纺织企业空调系统的节能运行与管理

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1、1纺织企业空调系统的节能运行与管理纺织企业空调系统的节能运行与管理王学元（中国纱线网）摘要：摘要：分析了纺织企业空调系统的重要性及其节能运行与管理的意义，阐述了纺织企业空调系统能耗高的原因，探讨了降低空调系统能耗，提高能源利用效率的具体措施。 关键词：关键词：纺织；空调；节能；智能控制；焓值随着国民经济的发展和人民生活水平的日益提高，纺织企业生产车间的工作环境越来 越成为影响企业招收和留住员工的不利因素，造成纺织企业招工难，用工成本高。同时， 随着市场竞争的日益激烈，纺织企业因生产车间温湿度不适宜造成的产品质量隐患也越来 越被重视。为此企业对空调系统提出了更高的要求，希望通过提升空调系统的运行

2、效能来 改善生产环境，提升产品质量。但在棉纺织企业中，空调是生产系统能耗的重要组成部分， 占全部生产能耗 15%以上，也是纺织企业节能减排的重点控制项目，因此，保证在最低能 耗的情况下提高空调系统的运行效果成为纺织企业要重点研究的课题。1 1 棉纺织企业空调系统耗能高的原因棉纺织企业空调系统耗能高的原因目前，我国纺织企业空调系统的整体能效偏低，存在着巨大的浪费现象。纺织企业空 调系统存在的问题主要包括： 1.11.1 负荷估算值偏大负荷估算值偏大 空调系统通常是按照最大负荷来进行设计和选型，并预留有一定比例的余量，在正常 使用中，空调系统在满负荷状态下运行的情况较少。 空调系统负荷的计算是空调

3、系统设计和选择空调设备的主要依据，纺织企业空调系统计算 的冷热负荷主要有车间设备、人员、照明的散热和厂房结构的传热等。在空调系统负荷计 算过程中，为保证系统运行后的调节效果，一般都是以设备、人员、照明的散热和厂房结 构的传热的最大值为取值依据，将各因素负荷的最大值累加后乘以安全系数。但空调系统 在实际运行过程中各因素出现峰值负荷的时间很短，而各个因素同时出现峰值负荷的时间 更少。因此，依照这样计算出来的系统负荷来选择风系统水系统的设备，必然造成设备功 率偏大。另外，在水系统的水泵选型时，是按整个系统最大阻力来选择扬程、按最大用水 量来选择出水量的；在风系统的风机选型时，是按最大送风量来选择风机

4、风量、风道最大 阻力来确定风压的。但因系统实际运行中用水量、送风量大多数时间里是不需要达到设计 最大值的，因而空调系统在设备选型上也存在估值偏大的问题。 1.21.2 使用中调节与管理不合理使用中调节与管理不合理 空调系统的实际运行中，企业经常在管理和调节方式上也存在着不合理的现象，主 要表现有： （1）为了达到理想的调节效果，在设定温湿度控制界线是过于严格，造成空调系统 在偏高的调节负荷下运行。 （2）在调节方式的选择上不是根据室内外空气参数的实际情况选择最节能的调节方 式，而是凭经验进行调节。 （3）新风、回风的使用或新风、回风的使用比例上不进行精确计算。 （4）不按规定要求开启或密封车间

5、门窗，车间内外湿热交换的控制不利于保持最佳 的调节效果。 （5）新风窗、回风窗的空气过滤网不及时清洁，网眼严重堵塞，风阻较大，影响风 量和风阻。 （6）供水量和送风量的调节采用简单的水阀或风阀调节方式。2（7）在调节能力过剩的情况下，为保证车间温湿度的相对稳定，频繁启、停空调设 备。电机的起动电流通常为额定值的 5 倍左右，在如此大的电流冲击下，进行频繁的起停， 对电机、接触器触点产生电弧冲击，也会给电网带来一定冲击，起动时带来的机械冲击和 停止时的承重现象也会对机械传动、轴承、阀门等造成疲劳损伤。2 2 纺织企业空调系统节能运行与管理纺织企业空调系统节能运行与管理空调系统的节能运行管理包括在

6、实际运行过程中按标准运行操作规程进行操作，严格 监控空调系统的运行参数，及时发现能源浪费问题、及时查找存在的问题并进行修整，降 低能源浪费。 2.12.1 对空调空调系统进行智能化控制改造对空调空调系统进行智能化控制改造 随着自动控制技术的进步，对纺织企业的空调系统进行智能化控制的节能改造成为现 实。空调自动化控制系统主要由控制器、变频器、传感器和运算软件等组成，感应器感应 车间内的温湿度、回风的温湿度、车间外的温湿度等，这些信息由控制器与设定值进行对 比，经运算软件计算并选定出合理的控制方案，由执行器调整风机、水泵、风阀、水阀的 转速或开启量，以稳定车间的温湿度。当系统检测到温度或湿度超出标

7、准值时会自动调整 空调设备的运行状态，从而达到稳定车间温湿度和节能的目的。 2.1.1 纺织企业空调智能化控制系统的工作及节能原理 （1）纺织企业空调智能化控制系统应用交流变频技术，通过对空调系统风机、水泵的 驱动电机转速等进行智能化的控制和调节，从而使空调系统的风量、水量等参数按车间实 际需要的冷热负荷进行适时调节，不但能改善空调系统的调节品质，改善空调系统的运行 质量，还能到达节约能耗，延长设备使用寿命、减轻设备维护工作量的效果。对于风机、 水泵等变转矩负载而言，电机的输入轴功率与其转速的三次方成正比，故转速的变化可使 功率大幅度下降。 （2）纺织企业空调智能化控制系统可根据传感器反馈的检

8、测点温度、湿度、水温、管 道压力、流量等参数实现闭环自动控制，可以有效减小车间温湿度的波动范围，减少空调 系统的无效能耗，同时还可以有效减轻运行监控人员的劳动强度。 （3）应用变频技术后，电机的启停实现了软启动和软停止，无骤启和骤停现象，大大 降低了对机械和电网的冲击；风机、水泵一般运行于工频频率以下，可延长水泵、风机、 管件等的使用寿命，降低维护费用。 2.1.2 风机、水泵变频调速节能效果分析 通过智能化控制改造，空调风机可以实现无级变速调节，系统可以在运行过程中自动 根据实际需要来调节风量节。根据流体力学原理，风机风量与转速成正比，压力与转速的 二次方成正比，输出功率与转速的三次方成正比

9、；而水泵流量与转速成正比，扬程与转速 的二次方成正比，输入功率与转速的三次方成正比 1。因而如果风机或水泵的转速降低 30%， 则其输入功率会降低 65.7%，因此，通过变频来调速，对空调系统的风机、水泵来讲节电 效果是非常可观的。 2.22.2 选用高效节能的空调设备和器材选用高效节能的空调设备和器材 随着节能技术的不断发展，纺织空调系统也出现了很多高效节能的设备和器材，如高 效节能风机、喷雾风机、对喷撞击流喷嘴等等。 （1）高效节能风机采用标准翼型风机叶片型材，通过叶片型材的扭角、叶片根部与轮 毂接触曲面的加工、叶轮连接件的设置、叶片表面覆膜修饰、叶片与轮毂的联接和叶轮表 面防腐保护处理加

10、工等技术，使风机具有了低噪音、低能耗的特点。 （2）喷雾风机是在轴流通风机上安装了机械雾化器（见图 1） ，由于该雾化器的加入， 使风机具有送风和加湿二合一的功能，雾滴直径 90以上小于 0.1mm，在水汽比较低的情3况下（水汽比可以小于 0.1）2，仍具有很高的湿热交换效率，从而减少了空调用水量和 能耗，并可减少空调系统水泵及电机、喷淋管道等的配置数量。图 1 喷雾风机（3）对喷撞击流喷嘴通过高速流体从喷嘴喷出后撞击固定壁面（喷嘴结构见图 2）或 两股水流对喷，从喷嘴与固定壁面之间的缝隙中挤压出一圆形水膜3，水被雾化为 180 片状水雾膜（喷雾效果见图 3） ，与传统的离心式喷嘴所喷锥形水膜

11、(雾化角一般小于 130) 相比，水雾覆盖面宽，水膜与处理空气呈交叉流动，因而湿热交换效率更高，在同样的湿 热交换量的情况下，可以减少喷水量、降低喷嘴密度，加大喷嘴出口孔径 (46mm)，从 而有效解决喷嘴堵塞问题和减少喷嘴阻力，大大节约水泵的能耗。据纺纱企业实际测试， 在同样的湿热处理效果的情况下，靶式喷嘴的喷水室水系统耗电功率比使用离心式喷嘴喷 水室水系统耗电功率要小 3.5kW，水泵电机可以由原来的 11kW 降低为 7.5kW，功耗降低约32%3。图 2 靶式撞击流喷嘴结构示意图 图 3 靶式撞击流喷嘴的喷雾效果 2.32.3 合理设定空调系统的工作参数合理设定空调系统的工作参数 空调

12、系统设定的工作参数不同，耗能也会不同。因此合理地根据车间内外空气状态的 变化和车间温湿度控制要求来设定空调系统的工作参数，包括车间温湿度的控制界线、送 风量、喷淋量等，在满足车间生产工艺要求的前提下，尽可能地降低空调系统的冷热负荷， 是降低空调系统能耗的重要措施。 特别是在使用智能化控制的空调系统时，调整系统的控制参数非常便捷，为高效、节 能地使用空调系统创造了良好的条件。 2.3.1 不同条件下的空调工作参数的设定要求4根据车间内外空气状态的不同，空调系统可以采取不同的工作参数设定 4，已达到在 满足车间生产工艺要求的前提下，尽可能降低空调系统能耗的目的，不同条件下空调系统 工作参数设置的具

13、体要求见表 1。表 1 空调系统的工作参数设定策略类型减焓去湿增焓加湿减焓加湿减焓减湿等焓加湿适用条件气候湿热，高温高湿，室外空气焓值高于车间空气焓值气候干冷，低温低湿，室外空气焓值小于车间空气焓值气温高，湿度低，室外空气焓值小于车间空气焓值气温偏低，湿度较大，室外空气焓值大于车间空气焓值气温符合工艺要求，湿度偏低，室外空气焓值低于车间空气焓值室内外空气状态对比室外空气温度大于车间空气温度，室外空气绝对湿度大于车间空气绝对湿度室外空气温度低于车间空气温度，室外空气绝对湿度小于车间空气绝对湿度室外空气温度高于车间空气温度，室外空气绝对湿度小于车间空气绝对湿度室外空气温度略低于车间空气温度，室外空

14、气绝对湿度大于车间空气绝对湿度室外空气温度低于车间空气温度，室外空气绝对湿度低车间空气绝对湿度调节目标降低车间空气温度，减小车间空气湿度增加车间空气湿度，稳定或提高车间空气温度增加车间空气湿度，降低车间空气温度降低车间空气湿度增加车间空气湿度控制线节能设定原则干球温度偏高掌握、相对湿度偏高掌握干球温度偏低掌握、相对湿度偏低掌握干球温度偏高掌握、相对湿度偏低掌握干球温度偏高掌握、相对湿度偏高掌握相对湿度偏低掌握风系统参数要求绝对含湿量要尽可能小，温度要尽可能低绝对含湿量要尽可能大，温度要尽可能高绝对含湿量要尽可能大，温度要尽可能低绝对含湿量要尽可能低，温度要尽可能低绝对含湿量要尽可能高节能措施（

15、1）最大限度地使用回风。（2）关闭喷雾风机供水系统。（3）细纱车尾排风全部排放到室外。（4）使用低于露点温度的冷水处理空气，必可在喷淋水池中加放冰块降低水温。（1）最大限度地使用车间回风。（2）打开喷雾风机的供水系统，尽量保持水温。（3）细纱车尾排风全部经空调室处理后送回车间。（4）用循环水处理空气，必要时可以对空气进行预热处理。（5）封闭好门窗，车间保持内轻微正压。（1）全部使用新风。（2）打开喷雾风机的供水系统，尽量保持水温。（3）细纱车尾排风全部排出车间。（4）使用高于露点温度、低于循环水温度的低温水处理空气，可补充部分深井水进行部分循环。（1）大量采用回风。（2）关闭喷雾风机的供水系统

16、。（3）根据细纱车尾排风实际焓值的大小确定是否回用。（4）使用低于露点温度的冷水处理空气。（1）根据室内外空气的实际参数灵活掌握新回风比例。（2）打开喷雾风机的供水系统。（3）根据细纱车尾排风实际焓值的大小确定回用比例。2.3.1 合理设定空调系统工作参数的节能效果 （1）合理选定空调系统温湿度控制线的节能效果。纺织企业在不同的季节，对各车间 的温湿度要求也不完全相同，都有一个适应生产工艺要求的区间，只要温湿度控制在这个5区间内，对车间生活状态和产品质量就没有不良影响，而在这个区间内，空调系统温湿度 控制线是偏上还是偏下掌握，直接影响空调系统的负荷及能耗。 例如：夏季车间要求温度控制在 30-32，湿度控制在 55-65%。分别为空调系统设置 两个不同的控制线方案，并从 i-d 图上查得空气的相关参数（见图 4、图 5） ，相关参数汇 总见表 2。图 4 id 图 图 5 空气具体参数表 2 不同控制线空气的相关参数方案方案一方案二i-