CN104235974A - 一种新型湿帘节能纺织空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型湿帘节能纺织空调系统，包括湿帘、主风道、湿帘气楼、送风机、送风道、排风道与滤尘机组，湿帘是波纹纸层叠构成的蜂窝状结构，湿帘分别设于湿帘气楼的两侧，湿帘气楼设于主风道上方，主风道与湿帘连通，主风道与送风道水平连通，送风道的进风口处设有送风机，送风道设于生产车间的上部，排风道设于生产车间的下部，排风道的出风端处设有滤尘机组。本发明一种新型湿帘节能纺织空调系统，将该系统的“侧送侧排”送风形式改为“上送下排”，并与纺织空调组合设计，从而可以较好地实现夏季降温、冬季加湿以及车间的温湿度的控制。

Description

一种新型湿帘节能纺织空调系统

技术领域

本发明涉及一种纺织空调系统，具体的说是一种新型湿帘节能纺织空调系统。 

背景技术

夏季降温是纺织空调能耗最高的季节。目前广泛使用的纺织空调形式，要想在夏季控制车间相对湿度、降低温度只能用低温水来实现。必将消耗大量的地下水或电(电制冷)。而将湿帘风机降温系统应用到纺织空调系统中来，不仅可节省这部分能源和资源，而且还可使车间的空气清新度和舒适度提高。 

通常所说的湿帘风机降温系统是由湿帘1、水循环系统、轴流风机3以及电控装置组成。而湿帘1是由波纹蜂窝状的特种纤维纸粘结而成的，具有高吸水、高耐水、抗霉变特性，又能透过空气的蜂窝状结构材料。湿帘风机降温系统工作原理见图1，湿帘1与轴流风机3分别设置于生产车间的两个相对侧壁上，湿帘1与生产车间的水循环系统连接；水循环系统包括布水装置21、水泵22与水池23，湿帘1上方设有布水装置21，湿帘1下方设有水池23，水池23中设有水泵22以及连接水泵22和布水装置21的进水管231，水泵22将水池23中的水经进水管231输往布水装置21。当轴流风机3运行时使室内产生负压，室外未饱和空气在负压的作用下流经经水循环系统湿润的多孔湿帘1。此时湿帘1上的水分蒸发，吸收流经空气中的潜热，达到提高空气相对湿度降低空气温度的目的。“低温”空气再进入车间，吸收车间全部余热并排出车间。 

由湿帘风机降温系统的原理可知：湿帘风机降温系统与现有纺织空调比，水是用的常温水，而不是低温水；用风是全新风，而不是回风。从结构看要比冷水机组要简单，也不用开采地下水。因此该系统具有能耗低、产冷量大；车间空气清新舒适、环保；设备购置成本低、维护费用低等特点。夏季车间达到相同温湿度时，运行成本远远低于水冷空调。其设备的购置费是水冷空调的五分之一。运行成本仅为水冷空调的八分之一。因此被视为大面积生产最经济有效的夏季降温系统。目前在畜禽舍、温室大棚、影剧院、服装以及一些高温生产车间已得到广 泛应用。全国各地的纺织企业也有不同成度的应用。应用最多的是南方织布企业。但在应用过程中并没有根据纺织企业的生产特点和要求加以改进，而是生搬硬套。在实际使用过程中存在湿帘进风端冷、湿度高，风机出风端热、湿度下降。车间温差大，湿度不易控制；冬季不易保温无法加湿等问题。这些问题的出现不利于该项节能技术在纺织行业的推广。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种新型湿帘节能纺织空调系统，将该系统的“侧送侧排”送风形式改为“上送下排”，并与纺织空调组合设计，从而可以较好地实现夏季降温、冬季加湿以及车间的温湿度的控制。 

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案： 

一种新型湿帘节能纺织空调系统，包括湿帘、主风道、湿帘气楼、送风机、送风道、排风道与滤尘机组，湿帘是波纹纸层叠构成的蜂窝状结构，湿帘分别设于湿帘气楼的两侧，湿帘气楼设于主风道上方，主风道与湿帘连通，主风道与送风道水平连通，送风道的进风口处设有送风机，送风道设于生产车间的上部，排风道设于生产车间的下部，排风道的出风端处设有滤尘机组。 

进一步地，当夏季送风时，系统还包括排风机，排风机设于滤尘机组的一侧；当冬季送风时，系统还包括地排风机与喷淋室，地排风机设于滤尘机组的一侧，地排风机的出口与喷淋室连通。 

进一步地，系统的送风形式包括夏季送风形式与冬季送风形式，夏季送风形式是上送下排，冬季送风形式是上送下回。 

进一步地，生产车间的冷负荷是由围护结构传入的热量Q_w、太阳辐射传入的热量Q_F、机器设备的散热量Q_J、照明产生的热量Q_z和车间内人体散热量Q_r组成。 

进一步地，围护结构传入室内的热量Q_w＝kF(t_w-t_n)，其中k为墙体或屋面的传热系数，由围护结构的材质而定，单位是W／(m²·℃)；F为与外界接触的墙体或屋面的面积，单位是m²；t_w为夏季室外空气调节计算干球温度，单位是℃；t_n是夏季车间内空调设计干球温度，单位是℃。 

进一步地，太阳辐射传入的热量Q_F＝0.0404kF’ρJα，其中k为屋面传热系数；F’为屋面水平投影面积，单位是m²；ρ为屋顶外表面太阳辐射热吸收系数； J为水平面的太阳辐射热；α为温度波动及排风方式所影响的修正系数。 

进一步地，机器设备的散热量Q_J＝1000nNηψα_l，其中n为机器台数；N为电动机铭牌功率，单位是kW；η为电动机容量安装系数；ψ为同时运转系数；α_l为热迁移系数；照明产生的热量Q_z＝F_JN_Z，其中F_J为车间内净面积，单位为m²；N_z为单位面积照明功率；车间内人体散热量Q_r＝nq，其中n为车间内总人数；q为人体发热量。 

进一步地，送风量L＝860Q／c·p(t_n-t₀)，其中Q为车间总余热量，为Q_w+Q_F+Q_J+Q_z＋Q_r；c为空气比热；p为空气密度；t_n为车间内空气的温度，单位是℃；t₀为送风状态的温度，单位是℃。 

进一步地，循环水量是由湿帘顶部单位面积必需水量、湿帘蒸发水量和补水量，即W＝W_L+E+B。 

进一步地，湿帘顶部单位面积必需水量W_L＝qla，其中q为湿帘顶部单位面积必需供水量，单位是m³／(m²·h)；1为湿帘总宽度，单位是m；a为湿帘厚度，单位是m；湿帘蒸发水量E＝Lρ_a(d₂-d_l)／ρ_s，其中L为车间总送风量，单位是m³／h；ρ_q为湿空气密度；d₂为过帘后空气的含湿量，单位是kg／kg；d_l为室外空气的含湿量，单位是kg／kg；ρ_s为水的密度；补水量一般取B＝(0.2～0.3)E。 

本发明一种新型湿帘节能纺织空调系统，将该系统的“侧送侧排”送风形式改为“上送下排”，并与纺织空调组合设计，从而可以较好地实现夏季降温、冬季加湿以及车间的温湿度的控制。 

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中： 

图1是传统的湿帘节能纺织空调系统的工作原理图； 

图2是本发明一种新型湿帘节能纺织空调系统在夏季送风时的工作原理图； 

图3是本发明一种新型湿帘节能纺织空调系统在冬季送风时的工作原理图； 

图4是生产厂家提供的不同厚度湿帘在不同风速时的热交换效率和阻力的变化图； 

图5是湿帘的主要技术参数图； 

图6是湿帘的标准外型尺寸图。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。 

本发明一种新型湿帘节能纺织空调系统，是用水处理空气中的等焓加湿降温过程。送入车间的空气相对湿度较高，在东南海地区夏季相对湿度高，仅适用于纺织行业生产流程中相对湿度高的工序。如络筒、转杯纺、整经、织布等工序。也适用于浆纱、后整理、染色等工序夏季的局部送风。中西部地区、黄河以北地区夏季相对湿度低，适用的纺织工序要些多。纺织厂的厂房较大，车间内设备发热量大。横向、纵向通风都不适用。而上送下回(排)就能达到布风均匀目的。因此在主风道上设置了湿帘气楼11，夏季直接从气楼采风，冬季则关闭气楼11，采经空调喷淋室处理过的回风。以布机车间为例，夏季送风形式为上送下排，冬季为上送下回。如图2所示，该系统包括湿帘1、主风道4、湿帘气楼11、送风机5、送风道6、排风道7与滤尘机组8，湿帘1是波纹纸层叠构成的蜂窝状结构，湿帘1分别设于湿帘气楼11的两侧，湿帘气楼11设于主风道4上方，主风道4与湿帘1连通，主风道4与送风道6水平连通，送风道6的进风口61处设有送风机5，送风道6设于生产车间的上部，排风道7设于生产车间的下部，排风道7的出风端71处设有滤尘机组8。当夏季送风时，系统还包括排风机9，排风机9设于滤尘机组8的一侧；夏季风机运行时湿帘气楼11产生负压，室外未饱和空气经湿帘处理后的“冷风”沿送风道6从车间上部均匀送入车间。吸收了车间内大量热量后的空气，又被排风机9从车间的下部均匀吸入滤尘机组8，经过滤后排至室外。如图3所示，当冬季送风时，系统还包括地排风机10与喷淋室，地排风机10设于滤尘机组的一侧，地排风机10的出口与喷淋室连通。冬季将气楼风口关闭，地排风机10将过滤后的地回风送至空调喷淋室，经处理后由送风机5送入车间。这种送风形式，不仅适用于小型纺织厂，而且适用于大型正规纺织企业。 

在该系统中，纺织企业车间冷负荷主要由围护结构传入的热量Q_w、太阳辐射传入的热量Q_F、机器设备的散热量Q_J、照明产生的热量Q_z和车间内人体散热量 Q_r组成。 

其中，当生产车间围护结构中有直接与外界接触的墙体、屋面时，围护结构传入室内的热量Q_w用以下公式计算：Q_w＝kF(t_w-t_n)，式中： 

k--墙体或屋面的传热系数。(W／(m²·℃)) 

F--与外界接触的墙体或屋面的面积。(m²) 

t_w--夏季室外空气调节计算干球温度。(℃) 

t_n--夏季车间内空调设计干球温度。(℃) 

如果是楼层厂房，楼上有生产车间，四周有附房可不计算。 

屋面太阳辐射传入的热量Q_F与当地太阳辐射强度、屋顶的颜色等有关。计算公式：QF＝0.0404kF’ρJα，式中： 

k--屋面传热系数。(W／(m²·℃)) 

F’--屋面水平投影面积。(m²) 

ρ--屋顶外表面太阳辐射热吸收系数。 

J--水平面的太阳辐射热。(W／m²) 

α---温度波动及排风方式所影响的修正系数。 

机器设备的散热量Q_J计算公式：Q_x＝1000nNηψα_l，式中： 

n---机器台数。 

N---电动机铭牌功率。(kW) 

η---电动机容量安装系数。(取0.8) 

ψ---同时运转系数。(取0.9) 

α₁---热迁移系数。(取0.9) 

目前车间照明由于有了节能照明，照明产生的热量可按6W／m²或更低进行估算。公式为：Q_z＝F_JN_z，式中： 

F_J---车间内净面积。 

N_z---单位面积照明功率。(取6W／m²) 

车间内人体散热量Q_r按较强体力劳动散热量取值。计算公式：O_r＝nq，式中： 

n---车间内总人数。 

q---人体发热量。(W／人) 

由于经湿帘1降温的空气进入车间，吸收了车间全部余热，这一过程在i-d图上显示为等湿加温。即车间总余热量应等于冷风增加的显热。则有： 

L＝860Q／c·p(t_n-t₀)，式中： 

L---送风量。(m³／h) 

Q---车间总余热量kw∑Q_w+Q_F+Q_J+Q_z+Q_r。(如果直接通室外的门窗较多影响较大也应算出加上) 

C---空气比热取0.24。(kcal／kg·℃) 

ρ---空气质量取1.2。(kg／m³) 

t_n---车间内空气的温度。(℃) 

t₀---送风状态的温度。(℃) 

车间总送风量确定后，根据设备排列布置送风道6和排风道7。由风道布置计算风道阻力、分配风量，并设定空调室套数。再确定风机台数。有了风量、风压(风道阻力)就可选择风机了。(一般将算出风量、风压乘上1.1)地排风量取送风量80％。由于是多风机送风系统，风机选择时应选择同型号风机。如需选用不同风量风机时，应尽量选择风压相近的风机。并选择正规厂家生产的节能型号风机。送风机5、排风机9均应配置变频调速器。 

湿帘1应选择具有足够的湿挺度、高吸水性、稳定性好、易运输、易安装、抗老化、使用寿命长；同时又具有较大的蒸发比表面积和较低的过流阻力的湿帘。常用湿帘技术参数见图5。图中的“国标”栏是指机械行业湿帘1降温装置标准。“指标”栏是指目前生产的湿帘1实测试数据。 

湿帘1的外形尺寸是以气流通过方向为厚度，以气流通过方向的垂直长度为高，水平长度为宽度。可供选用标准外型尺寸见图6。 

湿帘1面积由风量和过帘风速确定。过帘风速过大蒸发冷却换热效率低；易带水滴。过小投资大。一般过湿帘风速V取1～1.75m／s。规格有80mm、100mm、120mm、150mm、200mm、300mm。湿帘1厚的取大值，薄的取小值。在有条件的情况下一般偏小掌握。湿帘1厚度可根据生产湿帘厂家提供的湿帘性能曲线确定湿帘厚度。图4是某生产厂家提供的不同厚度湿帘在不同风速时的热交换效率和阻力。宽度与高度的确定要结合建筑物具体情况来定。 

循环水量是三个水量的总和即：湿帘顶部单位面积必需水量、湿帘蒸发水量、保PH值的排水量。即W＝W_L+E+B。 

其中，湿帘顶部必需水量是指水循环系统运行时能确保湿帘正常湿润的总的系统运行水量。则有：W_L＝q*l*a，式中： 

W_L---湿帘湿润必要供水量。(m³／h) 

q---湿帘顶部单位面积必要供水量。(m³／h·m²) 

1---湿帘总宽度。(m) 

a---湿帘厚度。(m) 

其中湿帘顶部单位面积必需供水量q由水帘生产厂提供，也可按q＝3～5m³／m²·h计算。湿帘高时取大值。 

湿帘蒸发水量E＝L*ρ_q*(d₂-d₁)／ρ_s，式中： 

E---湿帘蒸发水量。(m³／h) 

L---车间总送风量。(m³／h) 

ρ_q---空气密度(kg／m³)。一般取1.16～1.18。 

d₂---过帘后空气的含湿量(kg／kg)。由湿帘生产厂提供的数据，由i-d图查得。 

d₁---室外空气的含湿量(kg／kg)。由i-d图查得。 

ρ_s---水的密度103kg／m3。 

湿帘蒸发水量与空气的相对湿度有关。相对湿度越低蒸发水量越大。可根据当地气象参数设定室外空调设计温度与相对湿度。 

湿帘1所用的是循环水，使用中水不断蒸发，水中的矿物质浓度增加。影响水的蒸发效率，这就需要适量排水补充新水。补水量需根据当地水质决定。一般取B＝(0.2～0.3)E。 

水泵扬程由水循环系统实际计算阻力确定。流量一般按计算出的循环水量W的1.2倍取值。水池容量应以水循环系统开启时供水与停止时回水的蓄水量为最小设计容量。再根据水泵的类型、供水系统的控制方式等实际情况适当增加容量。 

实施例1： 

淅江某企业喷气织192台，装机功率4kw／台。车间为钢结构厂房，四周均有附房。车间宽62m，长72.8m。车间面积4613.6m²，屋面坡度0.065。室外设计干球温度t_n为32℃。相对湿度75％，车间每班18人。由于车间四周有附房， 

故墙体传入的热量可不计，只考虑屋顶传入的热量。屋顶用彩钢瓦加10cm保温层，传热系数取0.43W／(m²·℃)。 

其中，冷负荷计算： 

围护结构传入室内的热量Q_w＝kF(t_w-t_n)＝0.43×4513.6×4＝7763.4W； 

太阳辐射传入的热量Q_F＝0.0404kF’ρJα＝0.0404×0.43×4513.6×1058×0.5＝41479W； 

机器设备的散热量Q_J＝1000nNηψα₁＝1000×192×4×0.8×0.9×0.9＝497664W； 

照明产生的热量O_z＝F_JN_z＝4513.6×6＝27081.6W； 

车间内人体散热量O_r＝nq＝18×198＝3564W； 

总冷负荷Q＝7763.4+41479+497664+27081.6+3564＝553.179kw。 

其中，风量计算： 

L＝860Q／c·p(t_n-t₀)＝553.18×860／0.24×1.2*3＝619446.33(m³／h)。 

由风量确定做两套空调，每套空调的风量为309723.165(m³／h)。 

根据设备排列图确定每套空调配12台SZN_Q10轴流风机3；配3kw电机。地排风机10选用两台SZN_Q16轴流风机；配22kw电机。 

选用湿帘1厚度200mm。过帘风速为1m／s，每台送风机5需配7.8m²。每套空调需配93.6m²的湿帘1。湿帘1高取1.8m，宽2.5m的湿帘21扇。 

其中，水泵水量的确定(单套)： 

湿帘湿润必要供水量W_L＝q*l*a＝5×52.5×0.2＝52.5m³／h。 

湿帘蒸发水量E＝L*ρ_q*(d₂-d₁)／ρ_s＝309723.16×1.18×0.0022／1000＝0.804m³／h。 

保PH值的排水量B＝0.3E＝0.3×0.536＝0.241m³／h。 

水泵水量W＝W_L+E+B＝52.5+0.804+0.241＝53.5m³／h≈54m³／h。 

配水泵时水量可再乘1.2保险系数。水泵扬程为11m。(根据水箱位置确定)每套空调水帘配两台SB-ZL-50-32-105型水泵，1.5kW／台。每套空调系统总装机容量还需加上过滤地排风的滤尘机组10kW×2和冬季加湿水泵11kW的功率。每套空调总装机功率为114kW，其中11kW夏季不用。以上计算中的Δt数值由当地气象参数结合设计参数确定；Δd查i-d图获得。 

如果用传统方法设计该车间空调系统，冷源用电制冷。车间的温度湿度达到同样要求。每套空调的配置应为(计算略)：空调主送风机1台，SZN_Q18型风机装机功率37kW；地排回风两台SZN_Q14型风机，装机功率15kW／台；地回风滤尘机组2套，装机功率10kW／台；冷水机组一台套，装机功率76kW；喷淋水泵1台，装机功率11kW。一套常规设计用冷水机组的空调系统，总装机功率为174kW，比 湿帘空调系统多71kW。 

本发明一种新型湿帘节能纺织空调系统，使用的是常温水和全新风，从结构上比冷水机组更简单。在夏季最热时，车间温度不高于32℃。车间换气次数不低于30次／h。车间空气清新、舒适；温度、湿度差异小。夏季运行费仅为用地下水降温的空调室的三分之一；用电制冷空调室的八分之一。只是建筑投资较大，仅适用于新建企业，老厂附房屋面条件较好的企业。 

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种新型湿帘节能纺织空调系统，包括湿帘、主风道、湿帘气楼、送风机、送风道、排风道与滤尘机组，其特征在于：所述湿帘是波纹纸层叠构成的蜂窝状结构，所述湿帘分别设于湿帘气楼的两侧，湿帘气楼设于主风道上方，所述主风道与湿帘连通，主风道与送风道水平连通，所述送风道的进风口处设有送风机，送风道设于生产车间的上部，排风道设于生产车间的下部，所述排风道的出风端处设有滤尘机组。

2.根据权利要求1所述的一种新型湿帘节能纺织空调系统，其特征在于：当夏季送风时，所述系统还包括排风机，排风机设于滤尘机组的一侧；当冬季送风时，所述系统还包括地排风机与喷淋室，地排风机设于滤尘机组的一侧，地排风机的出口与喷淋室连通。

3.根据权利要求2所述的一种新型湿帘节能纺织空调系统，其特征在于：所述系统的送风形式包括夏季送风形式与冬季送风形式，夏季送风形式是上送下排，冬季送风形式是上送下回。

4.根据权利要求1所述的一种新型湿帘节能纺织空调系统，其特征在于：所述生产车间的冷负荷是由围护结构传入的热量Q_w、太阳辐射传入的热量Q_F、机器设备的散热量Q_J、照明产生的热量Q_z和车间内人体散热量Q_r组成。

5.根据权利要求4所述的一种新型湿帘节能纺织空调系统，其特征在于：所述围护结构传入室内的热量Q_w＝kF(t_W-t_n)，其中k为墙体或屋面的传热系数，由围护结构的材质而定，单位是W/(m²·℃)；F为与外界接触的墙体或屋面的面积，单位是m²；t_W为夏季室外空气调节计算干球温度，单位是℃；t_n是夏季车间内空调设计干球温度，单位是℃。

6.根据权利要求5所述的一种新型湿帘节能纺织空调系统，其特征在于：所述太阳辐射传入的热量Q_F＝0.0404kF’ρJα，其中k为屋面传热系数；F’为屋面水平投影面积，单位是m²；ρ为屋顶外表面太阳辐射热吸收系数；J为水平面的太阳辐射热；α为温度波动及排风方式所影响的修正系数。

7.根据权利要求5所述的一种新型湿帘节能纺织空调系统，其特征在于：所述机器设备的散热量Q_J＝1000nNηΨα₁，其中n为机器台数；N为电动机铭牌功率，单位是kW；η为电动机容量安装系数；Ψ为同时运转系数；α₁为热迁移系数；照明产生的热量Q_z＝F_JN_Z，其中F_J为车间内净面积，单位为m²；N_Z为单位面积照明功率；车间内人体散热量Q_r＝nq，其中n为车间内总人数；q为人体发热量。

8.根据权利要求5所述的一种新型湿帘节能纺织空调系统，其特征在于：所述送风量L＝860Q/c·p(t_n-t₀)，其中Q为车间总余热量，为Q_w+Q_F+Q_J+Q_z+Q_r；c为空气比热；p为空气密度；t_n为车间内空气的温度，单位是℃；t₀为送风状态的温度，单位是℃。

9.根据权利要求1所述的一种新型湿帘节能纺织空调系统，其特征在于：所述循环水量是由湿帘顶部单位面积必需水量、湿帘蒸发水量和补水量，即W＝W_L+E+B。

10.根据权利要求9所述的一种新型湿帘节能纺织空调系统，其特征在于：所述湿帘顶部单位面积必需水量W₁＝qla，其中q为湿帘顶部单位面积必需供水量，单位是m³/(m²·h)；l为湿帘总宽度，单位是m；a为湿帘厚度，单位是m；湿帘蒸发水量E＝Lρ_q(d₂-d₁)/ρ_s，其中L为车间总送风量，单位是m³/h；ρ_q为湿空气密度；d₂为过帘后空气的含湿量，单位是kg/kg；d₁为室外空气的含湿量，单位是kg/kg；ρ_s为水的密度；补水量一般取B＝(0.2～0.3)E。