湿效果虽然不明显，但是基本能满足人体的舒适度要求以及很好的匹配纺织品生产所需要的工艺条件。

表1 新型水冷纺织空调系统在高温高湿环境下对温湿度调节

2.2 室外高温低湿条件下实验数据

如表2所示，当风机20hz不变，室内最低平均温度较室外降低了3.4℃，室内相对湿度较室外最大提高38.5%；当风机30hz不变，室内最低平均温度较室外降低了4.6℃，室内相对湿度较室外最大提高46.3%；当风机40hz不变，室内最低平均温度较室外降低了5.2℃，室内相对湿度较室外相对湿度最大提高50.5%。

室外高温低湿的情况，热湿交换过程为：水吸收空气的显热使空气降温, 同时蒸发产生的水蒸气又回到空气中使空气的湿度增加[5]。所以实验室初始相对湿度低，更利于制冷加湿过程的进行。

表2 新型水冷纺织空调系统在高温低湿环境下对温湿度调节

2.3 室外低温高湿条件下实验数据

如表3所示，当风机20hz不变，室内最高平均温度较室外上升了6.0℃，室内相对湿度较室外降低了2.8%；当风机30hz不变，室内最高平均温度较室外上升了3.6℃，室内相对湿度较室外最大提高8.2%；当风机40hz不变，室内最高平均温度较室外上升了3.4℃，室内相对湿度较室外最大提高9.3%。

如上所述，实验室室内温度高于室外温度，并且随着水泵频率增加呈现一个上升趋势，是由于风机存在发热的情况以及实验室的管式炉工作发热导致，即使在室外温度较低的冬季，利用设备电机的发热，温度范围也可以维持人体和产品的舒适区，相对湿度控制范围也能达到纺织产品的工艺要求。

表3 新型水冷纺织空调系统在低温高湿环境下对温湿度调节

2.4 室外低温低湿条件下实验数据

如表4所示，室外低温情况下室内温度也存在一定的上升，相对湿度区间跨度很大，能匹配大多数纺织工序所需工艺要求。

表4 新型水冷纺织空调系统在低温低湿环境下对温湿度调节

2.5 室外常见温湿度范围条件下实验数据

表5 新型水冷纺织空调系统在常见环境下对温湿度调节

如表5所示，当风机20hz不变，室内最低平均温度较室外降低了5.1℃，室内最高相对湿度较室外降低了12.5%；当风机30hz不变，室内最低平均温度较室外降低了5.4℃，室内最高相对湿度较室外提高了19.2%；当风机40hz不变，室内最低平均温度较室外降低了5.3℃，室内最高相对湿度较室外提高了25.3%。

室外正常温湿度的情况，如春秋、初夏等，一年大部分时间室外温湿度维持在这个范围，新型纺织空调存在较强的降温以及加湿效果，能满足纺织品生产的工艺要求。

3 结论与展望

本文的新型水冷纺织空调是一种具有特定空调室结构的纺织空调，采用上送上回的送回风方式，可以根据厂房生产设备的布局布置风口。通过实验，证明了新型水冷纺织空调在各种工况下都能满足纺织品生产所需要的工艺条件。整个空调系统只有一个风机和两台水泵（其中一个备用），耗电量和耗水量大幅度降低，运行成本相对较低。此外，新型水冷纺织空调系统可准确的将湿冷空气送入工艺区，保证纤维的回潮率，提高产品的质量和产量，后期我们还会探究不同温湿度与纺织产品的回潮率、比电阻之间的关系。探究室外环境对新型水冷纺织空调的影响，为实现新型水冷纺织空调的自动控制提供数据支持。目前该空调系统已在多个毛纺车间投入使用，为纺织空调领域的发展提供了新思路。

[1] 严立三, 陈建华. 纺织厂空调与除尘（第2版）[M]. 北京:中国纺织出版社, 2009. 1.

[2] 杨瑞梁, 周义德, 楚建保. 节能型纺织企业空调设计思路探讨[J]. 上海纺织科技, 2009, 37(06):56-58.

[3] 辛智信. 我国纺织空调系统的改造和发展[J]. 棉纺织技术, 2001, (06):11-14.

[4] 李晓英. 纺织车间空调系统节能设计的探讨[J]. 上海纺织科技, 2010, 38(03):55-57.

[5] 曾艳. 蒸发冷却空调技术初探[J]. 内蒙古科技与经济, 2013, (09):119-120+122.

Influence of Outdoor Environment on New Water-cooled Textile Air Conditioning

MA Jing-kai, ZHU Zhe, GAO Yuan-jie, CHEN Wu

(National Local Joint Engineering Laboratory for Advanced Textile Processing and Clean Production, Wuhan Textile University, Wuhan Hubei 430200, China)

This paper designs a new type of water-cooled textile air conditioner based on the textile workshop and installs it in the laboratory to explore the influence of different external environmental conditions on its working conditions, so as to provide a theoretical basis and mature technology for enterprise technology promotion. In this paper, the outdoor environment is divided into five categories, and multiple sets of corresponding data are obtained. Under the conditions of high temperature and humidity, the cooling and humidification effect of the air conditioning system is not obvious, but it basically meets the requirements of human comfort and matches the process conditions required for textile production; Under the conditions of high temperature and low humidity, the cooling and humidification effect of the air-conditioning system is obvious; Under the conditions of low temperature and high humidity, since the heating temperature of the equipment can be maintained in the comfort zone of the human body and the product, the relative humidity can meet the technological requirements of textile products; Under low-temperature and low-humidity conditions, there is a certain increase in indoor temperature, and the relative humidity range is relatively large, which can match the process requirements of most textile processes; Under normal temperature and humidity conditions, the air-conditioning system has a strong cooling and humidifying effect, which can meet the technological requirements of textile production.

Water-cooled textile air conditioner；Outdoor environment；Temperature；Relative humidity

陈悟（1968-），男，教授，研究方向：先进纺织加工理论与清洁生产技术.

TS108.6+1

A

2095－414X(2021)03－0007－05