长春海拉车灯有限公司空调工程改造实录

1 工程概况

长春海拉车灯有限公司于1993年在长春经济技术开发区落成。建筑为面积1.2万㎡、高为10米的单层厂房。主要生产各种型号、各种品牌的车灯。车灯的生 产过程包括塑摸、渡膜、加工、打磨等工艺过程，它的生产工艺要求车间内必须达到一定的温度、湿度、洁净度，这也就意味着车间内必须设有空气调节设备。 车间原有三台中央空调机组，每台组合式空调机组提供的风量是85000 ，屋顶有12台屋顶风机。原设计是冬季启动空调系统，夏季停用。然而，近几年我国北方夏季气温偏高，在车间内局部最高气温能超过40℃，平均温度35℃以上，工人工作环境差。厂方提出降低车间温度，改善工人工作环境。为此，我们将车间的空调系统进行如下改造。

2 理论计算

2.1 负荷计算

车间总面积12000㎡，实际需要空调面积10000㎡，室内有电动设备功率为1000 ,设有局部排气装置，散热量有50%排至室外，既存于车间的热负荷为 =500 。厂方要求室内温度比室外温度低3～5℃就可以，也就是当室外温度为40℃时，室内温度35℃就可以，这样面积冷负荷指标75W/㎡。车间的总冷负荷为：

=75×10000=750

车间内的温度不均匀，针对电动设备比较集中处可局部降温措施─淋水帘吸热降温。

2.2 淋水帘吸热量计算

设计每台水帘长5m，高3m，外挂金属网，表面装饰人工草皮。根据水蒸发吸热的理论计算水分蒸发量：

则每小时蒸发量为0.011×3600=39.85kg/h。

式中 ──蒸发系数， ，按下式计算：

──标准大气压,其值为101325 ；

──当地大气压，对于长春地区有97991 ；

──不同水温下的扩散系数，单位为 ，水温选30℃时，其值为0.0043；

──水面上周围空气的流速，单位为 。一般取0.4 。

所以

则每小时的水分蒸发吸热为：

根据实际情况摆放4台水帘，能够使得电动设备负荷降到：500-108=392 ，实际车间需要处理的总负荷量为ΣQ=750+392=1142 。而这部分负荷就需要在原有空调系统上进行解决的问题所在。

空调机组中冷却器负担的为车间空调负荷、新风负荷、再热负荷（没有再热该部分负荷为零）之和。现有冷水温度为28℃，出水温度为33℃（实际按最不利情况 计）。空气的进口温度为38℃，出口温度为30℃。采用逆流换热，翅片式组合换热器。所需换热器的总面积为（假定空气冷却器负担的负荷应为车间空调负荷 时）：

翅片管的性能为：每米散热面积 =3.308m2，工作压力 =0.1MPa，水容量Ｇ＝2.7L，传热系数8.8W/m·℃。则总传热面积为：

式中 ──总传热面积，m2；

──空调房间冷负荷， ；

──空气冷却器的传热系数； ·℃。

──传热的对数平均温差, ℃。

℃

从计算可以看出，三台空调机组需换热面积12676m2。这在实际工程中是不可能达到的。所以拟采用喷水室对空气进行冷却。三台空调机采用三台喷水室。已 知空气量G=85000×1.293=109905kg/h。空气的初温为38℃，空气的相对湿度为55%，水初温为 =28℃，要求空气的终温为30℃，相对湿度为85%，现必须知道水终温及喷水量是多少才可以。若选用双排对喷且为Y-1型喷嘴（ =5mm， =13个/（m2·排）），取 。列联立方程为：

式中 ──喷水系数， ；

、 ──空气进口、出口的湿球温度，℃；

、 ──空气进口、出口的干球温度，℃；

、 ──空气进口、出口的焓值，kJ/kg；

、 ──喷水室进出水的温度，℃。

经计算每个喷水室的喷水量为50 。共计所需循环水量为150 （实际运行两台空调机组）。

原空调机组中没有喷水室，本次解决方案是在原空调机组端头增设喷水室段，而喷水室的水源应该是人工冷源冷冻水，而这样做需要增设制冷机房，购买冷水机组， 并且运行费用较高。经过反复论证后，决定采用无冷源空调系统运行。即用地下储水池的冷水作为冷源通过空调机组处理空气来达到降温的目的。这样带来一个新的 问题，水池容积多少才能满足要求？

2.3 储水池计算

现有一个地下储水池容积300 ，在夏季地 下储水池的水温一般温度为17 ，水池的水进入空调机组与空气进行换热后水温升高，从17 到28 ，温差为11 。要消除车间内1142 的热量每小时与空气进行换热的水量为89 。我们希望池中水有足够的缓冲时间（即水温自然冷却），但这样做储水池容积就会很大。并且车间设备所需冷却水的池容积既为300 。故新设一个容积为400 的储水池。这样即使留给设备工艺用水300 之外，还有300 多的水可以调节。也就意味着过2～3小时后储水池中的水温开始上升，此时空调系统及设备工艺不能正常使用循环水。所以应采取冷却塔降低储水池中水温的措施。而且冷却塔的冷却能力要大于或等于室内的空调冷负荷。

2.4 冷却塔的计算

冷却塔的作用是要把空调系统的回水（本工程既为储水池中的水）冷却，使水温不能继续升高，保证进入空调系统的水具有降温的能力。所以冷却能力应等于空调的 冷负荷，也就是应有等于1142KW。为了便于运行和调节冷却塔应选两台，在负荷使用高峰时用两台，而在一般情况下用一台，可以节省运行费用。要使进入空 调系统的水具有冷却能力，水温不能大于28℃。应选用28℃。从空调系统出来的水温为33℃。温差为5℃。所需要的循环水量为：

本设计选用逆流式冷却塔。逆流式冷却塔节能、噪声小，冷却效果好。由于本工程的设计进水温度为28℃，出水温度为33℃，不是标准工况必须进行修正。修正后冷却水量为200 /h。所以选两台150 /h的冷却塔。GBNL3─150型，高度3835mm，直径4342mm，风量106000m3/h，电机功率4.0KW，重量5592kg，进水压力30KPa。

2.5 循环水泵、冷却水泵的选择

2.5.1 循环水泵的选择

循环水泵是空调系统冷却水和车间工艺循环水的循环泵，选用三台，二用一备。最大负荷时运行三台，保证空调机的用水量。每台循环泵的流量为100 /h，选用SLS100─125型，L=100m3/h，压头H＝20mH2O，功率Ｎ＝11KW。

2.5.2 冷却水泵的选择

冷却水泵是供冷却塔所用的水泵，选三台。每台水泵的循环流量为100 ／h，选用SLS150─125A型，L=150m3/h，压头H＝16mH2O，功率Ｎ＝11KW。

3 结束语

该工程从设计到施工，都做了精心的准备，用时40多天，就交付甲方使用，经甲方运行一段时间后，比较满意。经过验收，各项指标均达到设计标准。

通过该空调系统改造成功，有两点体会。第一，以理论作为创新基础，大胆尝试。本工程结合使用单位实际情况认真作了经济技术分析，尝试空调无人工冷源新方 案，并且获得成功。为使用单位节约了投资；第二，理论与实际相结合，学以至用。相互影响，不断提高专业技能的应用水准。

作者简介：金洪文，男，1970年12月生，讲师，地址：长春市红旗街2494号长春工程学院环境工程系

邮编：130012，电话：（0431）5955971─3154，E-mail：ccjinhongwen@163.com 注：有☆作者为该工程项目主持人。

参考文献

（1）赵荣义，范存养，薛殿华，钱以明.空气调节.北京：建筑工业出版社，1994