噴漆室空調送風系統的經濟性分析

趙 勇

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

引言

空調送排風系統廣泛應用于現代汽車涂裝生產線，送排風系統是涂裝噴漆室耗能最大的設備系統，占涂裝車間總能耗的40%以上。噴漆室空調采用頂部送風、底部排風的結構方式，可提供適當溫度、濕度、潔凈度的噴漆環境。

引入循環風空調送風，將手工噴漆區域的一部分風量送到機器人自動噴涂段，因循環風的溫濕度較室外環境的溫濕度相對接近工作環境要求。因此，可以更大程度的降低自動段送風加熱制冷量，以達到節能降耗的目的。

1 噴漆室設備的基本結構

1.1 噴漆室設備的構成

噴漆室按設備布置，從上至下大致分為三部分：上部均壓室，包括動壓室、靜壓室等送風裝置；中部噴漆室作業區，包括作業室體、照明等；下部漆霧處理設施，包括漆霧捕捉裝置等。

典型噴漆室結構，附圖1：

圖1 噴漆室結構示意圖

（1）動壓室：設在靜壓室的上部，功能是將來自空調的送風進一步過濾，并均勻分配給靜壓室；

（2）靜壓室：靜壓室設在噴漆室的上部，動壓室下方，功能是將動壓室配送的風量再次均分，以便在噴漆室內形成更為均勻的層流；

（3）送風裝置： 空調送風裝置一般安裝在噴漆室頂部上方，風送至噴漆室動壓室，為保證送風均勻，可多設幾個送風口，每個送風口設置一個調節風閥；

（4）排風裝置：一般由漆霧捕捉裝置、通風機等組成。

2 噴漆室新風空調與循環風空調設備安裝一次性投入

2.1 新風空調設備功能段組成（色漆手工段送風空調）

見附圖2：進風——初效——表冷——蒸汽加熱——噴淋加濕——中間——消音——中間——中效——出風。

圖2 新風空調功能段組成

2.2 循環風空調（自動噴涂段送風空調）的功能段組成

見附圖3，相對新風空調而言比較簡單，主要功能段包括：

圖3 循環風空調功能段組成

進風－漆霧過濾（采用漆霧氈）－初效－中效－表冷－蒸汽加熱－出風－風機（外置）。

2.2.1 對比新風空調

循環風空調功能段配置減少了加濕段、消音段，因風機外置，空調室體總長度少了7米。

（1）噴淋加濕段：噴淋采用高效節能霧式噴淋系統，前級設置均風板，后級設置鋁合金擋水板，噴嘴采用節能霧式噴淋防濺式噴嘴，噴射角度為180度，加濕噴嘴采用雙排對噴結構，每排噴嘴均采用點陣布置[1]。

（2）消聲段：根據噪音限值要求，設置消音器。消音器面板采用具有較好防腐性的鍍鋅孔板。消音段前后設有檢修門以便清潔。消音段減噪量≥15dB（A），保證出口噪聲≤80dB（A）。

2.2.2 對比新風空調

循環風空調多出進風管（SUS304L，δ1.5，2套1800mm*1100mm風管共40米，1套1400mm*1000mm風管共25米）。

結論：通過循環風空調與新風空調的對比，循環風空調少了兩個功能段，多出了部分不銹鋼風管，得出結論一次性投入，兩者成本相差不大（調研設計院及相關廠家）。

3 噴漆室空調設備運營成本分析

3.1 熱負荷計算

3.1.1 送風空氣溫濕度的調節

夏季室外空氣溫度高于工藝溫度需求，因此需要通過表冷降溫的手段來調節送風空氣的溫濕度，送風空氣在露點溫度下不能滿足工藝要求，因此需要通過加熱段來進一步調整送風空氣的溫濕度至工藝需求。夏季通過表冷段在含濕量和氣壓不變的前提下將空氣冷卻至露點溫度，空氣濕度飽和后繼續除濕至工藝環境的含濕量，再通過蒸汽加熱等含濕量、增焓加熱、降濕度至工藝要求溫濕度。

冬季室外空氣溫度低于工藝溫度需求，濕度低于工藝濕度需求，因此需要通過加熱的手段來調節送風空氣的溫度，調整溫度的同時，空氣濕度下降，因此需要通過噴淋加濕的手段來進一步調整送風空氣的溫濕度至工藝需求。冬季通過一次加熱段在含濕量不變的前提下加熱至工藝環境的焓值，然后通過噴淋加濕等焓加濕、降溫至工藝要求溫濕度。

3.1.2 加熱量計算

工廠選址為陜西省西安市，按照西安市年平均氣象參數，得外界空氣焓值。

表1 西安市平均氣象參數及空氣焓值

工藝控制要求：面漆室環境恒溫恒濕，溫度23±2℃，濕度65±5%。

通過空氣焓差法計算熱量（冷量）

Q：熱量（冷量）ρ：空氣密度 v：空氣流量△ I：焓差

（1）室內空氣點（色漆、清漆、中涂噴漆室內）溫度23℃，相對濕度65%，焓值為52.4 KJ/kg。

（2）外界空氣冬季平均焓值為12 KJ/kg，夏季平均焓值為60.5 KJ/kg，冬季加熱后空氣焓值為52.4 KJ/kg，夏季表冷后空氣焓值為44.8 KJ/kg。

（3）循環風空氣焓值為52.4 KJ/kg，表冷后空氣焓值為44.8 KJ/kg，加熱后空氣焓值為52.4 KJ/kg。

3.2 采用全新風空調[2]

面漆、清漆、中涂功能段全新風風量：v=v1+v2+v3+v4=156600m3/h+194400 m3/h+166300 m3/h+194400 m3/h=569100 m3/h

Q1（冬季加熱量）= ρv△ I1=1.2kg/m3×（569100m3/h÷3600）×（52.4 KJ/kg-12KJ/kg）=6386kw

Q2（夏季加熱量）=ρv△ I2=1.2kg/m3×（569100m3/h÷3600）×（60.5KJ/kg-52.4KJ/kg）=1536kw

Q3（夏季制冷量）= ρv△ I3=1.2kg/m3×（569100m3/h÷3600）×（60.5KJ/kg-44.8KJ/kg）=2978kw

3.3 采用新風空調+循環風空調

面漆、清漆、中涂手工噴涂段新風風量：v’=v1+v2+v3=156600m3/h+194400m3/h+166300m3/h =374700 m3/h

Q1新（冬季加熱量）= ρv’△ I1=1.2kg/m3×（374700m3/h÷3600）×（52.4 KJ/kg-12KJ/kg）=5046kw

Q2新（夏季加熱量）= ρv’△ I2=1.2kg/m3×（374700m3/h÷3600）×（60.5KJ/kg-52.4KJ/kg）=1012kw

Q3新（夏季制冷量）= ρv’△ I3=1.2kg/m3×（374700m3/h÷3600）×（60.5KJ/kg-44.8KJ/kg）=1960kw

面漆、清漆、中涂自動噴涂段風量：v4=194400 m3/h

Q1循（加熱量）= ρv4△ I1’=1.2kg/m3×（194400m3/h÷3600）×（52.4 KJ/kg-44.8KJ/kg）=492kw

Q2循（制冷量）= ρv4△ I2’=1.2kg/m3×（194400m3/h÷3600）×（52.4KJ/kg-44.8KJ/kg）=492kw

3.4 經濟性分析

3.4.1 夏季模式6、7、8月份，共計運行80天，20h/天

冬季模式11月～次年3月，共計運行131天，20 h/天；

蒸汽熱值為760kw/T；

動能單價：蒸汽170元/T，電0.64元/kwh；

3.4.2 采用全新風空調對比新風+循環風空調（單位時間內）

Q熱差=（6386kw+1536kw）-（5046kw+1012kw+492kw）=1372kw

Q冷差=2978kw -（1960kw+492kw）=526kw

節省蒸汽效益：1372kw÷760kw/T×211天×20h×170元/T=130萬元/年

節電效益：526kw×80天×20h×0.64元/kwh=53萬/年

結論：新風+循環風對比全新風運行（能耗）成本可降低183萬元/年。

4 結語

通過分析計算，引入循環風空調送風，對比全新風空調送風具有比較可觀的節能效益，特別是對室外環境溫濕度與面漆室工藝要求溫濕度差別較大的地區，節能效果更為顯著。