该项目位于天津，为汽车配件生产厂房，总建筑面积约为49,799.1m2，包括生产车间，餐厅、更衣室，变、配电室，热处理实验室，维修室等，其中餐厅面积为2641m2，生产车间面积为30,793.22m2。改造前空调系统按照夏季空调室外计算温度33.9℃，夏季空调室外计算湿球温度26.8℃计算，而生产车间室内计算参数为夏季室内计算温度26℃，冬季温度为18℃，车间内新风量为690,000m3/h。该参数下车间夏季计算空调冷负荷为14,200kW，夏季冷源由制冷机房4台制冷量为3600kW的水冷离心冷水机组提供。改造前，生产车间采用全空气中央空调系统，包括11台风量为135,000m3/h的全回风组合式空气处理机组以及6台风量为115,000m3/h的全新风组合式空气处理机组，其余区域采用VRV空调系统。空气处理机组由初效过滤段、中效过滤段、送风机段、热水盘管段、冷水盘管段以及送风出风段组成。厂区左侧为设备用房。该项目夏季室外湿度较大，原有的空调系统不能给车间提供合适的湿度，车间内湿度在改造前曾一度达到79%（而车间内湿度要求≤60%）。厂区内设备均为高精密仪器，湿度过大严重影响了仪器的精度，造成残次品比例加大；同时严重影响了汽车配件的保存，造成生产设备及生产管道表面腐蚀，所以需要对原有的空调系统进行改造，以达到合适的生产湿度条件。（1）在车间内均匀放置足够的除湿机，对厂房内的湿度进行控制，通过自动控制除湿机达到有效除湿效果，并降低整机运行成本。该方案设置自动控制除湿机，当车间内湿度过大时开启除湿机，当车间内湿度满足要求时关闭除湿机，从而节省电力。但由于车间体量较大，需要布置的除湿机台数特别多，用电负荷过大；同时由于车间内空间有限，在车间内部布置除湿机占用空间，不利于生产，并且冷凝水也不方便排出室外，所以该方式未被采用。（2）利用现有的空调系统管网，在送风段管道放置除湿机，在源头处将空气湿度降低，然后再输送到厂区内部。该方案为整体除湿，要求除湿机全功率且全天候开启，但原有的空气处理机组送风段并不支持放置除湿机，如果采用该方案还需对送风段进行修改，并且每台除湿机除湿效率有限，在送风段放置除湿机可能无法达到预期的除湿效果；同时每台空气处理机组送风管都需要放置除湿机，造价比较高。（3）通过对空气处理机组进行改造，增加冷热盘管段，在冷盘管段将空气温度降低至露点温度，水蒸气凝结成冷凝水排出，然后再通过热盘管段将空气加热到合适的送风温度，从而达到降低空气湿度的要求。该方案不需要购买除湿机，只需要对原有的部分空气处理机组进行改造，在空气处理机组内增加冷盘管段和热盘管段，将空气处理至露点温度以下，就能很好地保证除湿效果，且操作相对简单，造价经济实惠，利于节能，有实现的可能性。通过三种除湿方式的对比分析，结合各自的优缺点，考虑本项目的特殊性及可操作性，最终选择了第三种除湿方式。在选定好除湿方式后，进行空气处理机组的改造（见图1）。改造后的空气处理机组除湿过程为：当室外新风温度达到35℃、相对湿度75%（见图2中状态点1），由新风段进入后，先进行初效过滤再进行中效过滤，此时空气可以满足生产品质要求；然后由送风机段继续将空气输送，原先空调用的冷热盘管均不开启，空气直接通过原先的冷热盘管段；空气再经过新增的冷水盘管段，此时系统开始除湿，同时温度降为15℃，湿度降为60%（见图2中状态点2），此时湿度满足要求，只是送风温度较低；最后再通过新增的热水盘管段，将空气再热，保证送风温度达到21℃（见图2中状态点3）。图2 除湿工况焓湿图
方案三需要增加额外冷源，拟在厂区左侧设备房中增加三台制冷机组，整套除湿改造水系统工艺流程见图3。空调系统中热量交换主要通过循环水来实现，夏季除湿过程制冷机组可以提供7℃的冷冻水用于空气处理机组的第二段冷水盘管将空气降温除湿，同时冷却塔可以给制冷机组提供32℃的冷却水用于制冷机组中冷凝器的降温，而冷冻水泵和冷却水泵分别用于冷冻水、冷却水的循环加压。风冷热泵提供45℃热水进入空气处理机组新增热水盘管段，以便将除湿后的空气加热至21℃。除湿系统仅在夏季和过渡季开启，冬季室外湿度较低，可以将除湿系统关闭，在一定程度上降低了能耗，达到节能的效果。根据改造方案原全回风系统不作任何改变，只改变全新风系统（6台全新风组合式空调机组）。考虑到车间内体量大，人员分布不均匀，采用新风换气次数计算法来计算新风量。该除湿改造项目除湿工况焓湿图见图2。先通过冷源将室外空气温度降到机器露点15℃以下（见图2状态点1-状态点2），此过程为降温减湿；然后通过再热方式将温度提高到送风温度21℃（见图2状态点2-状态点3），此过程为升温过程。在焓湿图中找到对应状态点的温度和湿度，确定对应含湿量，再通过公式计算出对应状态点的焓值，从而进一步确定新风负荷以及再热量[1]。由除湿工况焓湿图可知：室外送风状态点1的干球温度为35℃，相对湿度为75%，含湿量为26.3g/kg，焓为102.79kJ/kg；除湿后状态点2的干球温度为15℃，相对湿度为60%，含湿量为6.2g/kg，焓为30.82kJ/kg；升温后状态点3 的干球温度为21℃，相对湿度为60%，含湿量为9.6g/kg，焓为45.58kJ/kg。Cp —空气的定压比热， k J /（kg·℃）；该项目夏季空调室外计算参数按照35℃，相对湿度75%考虑；室内设计温度26℃，相对湿度≤60%，车间保持微正压，按照该设计要求核算车间夏季计算冷负荷为4448kW。通过计算新风量Q=2.1×30793.22×10.67≈690,000m3/h，新风冷负荷Q1=690000×（102.79-30.82）/3600=13794kW，合计车间冷负荷为18,242kW；再热量Q3=1.01×690000×（21-15）/3600=1161kW。根据车间所需新风量为69万m3/h，全新风系统需要的冷源设备主要是离心式冷水机组和风冷热泵。由负荷计算得出，车间内冷负荷为18,242kW，原空调系统有4台3600kW的水冷机组，根据设计所需的冷量，拟在车间配置三台新的离心式冷水机组来补充冷源，冷水机组参数见表1。表1 离心式冷水机组参数
为了保证车间夏季相对湿度低于60%，另外设置4台风冷热泵机组夏季提供供回水温度4 5℃/4 0℃的热水，每台机组制热量415kW，用于新风机组再热，保证送风温度为21℃。风冷冷泵具有制热模式和制冷模式，本项目主要使用其制热模式。风冷热泵机组参数见表2。表2 风冷热泵机组参数
为进行除湿改造效果对比分析，利用分体式温湿度仪记录厂区内主要两个位置的温湿度变化情况，每隔4h读取一次（分别是8：00、12：00、16：00、20：00），取两个位置读数平均值进行数据处理，记录8月13日-8月19日（除湿系统开启前）、8月25日-8月31日（除湿系统开启后）期间的数据变化，通过对比除湿系统开启前后的温湿度变化情况，分析该除湿系统是否适用。除湿系统开启前后温度变化情况见图4。由图可知，除湿系统开启前后车间内温度均在22.0℃～25.5℃变化（除湿系统开启前主要由全回风系统保证车间内温度），符合设计中室内设计温度26℃的要求。除湿系统开启前后湿度变化情况见图5。由图可知，除湿系统开启前测试的一周内，车间内湿度均超过了60%；除湿系统开启后车间内湿度为40%～60%，满足除湿改造要求。（1）本项目针对某汽车厂房内夏季湿度较大，影响设备加工精密度，不满足生产要求等问题，通过合理选择除湿方式，在原有的空气处理机组上进行改装，将新风处理到合适的湿度，然后通过再热的方式保证了送风温度。（2）确定了除湿改造系统中的负荷参数，为设备选型提供了依据，并对水冷机组及风冷热泵机组选型进行了分析。（3）根据除湿改造系统开启前、开启后的温湿度变化情况的分析，确定了除湿改造系统的适用性。该除湿改造系统满足将车间内湿度降低到60%以下的要求，为类似的厂房除湿改造设计提供了参考依据。[1] 黄翔. 空调工程[ M ] . 北京：机械工业出版社，2006.本文作者：颜文、孙益领、刘森明、壮徐兴（中建安装集团有限公司）
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