摘要:空调工程建成后,通过试运转,或者运行数年后,达不到原设计的要求,需要提出改造或改进措施,这是工程技术人员经常接触的任务。本文对若干密集型生产车间的空调系统运行的调查结果显示:有较多的车间新鲜空气量严重不足;空气过滤器严重积尘;换气次数下降;温湿度偏离设计要求;冷却水赃污结垢致使系统失效。对于这些实际工程中的常见故障,通过理性分析究其原因,用以引起设计者和管理者的重视。
关键字:室内正压 平衡点 渗透空气量 压力特性 污垢热阻
1 第一类常见故障———新鲜空气量严重不足
这类故障多见于工业空调中。
例1.某电子产品装配车间空调系统运行至今逾10年。据管理者反映,夏季车间空调品质逐年恶化,现今干球温度经常超过30℃,相对湿度在70% 以上。最使操作工难以忍受的是新鲜空气量严重不足,去年曾出现工人昏厥中暑在车间。
例2.某显示器装配老化车间,工人反映投产5年来,上班总感到气闷难受。
分析这类车间的特点是,车间面积较大,工艺设备发热量一般,但属流水线装配,操作工人密度高,最低人均占有面积不足6㎡(包括运输通道)。
密集型的工业空调新鲜空气的重要性,在《采暖通风与空气调节设计规范》(GBJ 19-87)第5.3.8条明确要求“…… 或保证每人不小于30CMH的新风量的最大值确定”,对于这一基本要求,设计方案都予以考虑了。然而,要在空调系统运行后能有效地引入新鲜空气(尤其在人员密集的车间)却需要在系统上进行研究。
工业空调最常见的系统型式如图1所示
这种单风机的运转系统不设置独立的排风,省电、省地、省设备,被多数业主所接受。这种系统的正常运转,从理论上讲有两点必须控制好。
1.1 室内正压△P
系统开始运转后,由于新风Lw的吸入,室内空气压力增加,当增加的△P足以通过窗缝、门缝渗透到室外的空气量Lp=Lw时,系统的运转达到了空气的平衡,此时的△P为室内的正压值,一般设计采用△P=5~10Pa,按作用压差法室内的渗透空气量可用下式计算
1.2 室内回风与新风的混合点O
O点被称为回风和新风的平衡点。该点的控制是通过A、B风阀的调节完成的。
图1系统的运转压力特性可用 图2表示
O为大气压力线,△P~△P为室内正压线,ab为送风管的压力降, △Hs为送风口的压降,△Hh为回风口的压降。Cd 为回风管压降,de为空调箱压降。 d点处于负压状态,由于负压值O‘d的存在,大气被吸入混合箱内。
以上描述是设计意图与运转的实际效果达到一致时,则此空调系统处于正常运转状态。但是对于密集型的工业厂房,由于操作人员众多,新风的需要量较大,而渗透空气量是由不定因数的窗缝所左右,因而新鲜空气量供应不足现象时有发生,这是工业厂房中常见的故障。
例1的原设计资料为:装配车间面积为4320㎡,层高为4.5M,设计风量为164600CMH,操作人员800余人,按每人30m3/h计,新风量占设计风量的15%,即24610CMH,无单独排风系统,设计室内正压为10Pa,系统的流程如图1所示。分析其主要原因是车间排风不畅,导致室内正压升高,降低了新风的供应量,并计算如下。
根据式1,为保证车间正压值10Pa,其缝隙长度应为:来源:考试大
由于车间的气密性较好,其缝隙长度仅为设计的1/2强,约为3000m,为了达到空气量的平衡,室内将自动地升高其正压值,根据式(1)
参看图2,由于室内正压的提高,在风机风压变化不大的情况下,相当于大气压线O‘~ O’下降至O“~ O”虚线所示,而负压值O‘d减为O“d ,因而必然降低新鲜空气量的吸入,这是导致新风减少的理论根据,也就必然反映到实际工程中去。
同时,室内过高的正压值,将造成风机流量的降低,减少了对车间的供冷量,使车间的温度升高。因而即使开大风阀A(见图1)增加新风的吸入使车间内保持风量平衡,但温度的升高是不可避免的。唯一的解决途径是设置车间的排风系统。有了排风系统可以避免不定因素缝隙的影响,根据设计要求灵活地控制风量平衡和热量平衡,提高空调系统运转的经济性。
排风系统就应负担24610 CMH-12950 CMH = 11660 CMH的排风量。有了排风系统,室内正压是非常容易控制的。
近年来不少资料阐述,空调工程应重视排风系统的设计,避免单纯靠室内正压无组织进行排风的弊端,其原因即在于此。