高压微雾系统在空调机组的节能应用

汪 健

（陕西中烟工业有限责任公司澄城卷烟厂，陕西 渭南 715200）

0 前言

西北X 厂生产车间共配置有14 台组合式空调机组，编号K1～K15（无K5），其中7 台机组内加装有高压微雾系统，在过渡季节使用，生产中发现夏季车间内温度能够在环境温度保证下达标，湿度需要加湿才能保证达标，除7 台已安装高压微雾系统的空调机组，其余机组全靠蒸汽加湿保证车间湿度，这就导致夏季一定程度的蒸汽能源浪费。现就根据该厂实际情况提出合理建议。

1 高压微雾加湿设备简要性能描述及配置

高压微雾加湿器的工作原理是利用高压柱塞泵将水压提高到一定压力，然后将加压后的水经耐高压输送管线由专业喷嘴将其雾化，产生微雾颗粒，使其能够迅速从空气中吸收热量完成汽化并扩散，从而完成空气加湿、降温的目的。

组合式空调机组高压微雾喷雾单元一般包含涡流高压喷嘴和旋翼式水雾扩散器，确保在空调箱的内壁不会出现白粉及凝露现象。喷嘴采用进口微雾喷嘴，其喷雾粒径达到3μm ～10μm，喷孔一般为陶瓷材料，具有良好的耐磨性能，喷孔孔径小于0.2 mm，自带小型过滤滤芯，外部为不锈钢材质，水雾扩散器为旋翼式水雾扩散器。保证加湿单元水的利用率＞95%，空间中加湿汽化效率可达100%。高压微雾加湿器采用变频稳压方式工作，可进行7 MPa 的恒压微雾输出，喷雾单元加湿精度可控制在±3%RH 范围内，最小流量控制精度为0.2%。系统配置超滤精细过滤器，过滤精度≤1mm，过滤方式为精细多层渗透过滤，防止系统堵塞。高压微雾加湿的性能特点有以下5 点。

1.1 加湿效率高

由于设备产生的水雾颗粒极为细小，汽化过程完成快，使其汽化效率达到了90%～100%的高效率。加湿、降温效果非常理想。

1.2 加湿量大

单机输出流量可达5 kg/h ～1 200 kg/h， 可在流量范围内任意设置喷头数量，并通过对压力及流量的控制达到加湿量的精确调节。

1.3 维护量低

加湿器主机采用工业型高性能柱塞泵，实现长时间连续运行系统，整个系统设计安全、稳定，实现无人化管理 ， 尤其是喷头及水雾分配器均为无机械运转部件，可实现无故障运行。

1.4 洁净度高

由于设备使用进水做了净化处理，并且整个系统决无循环用水，保证了加湿过程的较高洁净度。

1.5 运行费用低

每公斤加湿量的用电量仅为3 W，从节约能源的角度考虑，具有非常高的性能价格比[1]。

2 现有情况描述

西北X 厂联合工房烟叶预混间、贮叶间、叶丝暂存间、贮丝房空调系统采用工艺性组合式空调机组，功能段组合模式为：新回风混合段、初效过滤段、中间段、中效过滤段、中间段、表冷挡水段（预混间、贮叶间无）、蒸汽加热段、干蒸汽加湿段、送风机段，由于以上机组内只配备干蒸汽加湿器，但是春秋过渡季节，使用干蒸汽加湿运行费用较高，不是最佳手段。一方面，制冷在带来温度降低的同时也将空气中的水份去除。另一方面，由蒸汽加湿带来的升温将给制冷主机带来更多的热负荷。在这里，温度与湿度成为一对矛盾体互相制约，难以两全齐美，从而带来更大的能源浪费。这种热湿负荷特性为高压微雾加湿方式的应用提供了可能性，因此提出在机组内增设高压微雾加湿系统，在春秋过渡季节使用，不仅可以节省干蒸汽使用费用，而且采用高压微雾加湿，因喷雾蒸发吸热而降温，亦可降低空调负荷[2]。

3 环境参数研究

根据GB50019—2003《采暖通风与空气调节设计规范》，该厂所在地的室外气象参数见表1。

表1 室外气象参数

根据《中国建筑热环境分析专用气象数据集》（中国建筑工业出版社，2005）提供的该地区典型气象年的室外逐时参数数据库，可得到以下关键室外气象参数全年变化趋势图，如图1 和图2 所示。

室内空气状态点为：温度：22 ℃，相对湿度：65%，查焓湿图可知此状态点含湿量为11.3 g/kg，结合上述含湿量年变化趋势图可知，1 月～6 月上旬、9 月下旬～12 月室外空气含湿量均低于室内要求的含湿量值，因此对于车间需在此时间段进行加湿。从日干球温度全年变化趋势图中可以看出全年最高温度主要出现在6 月下旬～8 月，期间室外最高温度可达37 ℃，在此室外温度下，需空调系统具有一定的降温需求。

图1 标准年日干球温度变化趋势图

图2 标准年日平均含湿量年变化趋势图

4 空调机组加湿器改造方案

4.1 加湿系统特点

加湿系统分为等温加湿及等焓加湿。等温加湿，加湿前后空气的温度不发生变化，如干蒸汽加湿、电极加湿等。等焓加湿，加湿的过程中会伴有降温的作用，加湿前后焓值不变，如高压微雾加湿器、湿膜加湿器等。原有车间空调机组中只设计了干蒸汽加湿器，这种形式能够满足全年空调运行时室内湿度要求，但在过渡季节使用运行费用较高，不符合节能减排的大环境，因此考虑机组增设高压微雾加湿器，可以在对空气加湿的同时再做降温处理，可谓一举两得，并且不会增大室内环境的冷负荷[3]。运行过程中降低了冷冻水的消耗量还不需要蒸汽源，这样的热湿处理过程对整个空调系统的运行节能上是有非常重要的意义。

4.2 加湿器加湿量核算

高压微雾加湿器主要用于过渡季节对送风的降温加湿，根据我公司的工程经验及焓湿图进行加湿量核算，空调机组高压微雾加湿量为：

式中：W—加湿量，kg/h。ρ—空气密度（取1.2 kg/m3）。G—风量，m3/h。d2—室内设计参数含湿量，g/kg。d1—新回风混合后空气含湿量，g/kg。取一定的安全余量，则选型加湿量应为206 kg/h。

5 结语

经核算，为空调机组加装加湿量为206 kg/h 的高压微雾加湿系统，理论上能够满足车间温湿度要求。由于车间内部环境温度波动较小，特别是在夏季高温过程中，温度一旦达到标准范围内就会持续保持，在温度达标的情况下，只需要开启微雾加湿保证湿度达标，即可减少蒸汽使用量，降低能耗。