1、工廠空調(diào)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

工廠空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)主要應(yīng)從以下三個(gè)方面人手;

1)由于工廠空調(diào)通常是為生產(chǎn)工藝所需而設(shè)，而不是以人員舒適性為目的，所以要詳細(xì)了解生產(chǎn)工藝對(duì)廠房環(huán)境的具體要求及環(huán)境參數(shù)的變化對(duì)生產(chǎn)的影響，從而與工藝人員共同確定出既滿(mǎn)足工藝要求又利于降低能耗的室內(nèi)環(huán)境參數(shù)。

2) 根據(jù)工藝生產(chǎn)特點(diǎn)及空調(diào)負(fù)荷特性，確定合理的空調(diào)方案，在滿(mǎn)足工藝需求的前提下盡可能減少空調(diào)系統(tǒng)能耗。

3)針對(duì)選定的空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)其運(yùn)行特性，確定適宜的系統(tǒng)控制方案，確?？照{(diào)系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行。上述第一、二項(xiàng)與各個(gè)行業(yè)的特點(diǎn)、工藝要求密切相關(guān)，是工廠空調(diào)能否節(jié)能的基礎(chǔ)。本文通過(guò)對(duì)某薄膜廠房空調(diào)設(shè)計(jì)實(shí)例分析，從工程設(shè)計(jì)角度探討工廠空調(diào)系統(tǒng)在室內(nèi)參數(shù)設(shè)計(jì)方案確定等方面的具體節(jié)能措施，希望起到拋磚引玉的作用，引起更多同仁對(duì)工廠空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)的重視。

2、薄膜生產(chǎn)廠房空調(diào)負(fù)荷分析

2.1 薄膜生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)介

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)引進(jìn)了多條歐洲和日本的薄膜生產(chǎn)線，各地建設(shè)了許多薄膜生產(chǎn)工廠，主要生產(chǎn) BOPP塑料薄膜。常用的 BOPP 薄膜包括普通型雙向拉伸聚丙烯薄膜、熱封型雙向拉伸聚丙烯薄膜、香煙包裝膜、雙向拉伸聚丙烯珠光膜、雙向拉伸聚丙烯金屬化膜、消光膜等。各種薄膜作為包裝材料廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中。雙向拉伸聚丙烯薄膜的生產(chǎn)是將高分子聚丙烯的顆粒狀熔體首先通過(guò)狹長(zhǎng)機(jī)頭擠壓制成片材或厚膜，然后在專(zhuān)用的拉伸機(jī)內(nèi)，在一定的溫度和設(shè)定的速度下，同時(shí)或分步在垂直的兩個(gè)方向(縱向、橫向)上進(jìn)行拉伸并經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)睦鋮s或熱處理或特殊的加工(如電暈、涂覆等)制成薄膜，然后通過(guò)收卷機(jī)收卷、分切后包裝為成品。

2.2廠房空調(diào)負(fù)荷特性

由于薄膜生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的余熱，為消除余熱，保證適宜的生產(chǎn)、工作環(huán)境，需設(shè)置以降溫為主要目的的空調(diào)系統(tǒng)。薄膜生產(chǎn)廠房中用于空調(diào)的能耗通常占全廠能耗的 1/3 左右。一些薄膜生產(chǎn)廠家為降低能耗關(guān)閉了空調(diào)系統(tǒng)，使得生產(chǎn)廠房的溫、濕度得不到有效控制，致使產(chǎn)品的質(zhì)量受到影響，工人的生產(chǎn)環(huán)境惡化，機(jī)電設(shè)備使用壽命縮短如何控制室內(nèi)的溫、濕度，使之既滿(mǎn)足生產(chǎn)要求又消耗較少的能源，成為業(yè)主和設(shè)計(jì)人員共同關(guān)注的重要問(wèn)題。

2.3 廠房設(shè)計(jì)參數(shù)

薄膜生產(chǎn)廠房室內(nèi)環(huán)境參數(shù)見(jiàn)表 1。

2.4廠房空調(diào)冷負(fù)荷組成

由于薄膜生產(chǎn)散熱量很大，排除余熱是空調(diào)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在。空調(diào)負(fù)荷計(jì)算的重點(diǎn)是夏季的冷負(fù)荷。

從擠出到收卷工序，每條薄膜生產(chǎn)線生產(chǎn)過(guò)程的總散熱量約為1500~2 000 kw其中擠出和鑄片區(qū)散熱量高達(dá) 1000 kw 左右，擠出區(qū)的單位面積熱指標(biāo)高達(dá)1000w/m%。引進(jìn)不同國(guó)家的生產(chǎn)線各功能區(qū)域的散熱量見(jiàn)表 2。

與民用建筑不同，對(duì)于薄膜生產(chǎn)廣房而言，用于消除上述生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的余熱的空調(diào)冷負(fù)荷(此部分冷負(fù)荷一年四季基本恒定)約占房間冷負(fù)荷的80%左右。其他負(fù)荷(圍護(hù)結(jié)構(gòu)、燈光和人員)則占較小的份額。

另外，由于工藝生產(chǎn)過(guò)程中需要大量排風(fēng)，空調(diào)總負(fù)荷中用于風(fēng)平衡的補(bǔ)風(fēng)導(dǎo)致新風(fēng)負(fù)荷占相當(dāng)大的比例。

3、空調(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)方案

31確定適宜的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)

生產(chǎn)線供應(yīng)商要求夏季室內(nèi)溫度不超過(guò) 28C，若按照此設(shè)計(jì)條件計(jì)算，空調(diào)系統(tǒng)所需的制冷量很大，從而導(dǎo)致消除余熱的能耗較大、生產(chǎn)成本較高，業(yè)主難以接受。

空調(diào)方案的節(jié)能性首先體現(xiàn)在確定適宜的室內(nèi)溫、濕度，使之既滿(mǎn)足生產(chǎn)的要求又可以盡量少地消耗能源。針對(duì)薄膜生產(chǎn)廠房各區(qū)域的功能不同空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)對(duì)象的不同可以分別設(shè)定各功能區(qū)域的室內(nèi)參數(shù)。

由于生產(chǎn)線上擠出機(jī)所在區(qū)域單位面積散熱量非常大，且無(wú)人值守，故設(shè)計(jì)該區(qū)域溫度不超過(guò)40℃，以保證設(shè)備正常工作。而對(duì)車(chē)間其他部分考慮到我國(guó)的國(guó)情和現(xiàn)行的國(guó)家規(guī)范，根據(jù)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ 1-2002)第 49 條規(guī)定“車(chē)間內(nèi)工作地點(diǎn)的夏季空氣溫度，應(yīng)按車(chē)間內(nèi)外溫差計(jì)算，其室內(nèi)外溫差的極限，根據(jù)各地夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度確定”。根據(jù)各地區(qū)的室外空氣參數(shù)，薄膜車(chē)間其他工作區(qū)域夏季室內(nèi)溫度一般可設(shè)定為32~34℃。

3.2 經(jīng)濟(jì)、合理地確定空調(diào)面積

按生產(chǎn)線供應(yīng)商提供的設(shè)計(jì)要求，整個(gè)薄膜生產(chǎn)區(qū)域均需設(shè)置空調(diào)，考慮到業(yè)主節(jié)約資金和降低成本的要求，設(shè)計(jì)中根據(jù)具體情況，在保證正常生產(chǎn)的前提下，適當(dāng)減小空調(diào)面積，也可以達(dá)到降低空調(diào)能耗的日的。

1)在薄膜生產(chǎn)拉伸機(jī)及之前區(qū)域，工作人員很少，所以可將該部分的全面空調(diào)改為局部空調(diào)即僅在拉伸區(qū)巡視通道設(shè)置空調(diào)。

2)分切區(qū)的工作人員較多，為滿(mǎn)足人員舒適性要求，應(yīng)設(shè)置全面空調(diào)。

3)膜生產(chǎn)的設(shè)備需大量使用電動(dòng)機(jī)、尤其是異步電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)力。這些電動(dòng)機(jī)功率高、發(fā)熱量大，如不對(duì)其工作環(huán)境進(jìn)行降溫處理，電動(dòng)機(jī)將因散熱困難導(dǎo)致功率降低并會(huì)影響使用壽命;尤其在高海拔地區(qū)，由于空氣稀薄致使問(wèn)題更加嚴(yán)重。云南地區(qū)的某薄膜廠就因?yàn)闉榻档蜕a(chǎn)成本不啟用空調(diào)系統(tǒng)，其擠出機(jī)電動(dòng)機(jī)使用不到3 年就被迫更換。為了延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)的使用壽命，可以?xún)H對(duì)擠出機(jī)的電動(dòng)機(jī)送空調(diào)風(fēng)散熱，而不必對(duì)整個(gè)區(qū)域送風(fēng)降溫。

3.3 合理運(yùn)用自然通風(fēng)

薄膜廠房原料供給區(qū)域設(shè)備較高，廠房高度較其他區(qū)域高出近 10 m，呈煙狀。在此處設(shè)置自然排風(fēng)，以便將薄膜廠房擠出機(jī)區(qū)域的余熱排除。以上節(jié)能設(shè)計(jì)方案的采用，既滿(mǎn)足了最基本的室內(nèi)環(huán)境要求，又可以使空調(diào)能耗大幅度下降，在生產(chǎn)環(huán)境要求和相應(yīng)的能源消耗之間達(dá)到了較好的平衡，得到業(yè)主和工藝設(shè)計(jì)人員的認(rèn)可。

4、工程實(shí)例

4.1工程概況

本工程為 BOPP 薄膜生產(chǎn)廠，地處我國(guó)中原地區(qū)，廠房建筑面積12 332㎡，其中空調(diào)面積6894㎡。廠房包括薄膜生產(chǎn)區(qū)域、變配電站、冷凍站、原料成品庫(kù)等。工藝流程為原料供應(yīng)混合一擠出、鑄片一縱拉一橫拉牽片一收卷一分切包裝成品。

4.2室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)及空調(diào)系統(tǒng)劃分(見(jiàn)表3)

4.3空調(diào)方案及空氣處理過(guò)程針對(duì)不同的生產(chǎn)工藝要求及特點(diǎn)，本工程采用不同的空調(diào)方案和空氣處理過(guò)程。

對(duì)于有大量散熱同時(shí)又有大量排風(fēng)的拉伸區(qū)域，考慮熱平衡和風(fēng)平衡，設(shè)置組合式全新風(fēng)空調(diào)機(jī)組(服務(wù)于巡回通道)和機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)。夏季室外空氣經(jīng)過(guò)冷卻降溫后送入室內(nèi)，以消除室內(nèi)的熱負(fù)荷，維持室溫在要求的范圍內(nèi)。冬季進(jìn)風(fēng)不必加熱升溫。

分切區(qū)域操作人員較多，生產(chǎn)設(shè)備散熱量不大。空調(diào)系統(tǒng)采用一次回風(fēng)全空氣空調(diào)系統(tǒng)。室外空氣與室內(nèi)的回風(fēng)混合過(guò)濾，夏季經(jīng)過(guò)冷卻降溫、冬季經(jīng)過(guò)加熱后送入室內(nèi)，維持室溫在要求的范圍內(nèi)。

以AC-3和AC-4，AC-5 系統(tǒng)為例，空調(diào)系統(tǒng)流程見(jiàn)圖1，2。

若按照生產(chǎn)線供應(yīng)商提出的室內(nèi)參數(shù)及空調(diào)區(qū)域要求設(shè)計(jì)相應(yīng)的空調(diào)系統(tǒng)，經(jīng)計(jì)算所需制冷量為1850 kw。本工程從滿(mǎn)足工藝要求和節(jié)約能源的原則出發(fā)，確定了適宜的室內(nèi)參數(shù)和合理的空調(diào)方案，使空調(diào)的耗冷量降至 936 W。同時(shí)由于空調(diào)冷源及末端設(shè)備容量的減少，使得空調(diào)設(shè)備總用電負(fù)荷降低約 60%。

系統(tǒng)多年來(lái)的運(yùn)行實(shí)踐顯示，上述方案完全滿(mǎn)足業(yè)主的生產(chǎn)要求。

5、結(jié)語(yǔ)

行業(yè)不同，空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能設(shè)計(jì)具體措施各異，只要把握住生產(chǎn)要求、工藝特點(diǎn)，就能夠設(shè)計(jì)出好的空調(diào)方案?？照{(diào)節(jié)能設(shè)計(jì)必須以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求為前提，所以在確定室內(nèi)溫濕度等環(huán)境參數(shù)時(shí)，要充分了解空調(diào)系統(tǒng)服務(wù)對(duì)象的使用特點(diǎn)，進(jìn)而選擇適宜的空調(diào)方案。特別是當(dāng)工藝技術(shù)條件是由發(fā)達(dá)國(guó)家的供應(yīng)商提供時(shí)，要正確分析其相對(duì)較高的環(huán)境要求是針對(duì)人員舒適性還是工藝要求適合我國(guó)國(guó)情與否。同時(shí)，我們應(yīng)做到知己知彼方不會(huì)唯節(jié)能而節(jié)能。