浅谈纺织厂空调的节能措施与应用

纺织厂空调主要作用是维持室内温度、湿度、流动速度和清洁度要求：一方面为了满足纺织生产工艺中所需温、湿度等要求，另一方面还要保证生产者安全健康。纺织厂室内温湿度负荷普遍较高，空调能耗也是纺织厂的主要耗能部分，统计表明，其设备的用电量约占企业总用电量的30％。因此，减少空调能耗成为降低企业成本的一个重要方面。纺织厂生产工艺中，纤维短绒、飞尘，余热、余湿的散发量较大，各类粉尘对操作工人的健康危害较大；同时还需预防纺织工艺过程中的“煤灰纱”生成，致使纺织空调系统中的处理风量较大，单纯从空调的角度，这是不节能的，原因在于送风量还需满足通风除尘要求，因此降低送风处理能耗可以有效的实现节能。针对纺织空调的节能技术和节能观念提出，本文主要从空调设备的改进、室内气流组织形式优化设计、新能源和可再生能源的利用、空调系统避峰运行和加强运行管理等几个方面来讨论空调节能。

2.1 改进空调设备参数

目前纺织厂空气调节处理过程一般都是选择喷水室结合机械制冷，在不减少机械设备的换热量(处理风量恒定)的条件下，提高制冷机的COP系数能有效的实现节能。提高COP值的主要途径是降低冷凝温度或提高蒸发温度，由于冷水机组的蒸发温度受空调系统的运行参数的限制，提高的幅度有限，所以在不增加电能消耗的情况下，降低冷凝温度是提高系统COP值的主要途径，目前常用的就是利用回收冷凝水或其他冷却介质直接冷却冷凝器，实现冷凝器的降温。

图1为处理空气的焓湿图4，无冷凝水冷却冷凝器时，冷凝器的散热量全部用于加热空气，在焓湿图上是一条向上的直线，如图1所示的过程1—2。这时冷凝器散热量： 

Q_K=G(h₁一h₂)——(1)

 (1)式中：QK一冷凝器散热量，单位为w；G一冷凝器空气流量，kg／s；h1，h2一空气进出冷凝器的焓，J／kg；

换热量为：Q_K=KF△t——(2)

(2)式中：K-传热系数，单位为W／m2 ℃ ；F-冷凝器的传热面积，单位为m2；△t-冷凝器平均传热温差，单位为℃。设空气流出冷凝器的温度为：t2，当冷凝水作为冷却水冷却冷凝器时，冷凝器的散热量分为两部分：一部分是冷却水蒸发吸收的潜热Q蒸发，另一部分是加热空气的热量Q空气，空气在冷凝器中的过程可以认为首先被等含湿量加热，如焓湿图上l一3过程，然后热空气等温吸收冷却水蒸发的水蒸汽变为4点在焓湿图上为3-4过程。4点的焓与2点的焓相等。这时冷凝器散热量即：

Q_K=Q蒸发+Q冷却——（3)

Q蒸发=G(h4一h3)——(4)

Q空气=G(h3一h1)——（5)

QK：Q蒸发+Q空气=G(h4一h3)=G(h3一h1)——(6)

QK=Q蒸发+Q冷却=G(h4一h1)——(7)

冷却水蒸发吸收的热量Q蒸发越大，则用于空气冷却的热量Q空气越小，根据传热方程：

Q空气=KF△tm——(8)

式中：△tm一冷凝器平均传热温差，单位为℃；由于Q空气减小，换热面积和传热系数基本保持不变，所以△tm减小，这样冷凝温度降低，冷凝温度的降低使得空调的压缩机功率减少，制冷量增加；制冷量的增加使得空调器运行的总功率消耗进一步减少。

2.2 使用变频风机改进空调设备性能

纺织厂内的分时热湿负荷存在较大的差别，最不利时刻和最小负荷间相差很多，因此我们提出变风量系统以调节风量降低能耗。调节风量的方法主要有变风机转速、变风机入口导叶角度、风机出口风门调节、风机旁通风量调节等。其中应用最广和最直接的方式就是变频技术，即通过调节风机的转速来实现分量调节。风机变频调速节能规律可由风机的相似律得出，当改变电机转速以改变风机转速时，其效率流量、压头及功率按下式改变：

Q₁／Q₂=n₁／n₂——(9)

P₁／P₂= (n₁／n₂)²——(10)

N₁／N₂=(n_l／n)³ ——(11)

由以上公式可见，若设风机的额定功率一定，当要求风量下降时，转速成正比下降，风机的轴输出功率成立方下降，其耗电量比例大大降低。例如：根据工艺要求，风机的风量下降到80％，则风机的转速也下降到80％；其风机轴功率则下降到额定功率的5l％；若风机的风量下降到50％，则风机的转速也下降到50％，其风机轴功率则下降到额定功率的13％，节电87％，由此可见，通过风机变频调节风量，可调范围大，经济性能好。 

空调区域的气流组织直接影响室内环境的空气龄和换气效率，气流组织分布的流动模式取决于送风口和回风口位置、送风口形式等因素。

置换通风是一种活塞流的通风方式，换气效率和通风效率较高，容易形成较新的空气。传统的送、回风方式可能形成“死区”，影响室内温湿度平衡以及产品质量和操作人员的健康。置换通风近似单向流，可使清洁的送风气流首先进入室内人员呼吸带和有效活动区，具有较高的室内空气品质；而且送风速度低，一般约为0.3m／s，温度低的送风气流缓慢扩散上升，形成垂直方向上的温度层和温升梯度，提高了排风和回风温度，节省冷量，降低夏季运行能耗；由于置换通风一般是下送风，对于全空气式系统送风温度相对较高，加大了过渡季利用新风自然供冷的潜力，延长其节能经济运行的周期，从而缩短了全年机械供冷的时间，进一步增大了节能效益；同时置换通风的通风效率及温度效率很高，换气效率约为0.5～0.67。

南京爱立信通讯有限公司其主要厂房的空调通风系统采用了置换通风系统。该厂房占地50亩，包括1#建筑(办公区域)、2#建筑与3#建筑(生产厂房)两者的建筑面积均为2069m2(空调面积778m2)，吊顶高度3.4m。2#建筑与3#建筑生产厂房采用落地风口送风的置换通风方式。该系统投入使用近三年来，业主已经感觉到此系统所提供的良好的空气品质及较高的通风效率，在节能方面也取得了令人满意的效果。