氣水加濕技術在空調機組中的重要性

彭傳富 王學鋒 孔 健 杜文浩 馬萬軍 楊驥飛 覃明東

氣水加濕技術在空調機組中的重要性

彭傳富 王學鋒 孔 健 杜文浩 馬萬軍 楊驥飛 覃明東

（廣西中煙工業有限責任公司柳州卷煙廠，廣西 柳州 545000）

文章針對柳州卷煙廠空調機組溫濕度不平穩，變化波動很大，溫濕度控制的精準度不夠高的問題，對空調機組進行技改，通過安裝氣水加濕器對相關空調機組溫濕度進行追蹤研究，以解決柳州卷煙廠空調機組溫濕度不平穩難調控的問題，從而得出氣水加濕技術在空調機組中的重要性。

加濕；空壓氣；溫濕度

引言

空調機組是具有對空氣進行凈化、冷卻、加熱、加濕、除濕等多種功能的綜合性空氣熱濕處理裝置，空調機組的主要作用是將準備送入空調房間的空氣進行凈化和熱濕處理，使其達到送風要求以滿足室內或車間生產空氣工藝要求。

1 加濕的基礎知識

1.1 空調加濕的重要性

空調設計規范對舒適空調和各行業生產工藝空調的濕度控制有明確要求，濕度不能滿足要求，會帶來很多不良后果。根據國際暖通界的統計分析，舒適空調的溫度為22℃～26℃，相對濕度為40%～65%的時候，生活和工作感覺最合適，工作效率最高，此時的空氣環境也對家具和裝飾有很好的保護作用。干燥的空氣，會提高空氣中粉塵的飛揚度；會提高氣管炎的發病率；會造成門窗和木制家具的干裂和變形。

1.2　濕度的幾個概念

濕度，通常用來表示空氣的干濕程度，是表示空氣中所含水汽多少的物理量。在一定的溫度下，一定體積的空氣中如果含有的水汽越少，那么就說明空氣越干燥；如果含有的水汽越多，那就說明空氣越潮濕。在工作和生活中，人們通常能感覺出最舒適的濕度是相對濕度小于70%的時候。

濕度有三種表示方法，分別是相對濕度、絕對濕度、含濕量。

絕對濕度：是單位空氣中所含水蒸氣的質量，它是大氣干濕程度一種物理表達方式，通常用1立方米內所有的水蒸氣的克數來表示[1]。由于水蒸氣的壓強隨著密度增加而增加，因此空氣絕對濕度通常可以用壓強表示。

相對濕度：空氣中實際所含水蒸氣密度和同溫度下飽和水蒸氣密度的百分比值。空氣中的干濕程度和空氣中所含的水汽量接近飽和有聯系，而與空氣中含有水蒸氣的絕對量無直接關系[2]。

含濕量：表示的是在每千克干空氣中所含有的水蒸氣的質量，它的單位是千克/千克·干空氣；相對濕度、絕對濕度和溫度這三者之間有對應關系，在溫度不變的時候，當絕對濕度越大時，相對濕度越大；反過來，當絕對濕度越小時，那么相對濕度越小，他們是正比的關系。溫度不變意味著空氣含有水蒸氣的飽和量是固定不變的，如果絕對濕度增大，就表明越接近飽和量，也從側面反映它占飽和量的百分比越大，因此它的相對溫度肯定必然越大。如果絕對濕度小，就反映出它距離飽和量就遠，占飽和量的百分比也就小，更進一步說明它的相對濕度也越小。

飽和差：在一定的溫度下，飽和水汽壓與當時實際水汽壓之間的差值。飽和差越小表示空氣越濕，飽和差越大表示空氣越干燥。

水蒸氣：簡稱“水汽”，是水的氣體形式，當水達到沸點時，水就變成水蒸氣。

1.3 加濕方式

等焓加濕：等焓加濕過程是降溫加濕的過程，在整個過程中，空氣的含濕量增加，相對濕度增大，但水再由小液滴變成水蒸氣時，吸收了空氣中的熱量，空氣溫度降低。空氣在加濕前后焓值保持不變的加濕過程，例如通過水的蒸發過程進行加濕的方式就是等焓加濕過程，濕度雖然增加，但水在蒸發的過程中吸收了熱量，顯熱減少，系統總的焓值保持不變

等溫加濕：當空氣中加入水蒸汽時，其焓和含濕量都會增加。焓的增加值是加入蒸汽的總熱量，溫度基本不變。這個過程稱為“等溫加濕”[3]。

2 氣水加濕器的構造

氣水加濕器系統主要由空壓氣管路系統、水管路系統、加電控系統、噴霧系統構成。空壓氣管路系統包括電磁閥106、手動閥101、油氣分離器102、調壓器103及提供壓縮氣體的空壓機站1，水管路系統包括過濾器201、紫外線消毒裝置202、電磁閥204、手動閥203，水管路上有保溫層，用于保溫。電控系統4控制空壓氣和水的混合，通過PLC控制，噴霧系統將霧化的水霧通過自動旋轉噴頭401噴淋在空氣中，到達增濕的效果。

1－空壓站；101－手動閥；102－油氣分離器；103－調壓器；104－壓力表；105－手動前端閥；106－電磁閥；107－手動后端閥；108－手動旁通閥；2－制冷站；201－過濾器；202－紫外線消毒；203－手動前端閥；204－電磁閥；205－手動后端閥；206－手動旁通閥；4－電控系統；401－自動旋轉噴頭。

氣水加濕器工作原理：空壓氣來自空壓氣站1，油氣分離器102與引入的空壓氣之間連接有氣體調節閥101，油氣分離器102連接調壓器103，調壓器103連接手動閥105，手動前端閥105連接電磁閥106，電磁閥106連接手后端動閥107，手動后端閥107與電控系統4相連，手動旁通閥108用于電磁閥損壞情況下臨時使用。

水管路系統上有過濾器201、紫外線消毒裝置202、手動前端閥203；電磁閥204；手動后端閥205；手動旁通閥206。

當空調指標濕度低于標準值時，制冷站2的冷凍水經過濾器201過濾，經過過濾的冷凍水經過紫外線消毒202，經過紫外線消毒202的冷凍水通過手動前端閥203、電磁閥204、手動后端閥205進入電控系統4，在和空壓氣混合加壓之后，由自動旋轉噴頭401形成噴霧之后，噴霧在氣流中蒸發加濕，從而降低了氣流的溫度，增加了濕度，實現等焓冷卻加濕。

該氣水加濕器適合卷煙廠空調機組的加濕，首先空壓氣、冷凍水都是現有的能源，利用現有的能源，非常方便。其次制冷站的冷凍水是經過軟水器處理的純凈水，溫度低，無雜質，不用再經過特殊處理，不用擔心噴嘴結垢問題的發生。

3 氣水加濕技術

3.1 氣水加濕技術的含義

氣水加濕技術是采用流體力學的理論，通過壓縮空氣作為動力，通過空化效應對水進行有效的霧化，霧化為5～30 μm的水霧。顆粒化性能優越。當粒徑和流量分布保持一定時，可以增加噴霧流量的調整范圍。與同一水量的一流噴嘴相比，異物通過直徑大，可以有效防止堵塞[4]。

3.2 氣水加濕技術的原理

工作性能優越，霧化顆粒最小，意味著蒸發效率最高，節能最多。對于一定的空氣條件，霧化顆粒的大小決定了水的蒸發速度，小霧蒸發速度快，大霧蒸發速度慢得多，甚至不蒸發。單位噴水量蒸發的水越多，節能越多。由于二流體的高效霧化顆粒非常小，蒸發長度越短。在空調機組的集中霧化加濕系統中，其運行設備也是最干燥的，可以有效保護運行設備免受侵蝕。加濕、冷卻、高效、節能[5]。當小水霧進入溫暖干燥的氣流或空間時，水霧不加熱就會蒸發，即蒸發加濕。冷卻空氣也可以在加濕過程中發揮作用。由于水霧蒸發時沒有加熱，冷卻效果直接與蒸發水量成正比，即焓冷卻和加濕。實踐證明，空氣干球溫度每降低2℃，能耗可降低10%左右。有效利用內熱增加廢熱，能耗比蒸汽加濕降低90%。目前使用的氣水混合二流體噴霧加濕系統不需要排出熱回風，而是使用其熱蒸發水，也不需要能使水沸騰，這樣不僅達到加濕的目的，而且冷卻回風，在卷煙廠，特別是在過渡季節，不啟動制冷設備冷卻，節能可觀[6]。

3.3 氣水加濕技術的注意事項

為保證裝置的正常工作，應保證供氣系統的供氣容量超過總容量的1.2倍，供氣壓力0.7 MPa，壓縮空氣必須干凈、無油、無水（滿足人體呼吸），供氣管道上應裝有過濾精度為5 μm的空氣過濾器，并保證供水系統容量超過總容量的1.2倍，水溫在1 ℃～40 ℃之間，壓力在0.3～0.5 MPa之間[7]。

氣水混合加濕系統可以使用潔凈軟化水或者純水（如果采用自來水可能會導致噴頭出現結垢現象）。供水管路上必須安裝過濾器。氣水混合加濕在出風側安裝有水霧分離器（即擋水濕簾）將未氣化的水滴分離出來，防止水滴漂入空調其他功能段內，水霧分離器采用進口專用尼龍擋水板，用特種尼龍纖維3D無序紡織技術，厚度為6 mm，風阻為50 Pa（風速為2.8 m/s時），擋水效果＞99.5%，具有對極小霧滴分離徹底、風阻小、強度高、易清洗、可反復使用等特點，使用壽命不低于3年，模塊化設計，方便清理更換[8]。

4 氣水加濕技術的優越性

柳州卷煙廠溫度控制范圍為24℃～26℃，濕度控制范圍為57%～63%，在這個范圍之內均為達標。以空調機組KJ1、KJ2、KJ3、KJ4為例，統計安裝氣水加濕器后的空調溫濕度達標率，以圖2為例；統計未安裝氣水加濕器空調的溫濕度達標率，以圖3為例。

圖2 安裝氣水加濕器的空調機組溫濕度達標率

圖3 未安裝氣水加濕器的空調機組溫濕度達標率

在對比兩個統計表之后，得出結論：安裝氣水加濕器之后，空調機組溫濕度達標率比未安裝之前提高。

5 氣水混合加濕器的維護

5.1 氣水加濕技術的檢修

（1）每日：檢查水路、氣路是否泄漏。

（2）每周：檢查壓縮空氣壓力。檢查供水壓力檢查噴嘴是否有滴水現象。如有，必須重新設置時間繼電器的清洗周期和停機延時周期。

（3）每年2次：檢查濕度傳感器或控制器并重新校正。

5.2 氣水加濕技術的清洗

（1）保證了系統的正常運轉，建議每個月進行一次加濕系統的清潔，清洗壓縮空氣管路的過濾器和水管路的過濾器，過濾器不符合使用標準，可以進行更換。

（2）噴霧式噴頭：每年拆下和清潔噴嘴，利用硅樹脂潤滑O型圈，如有需要應及時更換。

（3）氣路和水路：氣路和水路每年應排空一次，以清除臟物和沉淀物。

（4）壓力調節器和電磁閥：每年打開清潔，以去除碎屑和沉淀物。

氣水混合加濕器常見故障及排除方法見表1。

表1 氣水混合加濕器常見故障及排除方法

故障現象故障原因排除方法 濕度低于設定范圍加濕器選型過小或霧化噴嘴安裝位置不符合要求檢查氣水加濕器選型是否合適 壓縮空氣壓力過低檢查氣壓是否在300 kPa之上 水壓過低檢查水壓是否大于100 kPa 霧粒太大氣水比例不正確設置正確的氣水比例 只有空壓氣從噴嘴噴出進水閥關閉打開進水閥 水管路發生堵塞對水管路進行清洗 水管路過濾器發生堵塞對水管路的過濾器進行清洗 噴嘴蓋發生了堵塞對噴嘴蓋進行清洗 系統設置不正確調節系統 水壓達到高值，未被控制水壓調節器積垢清洗水壓調節器 沒有氣時，霧化噴嘴產出噴霧氣路水路連接顛倒核對霧化頭上的標記，糾正連接

6 結束語

經技術人員對設備進行跟蹤與統計，柳州卷煙廠空調機組采用氣水加濕技術之后，空調機組溫度達標率由原來的97.60%上升到100%，濕度達標率由原來的95.08%上升到99.98%，柳州卷煙廠空調溫濕度的控制精確度和響應速度顯著提高，新空調各項性能均得到有效提高。與舊空調每小時耗電量相對比，柳州卷煙廠單臺空調每小時耗電量可降低15%，預計每年可節電能約5萬千瓦時，每年約節約電費8萬元，節能降耗增效可觀。

[1]張秋梅. 阜新市玉龍湖的被動式設計研究[D]. 阜新: 遼寧工程技術大學，2017.

[2]馮瑩靚. 基于高分子濕敏電阻的多種接口傳感器的研究[D]. 長春: 吉林大學，2013.

[3]陳招華. 區域精密對流層延遲建模[D]. 長沙: 中南大學，2010.

[4]寧守慶. 新型節能工業加濕器在煙草行業的應用[J]. 設備管理與維修，2011(S1): 146-147.

[5]徐國慶，孫自松，張貴智. 淺析涂裝車間氣水混合噴霧潔凈加濕系統[J]. 現代涂料與涂裝，2016，19(10): 67-69.

[6]姚春波，弓培林，郭建珠，等. 基于渦旋效應的霧化噴頭及其在選煤廠的應用[J]. 煤炭工程，2021，53(9): 154-159.

[7]蔡君巍，尚昆，楊川. 卷煙廠空調機組氣水加濕器的改進與應用[J]. 山東工業技術，2016(19): 197，196.

[8]張繼東. 氣水混合加濕系統開發的經濟效益分析[J]. 科技信息，2010(3): 749.

Importance of Air Water Humidification Technology in Air Conditioning Units

In view of the problems of unstable temperature and humidity of the air conditioning unit in Liuzhou Cigarette Factory, with great variation and fluctuation, the precision of temperature and humidity control is not high enough, the paper carries out technical reform on the air conditioning unit, and studies the temperature and humidity of the relevant air conditioning unit by installing the air-water humidifier, so as to solve the problem of unstable temperature and humidity of the air conditioning unit in Liuzhou Cigarette Factory and difficult regulation. Thus the importance of air water humidification technology in air conditioning units is obtained.

humidification; air compressor; temperature and humidity

TU83

A

1008-1151(2023)07-0092-03

2022-11-22

彭傳富（1975－），男，廣西中煙工業有限責任公司柳州卷煙廠機修鉗工技師，研究方向為通用機械設備維護、維修、管理。

王學鋒（1996－），男，廣西中煙工業有限責任公司柳州卷煙廠助理工程師，研究方向卷煙廠工藝研究。