摘要:现代纺织工业生产中，空调工程起着重大作用。它提供了工艺需要的温湿度、清洁度和气流速度等条件，保证生产的正常进行，也提高了产品的产量和质量。由于纺织车间属于大空间空调区且对室内温湿度要求比较高，采用全空气空调送风方案比较合理；车间送风方式采用一次回风，它不但可以保持室内稳定的温湿度清洁度，也可以充分利用回风达到节能的目的。本系统通过对断头吸棉排风通过地沟集中排放从而达到降低需冷量的目的。制冷站的设计相当重要,应充分考虑各方面因素减少能量消耗。水管用泡沫橡塑保温，风管采用镀锌铁板。设计工程中考虑了消声、减振和防火排烟的措施。
关键词：下送风空调系统；一次回风系统；全空气系统
1、空调系统的工程概况及室内外设计参数
1.1工程概况
该工程是郑棉纺织集团的改造工程，对该公司的络筒车间进行空调系统设计，该工程位于河南省郑州市，即该络筒车间高为4.2m，该车间建筑面积为5800 m2，空调设计面积5024 m2。
络筒车间厂房结构型式东西向附房为砖混，主车间为单层混凝土结构，抗震设防烈度为七度。主厂房建筑防火设计均按火灾危险类别为丙级、耐火等级为二级而进行设计。本次设计内容：细纱车间的下送风送风系统设计，回风系统设计，空调室设计及其冷冻站设计。
空调设计区域概况：
1.空调区域面积：5024m2
2.工厂类型：棉纺织厂
3.车间规模：自动络筒机共27台，络筒机3台，捻线机12台，并纱机3台
4.工厂建筑形式：钢筋混凝土封闭式平房厂房
5.工厂所在地：河南省郑州市
1.2室内外设计参数
室内空气温湿度设计参数的确定，除了考虑室内参数综合作用下的舒适条件外，还应依据室外气温，经济条件和节能要求等进行考虑，而对与工艺性空调应严格按照工艺性要求而定。空调房间一般应保持正压，正压值保持在5—10Pa左右。
夏季：空调室外计算干球温度应采用历年平均不保证50小时的干球温度，夏季空调室外计算湿球温度应采用历年平均不保证50小时的湿球温度。
冬季：空调室外计算温度应采用历年平均不保证1天的日平均温度。冬季空调室外计算相对湿度采用累年最冷月平均相对湿度。
郑州地处北纬34°43′，海拔110.4米，大气压力夏季991.7hp，冬季1012.8hp，室外设计温湿度和室外其他参数，见下表：
2、车间冷负荷及送风量计算
2.1冷负荷计算
纺织厂车间的空调负荷计算有两种方法：稳定传热计算法和冷负荷计算法。
由于纺织车间机器散热量为空调车间考虑冷负荷的主要因素，为了简化计算，传统的纺织车间空调冷负荷计算采用稳定传热计算法。但由于稳定传热计算法将得热量和冷负荷不加区分别，因此，计算出的冷负荷量往往偏大，所选空调设备容量也就偏大，导致设备初投资和运行费用增加。
为了节能，目前广泛采用冷负荷系数法这一不稳定传热计算方法。该方法将得热量与冷负荷严格区分开来，计算方法简单，精确度较高。
因此在这里利用冷负荷系数法对该车间进行负荷计算，计算从8:00——次日2:00即可，计算内容如下（根据车间划分和功能，以下计算的为络筒、络筒捻线车间的总的冷负荷）：
纺织车间的冷负荷主要构成：
1.通过维护结构传入室内的室外空气热量；
2.通过维护结构传入室内的太阳辐射热量；
3.室内机器设备的散热量；
4.室内照明设备的散热量；
5.人员的散热量。
2.2车间夏冬季送风量、制冷量的计算
2.2.1空气处理方案
空气调节系统一般由空气处理设备及空气输送管道及空气分配装置组成，根据实际需要，它能组成许多不同形式的系统，在工程上应考虑建筑物的用途和性质及热湿负荷的特点、及温湿度的控制要求，空调机房的面积及位置，投资及维修费用等多方面的因素，选定合理的空调系统，所以先简单介绍一下空调系统的分类。
A国内外的几种经常使用设计方法
a 全空气系统
（1） 定风量系统是全空气系统中最标准最常用的方式。一般用于高层建筑的公共部份，如门厅、中庭，餐厅、宴会厅均采用这种方式。由于有集中的空调机房，运行管理方便，因风机引起的振动噪声可以在机房设法处理，不致影响使用场所。另一方面因送风量大，换气充分，人感到舒适，特别是设置了回风风机，过度季节可以采用全新风，其缺点是风道截面大，增加建筑高度，一般风机送风功率全年不变，不利于节能。可以采用变速电机，根据季节负荷的变化来调整风机电机的功率大小。
（2） 变风量系统这里所指的是普通的VAV方式。每个送风口或每隔几个送风口设置一个变风量装置，根据室温来控制风量，由于非高峰负荷时送风量的减小，而使功率消耗大大节省，所以这种方式的节能效果是非常好的，但变风量装置的成本较高。
b 诱导系统
诱导系统是由一次风系统、诱导器及二次风系统组成.一次风全部来自室外，在集中的空气处理室中被处理到需要的参数。再输送到各空调房间的诱导器．通过下部喷嘴吹出的一次风诱导室内空气通过盘管再与一次风混合吹向室内。一次风的空气处理系统实际上是直流系统，风量小，送风道尺寸可以大大缩小，这对于高层建筑来说是很大的优点，但是二次盘管干工况运行，新风负担的负荷大，要求处理后空气的露点低，不容易处理和控制。
c 全水系统
空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担，因为水的比热大，所以要处理相同负荷时，水系统所需的管道占空间减小了很多，但是水只能来消除余湿量，并不能解决室内通风问题，所以这种系统只能适用于小空间人流密度较小、要求室内空气品质不高的场所。
d 风机盘管加独立新风系统
风机盘管空调系统在目前已为国内外空调工程师们广泛采用，由于风机盘管机组体型小，布置安装方便，占建筑空间小、又能个别控制。在以往所见的宾馆设计中。除了大面积，如餐厅，多功能厅采用集中处理外。其他场所，如客房、办公室、商场、娱乐场所等基本上均采用风机盘管系统。当前国内外高层宾馆、医院病房及高层办公楼绝大部份亦采用风机盘管加新风系统。设于房间内的风机盘管使房间内的空气再循环，让空气得到冷却或加热，同时配合新风系统达到空调的目的，这种风机盘管由风机段和盘管段组成，以冷冻水或热水作介质并使空气以自由射流方式送人室内。在旅馆设计中都是将卧式机组暗装在进门走道吊顶内，以节约有效地面面积，在办公楼设计中往往选用带有60pa左右余压的风机盘管，置于平顶中接上短管和送回风口形成上送上回系统。为了适应各种场合和各种条件的需要，风机盘管机组的风机速度分为高、中、低三档运转，以适应不同的冷却或加热的需要。盘管出口处设有自动控制阀门，随时根据室温引入冷水或热水调节，使室温维持恒定。
2.2.2一次回风处理过程
采用一次回风空气处理方式，其工作原理为：采取部分W状态点的新风与N状态点回风按10%的比例混合到C点后，送入喷水室进行冷却减湿后，其状态点由C变化到O点（工程上成为机器露点），然后沿热湿比线送入车间，吸收车间余热余湿后变为室内状态点N。
3、空调系统的选择
纺织厂的生产车间空调系统属于工艺性空调,车间的面积较大，车间大部分热量来自机器的发热量,机器的发热量较大，所以车间的温度较高，就连冬季也需要送冷风。生产过程中挥发的大量棉絮及灰尘会造成室内空气品质下降，影响工人的工作效率，为了保证生产的正常运行，就需要对车间进行及时的空气调节。
全水系统虽然能够使室内保持要求的温度，但由于没有新风引入，无通风换气的作用，室内的空气品质得不到改善，这将会严重影响工人的身心健康；纺织工艺对室内温湿度的要求比较高，采用空气-水系统虽然布置比较灵活且也能改善室内的空气品质，但它对室内温湿度要求严格时难于满足，过滤性能差，气流分布受一定制约，布置分散，管理不方便，水系统复杂，易漏水，控制精度不高；而全空气系统不但能够使室内保持稳定的温湿度和清洁度，能够准确地控制车间的温湿度，而且可以进行理想的气流分布，这是半集中式空气调节系统，如风机盘管系统所不能及的。随着我国纺织事业的不断发展，棉纺生产流程对室内工艺参数的要求越来越高，但工艺的特殊性导致了室内品质比较差，为了保证生产的正常运行,采用全空气系统是必要的选择。
本次设计采用一次回风全空气系统，根据不同季节的气候特点和车间温湿度要求以及节能要求，合理使用回风和室外新风。例如，在冬季和夏季时尽量利用回风，在过渡季节，尽量利用室外新风的自然调节能力，做到尽量停用喷淋室或少用喷淋室，尽可能采用循环水处理空气等，这样将大幅度的降低空调能耗，而在合理使用回风的过程中，由于较好的控制了送风机的机器露点温度使车间温湿度更加稳定，减少温湿度波动，有利于提高产品质量。但必须注意除尘工艺回风，保证了工艺回风的质量，对外排放时达到国家排放标准对有利于保护环境，回风也不会威害工人的健康。实践表明，合理地使用车间回风、新风，对节能和生产都有很大的好处。
4、空调设备室设计
由于该车间的湿度较大，所以采用喷淋室对空气进行热湿处理。
A、喷水室的构造和工作原理
喷水室的构造常用的单级卧式低速喷水室结构示意图如下图所示。它由导流板、喷嘴、挡水板、喷淋室、水泵、滤水器、溢水器、检查门、照明灯、各种供回水管和外壳等部分组成。
构造图见下图：
喷水室的工作原理是被处理的空气以一定的速度（一般为2—5m/s）经导流板1进入喷水室，在那里与喷嘴喷出的水滴直接接触进行热湿交换，然后经挡水板3流出。从喷嘴喷出的水滴完成与空气的热湿交换后，落入喷淋池4中，喷淋池中的滤水器6和循环水管7以及三通调节阀8组成了循环水系统。补水管11、浮球阀12组成自动补水装置；溢水器13和溢水管14组成液位控制系统；而泄水管15、防水照明灯16和检查门17则是喷水室维护、检查、检修时不可缺少的部件。
B、喷淋室的计算包括喷淋排管，喷嘴数量等，
采用喷水室处理空气，若以人工冷源作冷媒，实现空气的冷却去湿过程时，每级喷水室的喷嘴一般采用两排对喷，喷水量达不到要求时，应增加排数。各排之间的距离，一般应采用0.6m。各排的喷嘴密度宜采用18—24个/m2。喷水室断面的空气质量流速，一般采用2.5—3.5kg/ m2·s，冷 水温升一般采用3—5°C。若以天然冷源作冷媒，其温升值应通过计算确定。
5、络筒车间送回风系统设计
5.1回风管道及出风口的数量、尺寸的确定
该系统设计中采用假定流速法，先根据表5-1选定管内流速,再结合所输送的风量，确定合适的风管尺寸，进而计算整个风道系统的管道阻力，得出需要的动力，然后进行并联管路的平衡校核计算，如并联环路的不平衡率不能满足设计手册的标准，则要调整并联环路的风管尺寸，直到满足设计手册要求为止，也可以加阀门进行调节。最后根据管路阻力和系统的流量确定系统的动力装置。
根据负荷计算求得送风量，再根据车间内工艺设备布置的情况来布置送风道。宜将风道与机台垂直布置，以使风口与车弄平行，每条风道一般在车弄中心线上方布置一个风口。据车间工艺性要求，又考虑车间要保持一致的温湿度，墙边走道处也要考虑送风，另外墙间伸缩缝处应做成半风道形式。
5.2道布置及设计
送风风道为地沟送风，为避免灰尘污染，对人体产生危害，所以对地沟进行铺砖、打磨，这样不但不会造成污染，而且清洗方便。
（1）主风道：设一个主风道，主风道截面积2000*1800风速7.0m/s
（2）支风道：设四条支风道等截面矩形混凝土风道,截面积为2000*1500。风速为5.25 m/s。
工作区风速
送回风口的设置首先应该考虑到是便于安全生产和卫生管理。风口采用无格栅条缝型风口，该风口的系统阻力80—180Pa,结构和安装图如图，这种风口无运动部件，安装与风管配合较好，具有风口不挂花，便于清扫，风速高可达12m/s以上，完全满足车间回风要求；易于安装等特点，但系统阻力大。
送风系统采用地沟送风，有以下有求
（1）送风口设置在机器下部，在每个细纱、络筒、捻线、布机等长条形机器的下方并与机器长度方向相平行。这样做防止机台弄堂间的通道受到影响以及造成因风速等原因致使工作人员又不舒服感；
（2）送风口设置在操作车弄内。在梳并粗等方块行机器的车间，并将回风口设置在操作车弄内，矩形格栅的回风口一般与地面平齐。
6、冷冻站设计
6.1冷冻站的设计要求
1)制冷站应尽量靠近空调设备室，以便缩短冷媒水管路、减小冷损失。
2)制冷站应布置在厂区夏季主导风向的下风侧。
3)制冷站应尽量靠近冷却水源和变电站，以节省管线。
4)制冷站内冬季值班温度不低于5℃，以防设备冻裂。
5)纺织厂冷负荷一般都比较大，适宜建设集中的冷冻站，以便于管理和维护，节省投资和减少操作人员。
6)冷冻站在厂区的位置应靠近主要用冷厂房或几处用冷厂房的中心位置，。
7)新建冷冻站应考虑远景规划，在站房的一端留有发展余地。
8)冷冻站房内有多台制冷机时，应将其按有规律或者对称形式分布，便于操作管理而且整齐美观。
6.2水系统的设计
6.2.1冷冻水系统
冷冻水管道系统均为循环式系统，根据用户需要情况的不同，可以分为闭式系统和开式系统两种。
开式系统需要设置冷水箱和回水箱，系统水容量大，运行稳定，控制简便。闭式系统与外界空气接触少，可以减缓腐蚀现象。
冷冻水与水泵的连接方式有两种：单级循环泵和双级循环泵系统
在单级循环泵系统中冷、热侧及负荷侧的系统阻力均由循环泵来承担，系统连接简单，初投资省。但由于冷水机组要求冷冻水定流量运行，因此，当负荷侧在部分负荷状态下运行所需冷冻水量比设计工况下的冷冻水量小时，多余的水从分水器与集水器之间的旁通管流回。所以，难以收到理想的节省输送能耗的效果，且这种系统也不能适应供水分区压降较悬殊的场合。
在双级泵循环系统中，一次泵的流量根据相应的冷水机组额定流量来确定，并且在运行时，一次泵定流量运行，同时，一次泵承担冷源侧的阻力。二次泵则承担负荷侧的总阻力（包括负荷侧管路阻力、换热设备阻力等），同时，二次泵的流量可以十分方便地随负荷的改变而改变，从而节约冷冻水的输送能耗。二次泵的变流量可以采用以下方法来实现，如调节水泵的台数（改变水泵同时运行的台数），采用调速水泵（变频调节）等。
6.2.2冷却水系统
合理的选用冷却水源和冷却水系统对制冷系统的费用和初投资都具有重要意义。为了保证制冷系统的冷凝温度不超过制冷压缩机的允许工作条件，冷却水进水温度一般不会高于32摄氏度。
冷却水系统可分为直流式、混合、循环式三种。
直流式就是冷却水经过冷凝器之后就地排走，不会反复利用。混合式冷却水系统就是将一部分用过的冷却水与深井水混合，经过水泵压送到各冷凝器使用。循环式就是重复使用一定量的冷却水。但是这些水每使用一次就要再经泵送到冷却塔再冷却到需要温度。本设计就采用了循环的方式。因为循环式可以节约水，只是加一定量的补水。
7、空调系统的消声、防振及保温、防腐
7.1.消声与隔声设计要点
（1）设计通风与空调系统时，应通过声学计算，使通风机的噪声频率特性与消音器提供的频带衰减量之差，保持小于或等于室内允许的噪声频率特性；
（2）通风、空调和制冷机房的位置，宜布置在远离对隔振和消声有较严格要求的房间的位置，机房内部的噪声控制，应以隔振和隔声为主，吸声为辅；
（3）通风机和空调系统产生的噪音，当自然衰减不能达到允许的标准时，应设置消声器或采用其他消声措施。系统所需要的消声量，应通过计算确定；
（4）选择消声器，应根据系统所需消声量、噪声源频率特性和消声器的声学性能及空气动力特性等因素，经济技术比较，分别采用抗性、阻性和阻抗复合消声器；
（5）选用机械设备时，要选择效果好、噪声低的产品；
（6）设计风道时要注意风速，考虑风道自然消声，在设计弯头时加设导流叶片，尽可能的减少空气涡流现象；
（7）在设计送回风处加贴软性吸声材料；
（8）避免外界噪声传入风管内；
（9）机房尽量远离要求安静的房间。安静条件要求不同的房间不要共用一个系统，以防止他们之间串声。
7.2减振设计
7.2.1 空调系统振动成因
空调系统的噪声除了通过空气传播到室内外，还可以通过建筑物的结构和基础进行传播。例如传动的风机和压缩机所产生的振动可直接传给机组，并以弹性波的形式从机组沿房屋结构传到室内，并以噪声的形式出现，称为固体声。可以用非刚性连接来达到削弱由机器传给机组的振动，即在振源和机组之间设避振构件（如弹簧减振器、橡皮、软木等），使振动得以衰减。
7.2.2隔振措施
1）管路隔振
水泵、冷水机组、风机、冷却塔等设备跟水管用一小段软管连接，以不使设备的振动传给管路。软接管有两类：橡胶软接管和不锈钢波纹管。前者不能耐腐蚀和高温，后者能耐腐蚀和高温，但价格较贵。
2）设备隔振
机房中各种有运动部件的设备都会产生振动，产生噪声。另外，振动还会引起构件、管道振动、有时会危害安全。因此对振源必须采取隔振措施。在设备和机组配置弹性的材料和器件，可有效的控制的振动；在设备与管路件采用软连接实行隔振。
7.3管道防腐
空调系统中的管道、容器、设备等常因其腐蚀损坏而引起系统漏水，既对建筑装修造成破坏又浪费能源。因此对管道、容器、设备的防腐处理就必不可少。
管道与设备的防腐措施很多，通常以防腐涂料或采用硬聚氯乙烯塑料，玻璃纤维，玻璃钢为主。而采用最广泛的就是涂料工艺。对于明装的管道一般采用油漆涂料，对于地下敷设的管道多采用沥青涂料。
本设计的管道防腐措施主要采取在管道除污后刷红丹漆，主要设备的防腐处理在其外表面涂油漆。
参考文献
[ 1 ]黄翔.《纺织空调除尘技术》[s]中国纺织出版社.
[ 2 ]路耀庆.《使用供热空调设计手册》[S].北京：中国建筑工业出版社.
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[ 4 ]赵荣义.《简明空气调节设计手册》[S].北京：中国建工出版社.1998.12.
作者简介：
崔然,1981年11月，男，汉族，辽宁，大专，研究方向：暖通。
论文作者:崔然
论文发表刊物:《城镇建设》2019年第02期
论文发表时间:2019/5/9
标签：系统论文; 车间论文; 空气论文; 负荷论文; 空调论文; 风道论文; 风机论文; 《城镇建设》2019年第02期论文;