洁净空调系统加湿段技术应用分析

陈明光

摘 要：洁净空调系统的应用越来越广泛，根据工作经验，对洁净空调系统加湿段技术方式进行了应用实例分析，以期促进同行间的相互交流和借鉴。

关键词：空调；加湿段；过滤器；自动控制系统

中图分类号：TU831.3 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.18.148

洁净空调系统是一个复杂而庞大的系统（对温湿度要求不高，允许波动范围较大的净化空调系统除外，它只由简单的空气处理系统和控制器组成），包括对房间内空气进行调节的所有装置，由空气处理系统、水系统、自动控制系统等构成。空气处理系统包括空气处理装置（组合式空调器）、送回风管路、末端高效过滤器和洁净室；水系统主要包括冷热源机组、水泵、各种控制阀门、送回水管路；自动控制系统包括各工况点位检测传感器、执行器、各类线缆、现场控制器、远程值班控制器等。

在空气处理系统中，组合式空调机组是其主要设备。组合式空调机组一般由新风段、混合段、初效段、表冷段、电加热段、加湿段、风机段、均流段、中效段、出风段组成。以下就加湿段技术的应用进行分析。

1 加湿段技术方式比较

在组合式空调机组加湿段，常见的加湿方法有湿膜浸透蒸发加湿、喷水室自循环加湿、喷雾加湿、超声波加湿、电加湿、喷蒸汽加湿等。

1.1 湿膜浸透蒸发式加湿器的工作原理

水从湿膜的顶部通过淋水器沿湿膜流下，使湿膜从上到下渗透，均匀湿润，当干燥的热空气流过湿膜表面，就会与湿膜中的水分进行热交换，水分受热蒸发变成水蒸气进入空气中，增加空气湿度，从而使得干燥的热空气变为湿润空气。湿膜材料是湿膜加湿器的核心，目前有4种材料，即有机湿膜、无机玻纤湿膜、铝合金湿膜、不锈钢湿膜。其优点为洁净、无噪声，对空气有洗涤、过滤作用；缺点为体积大，有机膜容易腐烂、滋生霉菌，无机膜易碎，安装不方便，金属膜吸水性差、造价高，直排水湿膜浪费水。

1.2 喷水室自循环加湿器的工作原理

将喷水室的水用泵循环淋水加湿。可结合湿膜加湿或循环形成水帘加湿（用于精度要求不高场所）。其优点为加湿量大、节水；缺点为控制精度不高，易滋生细菌。

1.3 喷雾加湿器的工作原理

采用各种物理方法使水雾化，并将其喷射到空气中，使水与空气充分接触，迅速得到汽化而提高空气的湿度。其优点为应用灵活、加湿量大，节能、安全、可靠；缺点为控制精度不高，易滋生细菌。

超声波加湿是利用高效的超声波振动将水击碎后形成微小颗粒（平均粒径3～5 μm）的空气加湿技术。其优点为具有较高的水利用率和加湿饱和效率；缺点为价格昂贵，对水质和维护保养的要求较高。

1.4 电加湿器的工作原理

电加湿器分为电极加湿器和电热加湿器，其特点为利用电能直接产生蒸汽加湿，适于加湿量较小的系统。电极加湿器的工作原理为电极与水构成电流回路，加热水至沸腾产生蒸汽，通过调整电极加湿器的输出功率可实现精度控制。该方法的优点为应用灵活、方便，不受电极结垢的影响，控制精度高、安全性高、性能稳定；缺点为耗能大、维护成本高。

电热加湿器的工作原理为利用电热管对水加热产生蒸汽，用可控硅调相技术实现精度控制。其优点为应用灵活方便，控制精度高；缺点是高耗能、易结垢，对水质要求高，使用寿命短，某些情况下存在干烧的安全隐患。

1.5 喷蒸汽加湿工作原理

利用外部蒸汽源，经汽水分离将不含凝结水的蒸汽导入机组内空气中实现加湿处理。其优点为安装简单、控制方便、调节精度高、加湿快、湿度均匀、洁净、无噪声，缺点为需要配套的蒸汽源。

综上所述，湿膜浸透蒸发加湿、喷水室自循环加湿、喷雾加湿、超声波加湿都是水与空气直接接触换热蒸发加湿，属于等焓加湿；电加湿和喷蒸汽加湿属于等温加湿。其他的加湿方式都属于这两种范畴，不再一一介绍。

2 加湿段改造应用实例分析

至于采用何种加湿技术，可以根据加湿量大小、卫生要求、控制精度和现有条件选用。实际上，随着技术的不断发展，有些加湿技术弥补了部分缺陷，得到了更好的应用。特别是针对已有的洁净空调系统进行局部改造，可以发挥出更好的使用效果。

以我单位洁净空调系统为例，加湿段原设计采用的是湿膜浸透蒸发加湿，因经费原因，配备的是国产纸基湿膜，实际使用效果很差，渗透不充分，加湿效率很低，水浪费现象严重，膜上成片产生钙化斑纹和霉菌。经过比较分析，我们采用了气水混合喷雾加湿进行改造。将压缩空气与水经喷嘴混合通过超细过滤后经特制喷嘴雾化高速喷射在加湿段，形成微小水雾粒子，与流动的空气进行热湿交换，吸收空气中的热量，汽化、蒸发，从而使空气的湿度增加，实现对空气的加湿处理。喷雾粒径越小，雾化程度越高，其表面积越大，与干热空气进行热湿交换的效率越高。其主要由2部分组成：①水量控制和气量控制部分。包括水、气电磁阀、止回阀、手动调节阀、过滤器。②水预热管和雾化喷头。

采用该方式的原因为：洁净空调相对湿度要求为60±15%，控制精度要求不高；加湿量约30 K/h，不改变现有组合式空调机组的格局，只加装水预热管和4个雾化喷头；有符合要求的压缩空气源（无油、干燥、过滤精度为0.3 μm）和去离子水源；雾化喷头技术改进大效果理想且易于购置；原有自动控制系统不变，只需增加一组电磁阀信号控制线。

实际改造效果非常理想：加湿效率高，反应迅速，无残留积水；调整湿度设定值其控制精度可达到±5%，超出预期效果；基本不需要维护，且投资费用低。

然而，喷头的选择非常重要，喷头的特点为：喷嘴采用气动针阀结构，在时间定时器的控制下可实现喷嘴出口处水路的自动清洗功能，保证喷嘴不堵塞、免维护；喷头自备控制器可精确地调整压缩空气与水的混合比例，保证水雾的雾化程度达到最佳效果，水雾的粒径最小可达2 μm，可以在空气中迅速汽化蒸发；运行可靠，连续工作时稳定性极高；安装简便，可提供喷头水气条件：水压为0.15 MPa，压缩空气为0.65 MPa。

此外，水预热管的设置也很重要。在实际中，采用本方案类似将一个小储水容器安装在组合式空调机组中，将水温预热到与空气一致。等焓加湿过程加湿前的空气必须加热到一定温度后再加湿，如果不进行加热，湿量难以提升，且会很快饱，变为凝结水稀释出来，无法达到加湿目的。

该加湿段改造的使用效果明显，超出了预期目的，也使笔者重新理解了现有技术。以期通过本文与同行交流，促进洁净空调系统更好的使用和发展。

〔编辑：张思楠〕