浅谈纺织空调节能设计

谭兴霞，贺 晋，李淑萍

(1.青岛市公用建筑设计研究院有限公司，山东 青岛 266071；2.青岛正商置业有限公司，山东 青岛 266033)

纺织厂空调的任务是使车间的空气保持一定的温度、湿度及清洁度，是满足纺织工艺生产需要、工业卫生要求和劳动保护的必要条件。纺织车间具有装机功率大、发热大、噪声高、含尘浓度高的特点，使得其空调系统规模庞大，耗电量高，用水量大。空调的能耗约占整个企业能耗的20%～25%；用水量占到总用水量的80%[1-2]。目前市场竞争激烈，企业在提高自己产品技术含量的同时还要降低生产成本，才能在市场中立于不败之地。下面从设计角度介绍几种纺织空调切实可行的节能措施。

1 采用新型空调节能设备

1.1 采用喷雾风机的节能空调系统

对于车间发热量不大、湿度要求较高的车间，采用喷雾风机组成的节能型空调系统是切实可行的节能方法。这种系统具有“低水气比、高饱和度、小风量”的技术特点，喷雾风机雾化效果好，空气和水的热湿交换接触面显著增加，热湿效率提高，用较小的水汽比就可以达到较好的加湿效果，与传统喷淋式空调相比，节省了提供较高喷水压力的水泵，使整个空调系统装机功率减少30%，喷雾水量仅为喷淋水量的10%，处理风量减少1/3，节能效果十分可观。但设计喷雾风机空调系统时，要注意两点。首先，喷雾风机喷水量不一定越大越好，因为喷雾风机喷水量与雾化效果不是线性关系。过大的喷水量，由于水滴在叶轮处的剧烈碰撞切割，使气流产生很大阻力，不仅使风机风量、压力下降，而且风机消耗的功率会显著上升，与节能降耗背道而驰。故采用合适的水气比，保证风机额定风量、风压，是喷雾风机节能增效之根本。其次，对既需降温又需加湿的场合，仍需1～2排喷淋排管进行降温，喷淋水泵必不可少[3]。在这种情况下，是否需要采用喷雾风机，要经过经济技术比较，不能盲目采用。

1.2 选用合适的喷嘴

喷嘴的作用是对进入空调室的空气进行各种处理，使处理后的空气达到送风要求，喷嘴工作状态的好坏直接影响送风的空气质量，如果喷嘴选用不合适，会引起堵塞，增加系统阻力，进而增加喷淋水泵消耗的功率。一般情况下，纺部各车间花毛、短绒较多，宜选用中喷嘴；织部各车间含尘量低、飞花少、相对湿度高，宜选用细喷嘴。为防止喷嘴堵塞，需要在空调室设置新回风过滤器，水池内设置水过滤器，提高风系统及水系统的洁净度、循环效率，且不会在运行过程中增加水泵的负荷。

1.3 风机采用变频调节

通常，纺织厂的送风量要求可以调节，风机设变频器是最直接有效的方法。由电动机的原理可知，风机的轴功率与转速的关系：

N1/N2=(n1/n2)3

式中：N1风机转速改变前的轴功率

N2风机转速改变后的轴功率

n1风机初始转速

n2风机调整后转速

通过以上公式可以看出，轴功率与风机转速立方成正比，风机转速的下降很明显轴功率会下降，变频调节是降低风机能耗的有效措施。

1.4 水泵采用变频调节

水泵变频的原理和风机类似，采用变频调节后，节电明显。

2 利用热量风量平衡系统节能技术

纺织空调热量风量平衡系统节能技术，属于纺织行业余热综合利用技术，应用于纺织厂空调系统；过渡季节加大新风及排风量，可减少冷源运行时间。

2.1 合理利用车间余热

纺纱厂一般每个车间设单独空调系统。清花车间大量除尘风外排，造成车间冬季温度过低，空气干燥，春秋季节车间空气相对湿度较低，夏季室外空气大量进入车间, 车间高温高湿，对生产影响较大。梳、并、粗车间、络筒车间因设备少总发热量小，春、秋、冬季空调加湿困难，冬季需用蒸汽采暖。细纱车间设备多发热量高，夏季因采用混合回风，车间温度较高，需用大量冷却水制冷降温，冬季仍有大量余热排出车间。在寒冷季节利用细纱余热对梳、并、粗车间和络筒车间补充热量，从而可节省梳、并、粗、络筒车间的蒸汽采暖。将一部分细纱机散热排风送至前纺(络筒)车间空调室，并在细纱车间辅以侧窗回风，使细纱车间处于微负压状态，前后纺的回风通过车间通道返回细纱车间，这样细纱车间的多余热量就转移到前纺(络筒)车间，既可以提高前纺(络筒)车间的温度，又可使细纱车间的温度保持在规定范围内，是一种简单有效地节能措施。

2.2 利用排风排除多余热量

在设计排风系统时，对于细纱机断头吸棉排风和设备散热排风的设计应考虑运行中的灵活使用，除冬季要热量回收利用外，其他季节根据室外温度情况，合理选择外排或回用。高温高湿季节，当室外空气温度和车间温度相差不大时，要控制排风量，以排除散热排风为主。春秋过渡季节，室外空气温度远低于车间温度时，以外排为主，利用室外自然空气降温，减少冷源运行时间，达到降低能耗的目的。

2.3 合理使用回风 控制送风机器露点

合理使用回风，不仅对稳定车间的温湿度，减少生产波动，提高产质量有利，还可大幅度地降低空调能耗。尤其在过渡季节，只要调控好新、回风比例并使用循环水喷淋洗涤空气，即可达到提高送风质量、节省能源的目的。在夏季，随着室外湿球温度的增加，回风量必须相应增加，否则将造成冷量的浪费[4]。在冬季，对于车间缺热，增加回风量，则会减少加热器的负荷。

由车间冷负荷和空调需要冷量计算公式可知，车间的温湿度、冷负荷、混风比及送风机器露点之间有着密切关系。通常情况下，机器露点的焓值越小，喷淋冷却空气所需的冷量则越大，回风量的增加，降低了混合空气的焓值，需要的冷量亦随之减少。

3 冷源的合理选用

夏季车间设备发热量以及室外温度高而引起的围护结构传热量都比较大，是否使用机械制冷，如何选择冷源，这关系到初次投资和运行费用等问题。

3.1 充分利用地下能源

对于地下水丰富、土壤渗透系数较高的地区，夏季可利用地下水作为空调循环水，地下水经过地层的过滤，杂质较少，水温几乎不受气温影响。但是地下水的大量开采，必然会对地下水位产生影响，所以现在一般采用人工补给地下水的回灌技术，深井回灌必须具备以下条件：含水层有渗透能力；回灌水质符合卫生要求；有水位差，促使地下水能流动；有密封装置，以防止空气进入沙层而造成堵塞，影响回灌。目前采用的回灌水源一般为自来水或是将地下水抽至水面，经冷却装置冷却和净化处理后再进行回灌。

3.2 人工冷源的合理选用

对于地下水匮乏不允许开采的地区，为了节约用水量，可考虑采用人工冷源。人工冷源的选择要结合当地的能源状况进行。对于有蒸汽可利用的地区，宜选用蒸汽型溴化锂吸收式冷水机组；对于燃气充足且便宜的地区，宜选用直燃型溴化锂吸收式冷水机组；对于其他地区，则选用电动水冷冷水机组。

4 采用先进的自动控制系统

以往的空调系统大都采用人工控制，操作人员利用放置于车间的温湿度计读数，凭经验进行调节，人为因素过多，误差大，不利于节能。再者，生产车间如果在不稳定和不可控的条件下，很难使所有设备发挥最大的生产效率，生产出高品质的产品。如果利用自动调节装置代替人工操作，效果会得到明显改善。图1为自动调节系统方框图。

图1 自动调节系统方框图

从图1可以看出，自动调节过程是利用偏差进行调节的过程，也是不断发现偏差和克服偏差的过程。偏差是由扰动引起的，要由调节作用来克服。因此在自动调节系统工作时，发现偏差应该敏锐，克服偏差应该及时有效。自动调节过程是自动调节装置和调节对象相互作用的过程，对象的被调参数通过检测元件作用于调节器，而调节器的输出则通过执行机构又作用于调节对象，从而影响被调参数。系统中任何一个信号沿着箭头方向前进，最后又回到原来的起点，是一个闭合系统。

纺织厂空调自动控制最主要的作用是实现温湿度自动调节，根据车间工艺要求，一般温度按设定值±1℃，相对湿度按设定值±3%。在室外代表性的地点设立室外空气温湿度及焓值测试点，通过传感器传至主控室，车间内设多个温湿度采集点，控制模块通过传感器多点实时采集车间内的温湿度数据，对室外温湿度焓值及车间室内温湿度信号综合分析，将实测数据和设定的温湿度数据进行对比，并根据预先设定的规则进行运算，然后向执行器发出控制信号，执行器根据这一信号改变阀门的开启度、风机转速、新风比以及喷水量大小，从而使车间温湿度保持在设定值附近，降低空调能耗。

5 结语

节能减排是一项综合、系统、长期的工作，本文仅从纺织厂通风空调设计为出发点，建议设计人员应从节能设备选用、余热利用、冷源选择等一系列环节开拓创新，精心设计，达到节能降耗的目的。也希望本文能够抛砖引玉，唤起各专业的设计人员的节能减排意识，在今后的设计过程中拓展思路，创新理念，积极采用节能新技术、新工艺、新材料，从工程设计的角度为我国的节能减排工作尽一份力。

参考文献：

[1] 李国新，徐国华.纺织厂空调的节能[J].纺织空调除尘，2003，(3)：34—36.

[2] 张飞跃.水蓄冷空调系统在纺织厂的应用[J].山东纺织科技，2011，52(2)：44—47.

[3] 卞克玉.浅谈纺织厂空调系统节能降耗的措施与方法[J].山东纺织科技，2008，49(5)：24—26.

[4] 杜鹃.浅谈纺织厂的节能空调系统[J].山东纺织科技，2009，50(3)：35—37.