我国的大部分地区都是位于东亚地区的亚热带和温带,属于季风气候。冬季一般是东北季风,夏天则是西南季风,冬冷夏热,四季更替十分明显。
全年性调节是指在一年的四个季节中,根据不同季节的气候特点和室内温湿度要求,按照经济性、可靠性和操作方便等原则制订出有关空调系统的调节和管理方法。
(一)室内室外气象区域的划分
纺织厂空气调节的目的就是要使车间的温湿度保持在工艺限定的范围以内。如棉纺织厂的细纱车间,冬季限定的温度一般为24~26℃,相对湿度为50%~55%;而夏季限定的温度为30~32℃,相对湿度为55%~60%。这说明,室内空气参数有一定的变化幅度,即在一年内,车间内的温湿度基本上不超过规定的上限值与下限值。由温度和相对湿度上限值与下限值在i—d图上用一阴影面积来表示的区域,称为室内空气参数的允许波动区,简称室内气象区。显然,不同车间的室内气象区是不同的,细纱车间室内气象区如图7-4所示。
同样,室外空气参数在一年内的波动也是很大的,也有一个变化的范围。这一范围每年又是不同的,而且地区不同,变化范围也不同,因此不能用具体数字来表示。这一变化范围称为室外气象区,如图7-5所示。
图7-4 细纱车间室内气象区
图7-5 室外气象区
为便于对空调系统进行全年运行工况的分析,以制订出空调设备经济合理的调节方法,在允许使用车间循环风的条件下。全年的室外气象区大致分为五个区域,如图7-6所示。
图7-6全年室外气象区所分的五个区域
(1)第Ⅰ区域:室外空气的含热量位于含热量线iN(开始停止预热时的室外空气含热量线)以下的区域,称为冬季最寒冷时期。
(2)第Ⅱ区域:室外空气含热量高于iN,但低于冬季车间最低送风机器露点含热量,即在含热量线iN和之间的区域,称为冬季。
(3)第Ⅲ区域:室外空气含热量位于以含热量线与iK(夏季车间送风最高机器露点含热量)线之间的区域,称为春秋季。
(4)第Ⅳ区域:室外空气含热量位于以含热量iK线与iB(夏季所允许的最高室内空气含热量)线之间的区域,称为夏季。
(5)第Ⅴ区域:室外空气含热量高于夏季所允许的最高室内空气含热量iB线以上的区域,称为夏季最炎热的时期。
(二)按季节的调节方法
在冬季,纺织厂空调系统一般均充分利用回风,喷水室中用循环水或热水来处理空气。如图7-6所示,B为夏季车间的设计空气状态点,K为夏季设计的机器露点;BO为冬季车间的设计空气状态点,KO为冬季设计的机器露点。
1.冬季最寒冷时期室外空气状态在1—2—3—4范围内,室外空气含热量小于iN,这时需要开启预热器,对空气进行加热。可用下列三种方法来处理室内外空气的混合问题。
(1)先将室内外空气以9∶1的比例混合到C2点,然后用预热器加热到C1点,再用循环水处理到KO点,最后送入车间。空气的处理过程为:
(2)将室外空气先经预热器加热到N点,再与室内空气按1∶9的比例混合到C1点,并用循环水处理到KO点,再送入车间。空气的处理过程为:
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(3)将室内外空气按9∶1的比例混合到C2点,然后在喷水室中喷淋热水将空气处理到KO点,再送入车间。空气的处理过程为:
在这一时期的空气调节中应注意以下几个问题。
①第一种方法主要用于室内空气比较清洁的场合。纺织厂的车间回风比较脏,先混合后加热,短纤维和灰尘会积聚在加热器上被烤焦产生气味,因而一般不采用。
②随着室外空气含热量的升高,要逐渐减少对每千克室外空气的加热量,如用热水处理时,要相应地降低喷水温度,从而使被水处理后的空气状态点KO始终保持不变。
③对于缺热车间,空气调节设备中设置有再热器,对KO点的空气进行加热,以提高车间的温度。随着室外空气含热量的升高,再热量也应该相应地减少。
④这一时期,除余热量较大车间的通风量要随着室外气温的升高略有增加外,一般不进行调节。
⑤当室外空气的状态位于3—4线上,即室外空气含热量等于iN时,应该停止预热,可将室内外空气按9∶1的比例直接混合,用循环水处理到KO,送入车间。
就全年来说,这个时期车间的通风量和处理空气用的喷水量都是最少的,但加热量却最大,所以应特别注意车间的保温工作(如关好车间的门窗,或采用空气幕封门等),以减少车间的热损失。
2.冬季 室外空气状态处于3—4—5—6范围内,室外空气含热量介于iN和之间。这时,可继续使用回风,用循环水处理空气,使机器露点保持在KO。在这一时期的空气调节中应注意以下几个问题。
(1)随着气候逐渐转暖,室外空气含热量逐渐升高,使用回风的比例可以相应减少,新鲜空气量占总通风量的百分比可逐渐增加,由10%逐渐增加到100%,而回风量在总通风量中所占的比例则由90%逐渐减少到零。我国北方冬季和春秋两季室外气候多半处于这一范围内。
(2)当室外空气状态位于5—6线上(即含热量线为)时,可全部使用新鲜空气通过喷水室用循环水处理到KO,再送入车间。
(3)随着气温的升高,通风量需相应增加。
3.春秋季 室外空气状态处于5—6—7—8范围内,室外空气含热量介于和iK之间。这时仍可全部使用室外新鲜空气,并用循环水处理,但循环水温要随着室外空气湿球温度的升高而自然地上升,机器露点也将不再是KO点而应相应上升,室内温度也要逐渐升高。在这一时期的调节中应注意以下两个问题。
(1)当室外空气的湿球温度高于深井水温度,而深井水量又比较丰富时,如要适当降低车间温度,亦可开始使用部分深井水以降低喷水温度,使室外空气在喷水室内被水冷却,机器露点可适当降低,车间温度亦相应下降。
(2)随着室外气温的上升,通风量应继续相应增加。为了避免在一天之内车间温湿度有较大的波动,有时仍需使用部分回风进行调节。
遇到秋高气爽的天气,室外空气温度较低,容易造成车间湿度偏低。应根据室外的气象条件,采取全新风、大风量、加大循环水量的办法。
4.夏季室外空气状态位于7—8—9—10范围内,室外空气含热量介于iK与iB之间。这时已进入夏季,可以用100%的新鲜空气,用深井水冷却空气,喷水室中喷射的深井水量随室外空气的湿球温度的升高而增加,直至全部使用深井水或低温冷冻水(不高于13℃),机器露点应尽量控制在K点。随着室外气温的升高,通风量也越来越大。
5.夏季最炎热时期室外空气状态位于9—10—11—12范围内,室外空气含热量大于夏季室内所允许的最高空气含热量iB。为了减少深井水和低温冷冻水的耗用量,应该尽量考虑使用回风,使室外空气与室内空气按2∶8的比例混合到C3点,然后用低温水冷却去湿处理到K点,再送入车间。空气的处理过程为:
随着室外气温的升高,车间通风量与处理空气用的低温水量都必须增加,即采用“低温水、低露点、大风量”调节法。喷排采用二级三排、一冷二回、二逆一顺,用足回风。
就一年来说,这一时期的通风量与喷水量都是最大的,但有时由于风量与水量的不足,或水温不能满足要求,致使车间的空气温度和湿度降不下来。因此必须注意对低温水系统的保温工作,加强空调设备的维护、保养工作,尽量减少空调系统的阻力。在使用时还要提倡一水多用,以提高低温水的使用价值,节约用水。
需要说明的是,以上分季是以室外空气的含热量为根据的,然而空气的含热量是无法测量的。因此,在进行调节时,实际上是以和含热量呈一定对应关系的空气的湿球温度为依据。在我国北方地区,冬季室外空气湿球温度因为湿球温度计水银球纱布结冰,读出的为冰球温度,而非湿球温度,这时可在预热器后面测量出预热后空气的干球温度和湿球温度,在i—d图上找出预热后的空气状态点,得出预热后空气的含湿量d值。因为预热是在含湿量不变的条件下进行的,从而可得出室外空气的含湿量d,再根据室外空气的干球温度和含湿量,就可求出室外空气的焓值。
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