0.引言

工業(yè)廠(chǎng)房的特點(diǎn)是空間大，一般有內(nèi)熱源存在，生產(chǎn)過(guò)程中有的還會(huì)產(chǎn)生一些有毒、有害氣體，其中溫度對(duì)操作的安全和精度有很大影響，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在17~23℃的穩(wěn)定環(huán)境里所產(chǎn)生的工傷事故和作業(yè)失誤指數(shù)最低。隨著GBZ1—2002《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GBZ2—2002《工作場(chǎng)所有害因素職業(yè)接觸限值》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)，采用自然通風(fēng)降溫的方法已很難達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用傳統(tǒng)機(jī)械制冷空調(diào)則存在投資大、運(yùn)行費(fèi)用高，空氣質(zhì)量差等缺點(diǎn)。而環(huán)?？照{(diào)與傳統(tǒng)壓縮式空調(diào)機(jī)原理、結(jié)構(gòu)都不同，在衛(wèi)生、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、安裝運(yùn)行等方面都有顯著的優(yōu)點(diǎn)，自20世紀(jì)90年代末在我國(guó)蘭州、呼和浩特、銀川、烏魯木齊和吐魯番等西北地區(qū)以及江蘇、浙江、福建和廣東等沿海地區(qū)的企業(yè)作為廠(chǎng)房降溫通風(fēng)設(shè)備而推廣使用，目前，國(guó)內(nèi)環(huán)?？照{(diào)生產(chǎn)廠(chǎng)家160家左右，蒸發(fā)冷卻設(shè)備產(chǎn)品年產(chǎn)量40萬(wàn)臺(tái)左右，應(yīng)用廣泛，節(jié)能效應(yīng)非常顯著。

1.蒸發(fā)冷卻技術(shù)

蒸發(fā)冷卻技術(shù)利用自然界可再生干空氣中干球溫度與濕球溫度的溫差作為驅(qū)動(dòng)勢(shì)，采用水作為制冷劑，通過(guò)水分蒸發(fā)吸熱來(lái)制冷。其核心就是空氣和水的熱質(zhì)交換，蒸發(fā)冷卻過(guò)程中的熱量、質(zhì)量傳遞推動(dòng)勢(shì)相對(duì)較小，因此屬于低品位能源利用技術(shù)，基本上不消耗或消耗極少一次能源，且對(duì)環(huán)境無(wú)破壞作用。

相關(guān)高校實(shí)驗(yàn)研究表明，室外平均溫度為29℃，干濕球溫度差為5℃時(shí)，干球溫度可以下降4℃左右，蒸發(fā)冷卻效率可達(dá)79.5％，相對(duì)濕度可以提高22％。室外平均溫度為31.2，干濕球溫度差為7℃時(shí)，干球溫度可以下降6℃左右，蒸發(fā)冷卻效率可達(dá)84.1％，相對(duì)濕度可以提高32％。干濕球溫差越大，冷卻的效果越顯著。

表1久裕牌環(huán)?？照{(diào)送風(fēng)溫度試驗(yàn)

表1是久裕牌環(huán)?？照{(diào)在廣州測(cè)得的幾種實(shí)際試驗(yàn)情況。由表可知，在中國(guó)南部地區(qū)，以廣州為例，夏季實(shí)際使用環(huán)境通常是室內(nèi)溫度30％，濕度85％，對(duì)這樣較高溫度和濕度條件下的環(huán)境舒適性，國(guó)內(nèi)學(xué)者早已有了相關(guān)的研究，認(rèn)為適當(dāng)提高室內(nèi)空氣的流速(風(fēng)速達(dá)到0.8m／s以上)，再加上每1～2分鐘室內(nèi)空氣被更換一遍，可達(dá)到舒適、健康、節(jié)能的目的。

2.環(huán)?？照{(diào)

采用水直接蒸發(fā)冷卻方式接近于等焓加濕過(guò)程，室外室氣經(jīng)加濕降溫后送入室內(nèi)。這種方式結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，成本及耗電極低，目前99％的水蒸發(fā)環(huán)?？照{(diào)是采用此原理。其中外掛式環(huán)?？照{(diào)用于工廠(chǎng)有很大優(yōu)勢(shì)，環(huán)?？照{(diào)外掛后對(duì)室內(nèi)噪音影響小，且墻洞窗洞尺寸也小。圖1為一種常用在工廠(chǎng)的四面濕簾、頂部或底部出風(fēng)的方形正壓式環(huán)?？照{(diào)。主要由風(fēng)機(jī)、水循環(huán)系統(tǒng)、濾網(wǎng)及外殼等部件組成，其過(guò)濾網(wǎng)(換熱器)一般是由高纖維波紋片經(jīng)交錯(cuò)疊合設(shè)計(jì)制成。水泵電機(jī)、風(fēng)機(jī)是整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行動(dòng)力，對(duì)于蒸發(fā)制冷空調(diào)的電機(jī)，最重要的就是要防潮效果好。

對(duì)環(huán)?？照{(diào)一般有工作的基本條件、風(fēng)量測(cè)試、蒸發(fā)效率試、制冷量的計(jì)算、蒸發(fā)量、能效比、噪聲以及安全8個(gè)方面的要求。如使用條件，即周?chē)h(huán)境空氣相對(duì)濕度低于95％。規(guī)定一定的出口余壓，既保證了環(huán)?？照{(diào)冷卻空氣水分與空氣熱濕交換必需空氣流速要求，又保證了被處理的空氣的輸送過(guò)程中克服阻力的需要。

環(huán)?？照{(diào)風(fēng)量的測(cè)量應(yīng)在一定的機(jī)外余壓下進(jìn)行。標(biāo)準(zhǔn)配置為1.1kW上下、18000m／h左右風(fēng)量，出風(fēng)接風(fēng)管或直接裝電動(dòng)百葉送風(fēng)，主風(fēng)管出口風(fēng)速13m／s。

3.廠(chǎng)房采用環(huán)?？照{(diào)通風(fēng)降溫的設(shè)計(jì)與安裝

環(huán)?？照{(diào)能夠直接輸送自然風(fēng)及輸送經(jīng)降溫后的涼風(fēng)，將室內(nèi)帶有氣味、粉塵和混濁悶熱的空氣排出室外，同時(shí)兼顧換氣、降溫及增加空氣含氧量等多種效果，特別適用于高溫及人群密集的場(chǎng)所，如塑膠包裝車(chē)間、紡織車(chē)間及食品飲料車(chē)間等。下面結(jié)合工程實(shí)例就外掛式環(huán)?？照{(diào)的設(shè)計(jì)安裝進(jìn)行分析歸納。

3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)前關(guān)健的一環(huán)是需要了解車(chē)間的工作環(huán)境，如車(chē)間的屬性，主要生產(chǎn)什么，生產(chǎn)中的產(chǎn)熱量及降溫范圍，工位是如何布置，對(duì)風(fēng)管及風(fēng)咀的走向及安裝有什么特別要求等。還需了解室外的環(huán)境，如空調(diào)機(jī)可安裝位置的調(diào)查及客戶(hù)對(duì)安裝有什么特別要求等。選擇參數(shù)主要有換風(fēng)次數(shù)、工位送風(fēng)量、排風(fēng)率。

換風(fēng)次數(shù)(次／小時(shí))=每小時(shí)總送風(fēng)量／目標(biāo)空間體積，目的就是在特定空間里，保持供風(fēng)與排風(fēng)的體積相對(duì)平衡。工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)當(dāng)換氣次數(shù)從40次增加到60次，設(shè)備臺(tái)數(shù)及初投資將增加50％，但此時(shí)溫度可能只低1oC，因此換氣次數(shù)建議不超過(guò)40次。對(duì)于高大廠(chǎng)房設(shè)計(jì)時(shí)送風(fēng)口一般盡量在2.5米以下，原則是冷空氣在底層流動(dòng)以滿(mǎn)足人員及設(shè)備需要即可，盡量不去攏動(dòng)車(chē)間上層熱空氣。此時(shí)高廠(chǎng)房按5米的高度計(jì)算換氣次數(shù)即可。

如果采用了工位送風(fēng)，需要考慮的因素就是要依據(jù)環(huán)境設(shè)計(jì)直接吹到某工人或一組工人身上的定點(diǎn)風(fēng)量，也稱(chēng)工位送風(fēng)量。

溫度和濕度是影響人體舒適感的兩大重要因素，表2為久裕牌環(huán)?？照{(diào)在外界干球溫度2837℃，相對(duì)濕度50％～85％的熱帶、亞熱帶氣候條件下經(jīng)驗(yàn)推薦的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)部分?jǐn)?shù)據(jù)。

表2久裕牌推薦給不同工業(yè)廠(chǎng)房的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(部分?jǐn)?shù)據(jù))

環(huán)?？照{(diào)在廠(chǎng)房中應(yīng)用是整體通風(fēng)降溫系統(tǒng)，必須全面考慮的因素還包括冷風(fēng)效果、風(fēng)咀位置和型號(hào)，與供風(fēng)系統(tǒng)配套的排風(fēng)方式等。

傳統(tǒng)中央空調(diào)使用場(chǎng)合必須緊閉門(mén)窗，隔絕冷氣的流失才能達(dá)到降溫效果。而環(huán)保空調(diào)是將室外的新鮮空氣經(jīng)過(guò)降溫、過(guò)濾后送人車(chē)間，使車(chē)間產(chǎn)生一定的正壓將熱空氣和渾濁有害氣體排出室外。因此使用環(huán)?？照{(diào)必須敞開(kāi)門(mén)窗，或加裝負(fù)壓排風(fēng)扇才能達(dá)到使用效果。排風(fēng)率=總排風(fēng)量／總供風(fēng)量，一般推薦值為90％。

設(shè)計(jì)步驟：確定換風(fēng)次數(shù)一計(jì)算空間體積?計(jì)算總換風(fēng)量一選擇環(huán)?？照{(diào)型號(hào)及臺(tái)數(shù)一確定工位送風(fēng)量一確定排風(fēng)量。

3.2系統(tǒng)布置及安裝方式

為最大限度地保證正常作業(yè)時(shí)有充裕的清新空氣送人送風(fēng)區(qū)域，環(huán)保空調(diào)應(yīng)安裝在室外，用全新風(fēng)運(yùn)行。安裝環(huán)境要有通暢的清新空氣供應(yīng)，不要讓空調(diào)機(jī)在封閉區(qū)域內(nèi)送風(fēng)工作，如果沒(méi)有足夠敞開(kāi)的門(mén)或窗，就要加裝百葉窗，建造新風(fēng)閣安裝。常見(jiàn)的室外安裝方式有外墻、窗外安裝和穿屋頂安裝。環(huán)境是決定環(huán)?？照{(diào)的安裝方式基本因素，而工廠(chǎng)的特性則是重點(diǎn)。因環(huán)保空調(diào)是針對(duì)性的區(qū)域降溫，在基本環(huán)境特許的情況下，優(yōu)先從廠(chǎng)房?jī)?nèi)不同工位布置選擇其安裝方式。圖2為某紡織廠(chǎng)環(huán)?？照{(diào)安裝示意，須安裝冷氣的紡織車(chē)間處于三樓，為盡量不破壞樓層結(jié)構(gòu)，為最大限度地使每工位送風(fēng)到位，因此環(huán)?？照{(diào)機(jī)應(yīng)選擇如圖所示墻位安裝效果最佳。圖3為某食品車(chē)間環(huán)保空調(diào)安裝示意，須安裝空調(diào)機(jī)的區(qū)域?yàn)槭称窙龇砰g，單層鋅瓦棚結(jié)構(gòu)，工位布局不規(guī)則，須送風(fēng)區(qū)域約110平方米，使送風(fēng)區(qū)域風(fēng)量均勻到位，選擇穿鋅瓦頂安裝，采用六面送風(fēng)，送風(fēng)距離可達(dá)1O米特制風(fēng)咀，該安裝方式不僅安裝施工方便縮短工期且降低造價(jià)。

3.3存在問(wèn)題分析

對(duì)上述2個(gè)工程進(jìn)行了跟蹤調(diào)研，存在問(wèn)題主要有兩點(diǎn)：

(1)環(huán)保空調(diào)采取不同的安裝方式的影響

食品車(chē)間屋頂安裝，不利的是在空氣不流動(dòng)的夏季里，空氣溫度有時(shí)超出57℃，這樣使進(jìn)口空氣溫度急劇升高。紡織廠(chǎng)采取了墻位安裝，相較屋頂安裝降低了進(jìn)風(fēng)溫度，然而犧牲了部分自然采光，需用梯子來(lái)維護(hù)，增加了費(fèi)用。

(2)出風(fēng)分布目標(biāo)設(shè)計(jì)對(duì)舒適、節(jié)能的影響環(huán)?？照{(diào)安裝在室外，不需回風(fēng)管，風(fēng)管系統(tǒng)比

機(jī)械制冷方式的要簡(jiǎn)單得多。風(fēng)管(含出風(fēng)口)的設(shè)計(jì)主要影響出風(fēng)分布目標(biāo)，這與空調(diào)效果(舒適性)密切相關(guān)，也是空調(diào)節(jié)能的關(guān)鍵所在。

廣東屬于濕度較高的地區(qū)，在工人崗位周?chē)纬奢^高的空氣流速是受歡迎的，夏季紡織廠(chǎng)室內(nèi)送風(fēng)采用了定點(diǎn)供冷模式，以較高的速度吹過(guò)人體。將空氣吹向人體在2個(gè)條件下可以得到降溫，一是低于人體皮膚的溫度34.4℃，二是足夠干燥可除去皮膚表面的濕氣。當(dāng)然第一條更重要，第二條也不容忽視。我們?cè)诩徔棌S(chǎng)送風(fēng)管末端進(jìn)行了改進(jìn)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)室內(nèi)平均溫度30℃左右，從環(huán)?？照{(diào)出來(lái)的空氣28℃左右，改進(jìn)的末端涼風(fēng)首先吹向車(chē)間墻壁吸收熱量，此時(shí)涼風(fēng)溫度比室內(nèi)平均溫度低約10C，然后再以較高速度吹向工人，反映舒適性提高。分析認(rèn)為沖刷得熱面吸收顯熱降低了相對(duì)濕度，然后再吹向人體，提高了空氣除去人體皮膚潛熱的能力。

經(jīng)環(huán)?？照{(diào)處理后的空氣流過(guò)室內(nèi)，吸收室內(nèi)熱量，設(shè)計(jì)推薦溫升3.9～5~C之間(比室外空氣溫度約低2℃)排向室外，同時(shí)帶走沒(méi)有被利用的冷量。用于空間的凈供冷量小于環(huán)?？照{(diào)的輸出冷量，造成了能源的浪費(fèi)。為了節(jié)能，空調(diào)與通風(fēng)互相協(xié)調(diào)特別重要，整體通風(fēng)與局部通風(fēng)并用，對(duì)操作者則提供定點(diǎn)供冷的模式較有成效。

該紡織廠(chǎng)的紡織車(chē)間原在四周的外墻離地面1米高處安裝了一定數(shù)量自然通風(fēng)窗和機(jī)械排風(fēng)機(jī)，初始安裝環(huán)保空調(diào)時(shí)沒(méi)有按環(huán)?？照{(diào)工程公司提出的排風(fēng)配置方案，空調(diào)運(yùn)行測(cè)定排氣溫度較出口溫度上升3.5℃左右?？紤]到：①排氣溫度還有上升空間；②紡織車(chē)間工藝特殊性——高濕度使棉線(xiàn)強(qiáng)度更高，不易拽斷；③車(chē)間除日照得熱、圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲熱外，車(chē)間內(nèi)還有電動(dòng)機(jī)散發(fā)的熱量，內(nèi)部空氣相對(duì)濕度較低，提出了改進(jìn)方案：建議原自然通風(fēng)窗用于采光，增加1倍數(shù)量的機(jī)械排風(fēng)量，排風(fēng)機(jī)穿墻盡高安裝。方案采納并實(shí)施后，排風(fēng)溫升上升到5~C左右，工人也無(wú)不舒適感。

4.結(jié)束語(yǔ)

蒸發(fā)冷卻技術(shù)集通風(fēng)、換氣、防塵、除味、降溫于一身，用水作為制冷劑，不產(chǎn)生任何有害人體和污染環(huán)境的氣體，初投資運(yùn)行費(fèi)均比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)低，統(tǒng)計(jì)表明初投成本僅為傳統(tǒng)空調(diào)的1／3，使用成本僅為傳統(tǒng)空調(diào)的1／8，非常符合國(guó)家乃至世界節(jié)能減排政策。隨著技術(shù)的進(jìn)步，與通風(fēng)降溫工程設(shè)計(jì)、安裝等環(huán)節(jié)結(jié)合，必成為應(yīng)用廣泛的空調(diào)系統(tǒng)。