某裝配車間空調箱運行實測分析

■ 張 翊 Zhang Yi

1 工程概況

某總裝配車間為單層全鋼結構生產廠房，采用集中式單風道低速空調系統。空調用冷、熱水來自冷凍站，采用雙管系統；用于控制室內相對濕度的熱水來自室外管網，亦采用雙管系統。

總裝配車間設計冷量為7.5MW，熱量為2.5MW，用于濕度控制的后加熱為1.63MW。冷凍水的供水設計溫度為7℃，回水為12℃；熱水供水設計溫度為55℃，回水為45℃；用于濕度控制的熱水供水溫度為120℃，回水溫度為70℃。車間室內空調設計參數為：空氣干球溫度18～28℃，相對濕度要求≤65%。

空調機房原來設置22臺組合式空調箱，擴建后增加了空調面積，又增設了6臺組合式空調箱。經調查，增設的6臺空調箱接在原有的總裝配空調水系統上，即將原來的22臺空調箱供水量分配給現有的28臺空調箱。

按原來7.5MW供冷量Q，溫差Δt=5℃來計算，可知在設計工況下，將各參數帶入公式Q=1.163L·Δt[1]，計算得總裝配車間的冷水流量L=1 289m3/h。

新增加的6臺空調箱規格為：①2臺83 000m3/h，供冷量約為482kW；②4臺110 000m3/h，供冷量約為640kW。增加的6臺空調箱的冷水管接在原有22臺空調箱的冷水總管上（即從原有22臺空調箱的冷水系統中分出部分流量）。

2 空調箱性能及車間內溫濕度實測

組合式空調箱是一種體積較大的空氣處理末端裝置，主要由混合裝置、過濾器、冷熱水盤管、風機、加濕器等功能段構成， 主要通過利用外部冷熱源設備供給的冷水、熱水或蒸汽來調節室內空氣的溫濕度。文獻[2]將組合式空調箱的技術要求、檢驗規則等細節納入其中，使得我國空調機組品種規格及技術性能標準均有章可循。

2.1 空調箱風量測試

筆者對廠房現有的28臺空調箱風量進行實測[3]，實測風量與額定風量見表1。

實測結果表明，空調箱的實測風量普遍比額定風量偏大。

2.2 空調箱換熱性能測試

(1)以KT-7空調箱為測試對象，其清洗前測試參數見表2。

(2)以KT-10空調箱為測試對象，清洗后，總裝配車間的空調箱性能參數見表3。可以看出，清洗后的KT-10空調箱的除濕量提高2.85 g/kg干空氣。

2.3 車間內空調區域溫濕度測試

在空調系統及生產正常運行工況下，于2016年7月某日14∶30~14∶50時間段，測得總裝配車間室內工作區空氣干球溫度平均值為27.3℃，相對濕度68.9%（8個均布測點平均）。當時冷水的供水溫度為7.3℃，KT-7空調箱回水溫度為14.4℃，總回水管的溫度為14.9℃，溫差分別為7.1℃和7.6℃。同時，測得當時的室外空氣干球溫度為34.5℃，相對濕度為56.2%。

結果表明：在總水量不增加的情況下，空調供回水溫差增大，回水溫度由設計工況的12℃提高到了14.4℃，車間內溫度達到設計要求，濕度超過65%的設計要求。

表1 空調箱風量實測值與額定值

表2 總裝配車間空調箱換熱性能測試

表3 總裝配車間空調箱換熱性能測試

3 影響空調箱性能的因素分析

空調箱的性能分析包括：①冷水流量不變而風量變化時，空調箱的冷量、空氣處理狀態、除濕量等的變化趨勢；②風量不變而水流量時，空調箱冷量、空氣處理狀態、除濕量等的變化趨勢[4]。

本文以現場一臺60 000m3/h的空調箱為對象進行分析，6排管，片距為2.54mm，迎風面積采用FSZKW60-Z的尺寸，額定冷水流量為60m3/h，風量變化范圍在40 000～100 000 m3/h。進風干球溫度27℃，進風濕球溫度為19.5℃，進風含濕量為11.08g/kg，進風焓值為33.5kJ/kg。利用表冷器的設計、校核計算軟件，進行計算分析[5]。

3.1 風量變化時，空調箱性能參數分析

當水量一定（60m3/h），風量變化范圍為40 000～100 000 m3/h時，同空調箱冷量、出風含濕量、出風焓值、進出風含濕量差和進出風焓差隨風量變化曲線分別見圖1～ 5。

由此可知，在一定水量的條件下，增大風量可提高供冷量，但風量增大后使得空調箱除濕能力有所降低。

3.2 水量變化時空調箱性能參數分析

若風量不變（60 000m3/h），水量變化范圍為30～90m3/h時，冷量與水量變化關系見圖6、7。

由此可知，在一定風量條件下，空調箱的冷卻除濕能力隨供水量的增加而增加，且增加的幅度隨水量的不斷增大有所趨緩。

圖1 空調箱冷量隨風量變化曲線

圖2 空調箱出風含濕量隨風量變化曲線

圖3 空調箱出風焓值隨風量變化曲線

圖4 空調箱進出風含濕量差隨風量變化曲線

圖5 空調箱進出風焓差隨風量變化曲線

圖6 空調箱冷量隨水量變化曲線

4 運行合理化建議

該總裝配車間改造在沒有增加冷水供應的前提下，增加了空調箱數量，實測空調箱進出口冷水溫差大于7℃，溫差較大而流量過小。實測廠房內空調區域溫度能夠滿足作業要求，但濕度略有偏高。本案例中，水量下降，實測風量大于額定風量是造成空調機組除濕能力下降的主要原因。建議在源頭上增加冷水供應；若受到場地和冷熱源投資因素的的制約，短期內無法增加供應，則建議在一定范圍內適當降低空調箱風量，起到增加除濕效果的作用。

圖7 空調箱出風含濕量隨水量變化曲線

5 結語

空調箱的風量大，對于空氣側的換熱是有利的，但是也會帶來相應的問題：①表冷器的迎面風速過高，會使部分冷凝水又被帶入空氣中，增加空氣的濕度，這不利于空調區域的濕度控制；②在等于或小于額定水流量的情況下，空調箱的風量過大會使空調送風溫度升高，這不利于室內空氣參數的控制；③空調箱在風速增大到一定程度，總除濕量呈下降趨勢，這可能會使得室內空氣的相對濕度增加。因此，設定空調箱的合理風量對于系統的正常運行是必要的。可以用風閥、風機變頻等手段調節風量等來進行控制，風閥的調節可以結合風機的電流對應風量的特性開展。

[1]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M].北京：中國建筑工業出版社,2008.

[2]GB/T 14294—93 組合式空調機組[S].

[3]王長慶,李欣.某廠空調系統運行的測試與調試[J].能源技術 ,2008,29(3)：167-169.

[4]劉剛,劉華清.組合式空調機組現狀與節能研究[J].東華大學學報（自然科學版）, 2003, 29(4)：28-31.

[5]張麗,黃虎,宮金珠等.適于表冷器校核計算的分布參數模型及實驗驗證[J].建筑熱能通風空調,2009,28(5)：14-17.