制药车间洁净空调二次回风系统实例节能分析
四川九游中国净化 2019-04-09 22:37:27 阅读
摘要:药厂洁净空调特点是洁净区面积较大、洁净级别要求相对较高,在设计中,大多数项目采用一次回风系统,但使用一次回风系统,空调、制冷设备投资相应提高;二次回风系统设计不但能满足洁净区温湿度及洁净度要求,而且在运行中能节省能源的消耗。本文以某洁净车间为例,比较二次回风与一次回风的能耗情况。从计算结果可以得出结论,在正常运行过程中,二次回风系统比一次回风系统要更节能一些。
制药车间洁净空调系统为满足室内洁净度、温湿度、风压等要求,大多采用一次回风系统。一次回风系统设计、施工、调试都比较简单,相对而言,二次回风系统就要复杂的多。但在一次回风系统中,全部送风量都要经过空调机组的热湿处理,机组表冷器、加热器型号较大,设备初投资及运行费用较高;而二次回风系统中空调机组的表冷器、加热器只需处理系统的部分风量,也就可以选择较小的型号,降低了空调系统的能耗,同时也降低了设备初投资及运行费用。
下面以笔者参与设计的某制药车间的一个洁净空调系统为例,对二次回风系统的节能效果进行分析。1、设计基础数据
某水针车间配料、灌装区面积为360m2,洁净级别为C级。
洁净区室内设计参数:
温度tN=23±2℃,相对湿度φ=55±5%,焓值iN=48kJ/kg,含湿量dN=9.7g/kg
室外设计计算参数:
夏季室外计算干球温度tW=34.2℃,湿球温度ts=27.8℃,相对湿度φ=61.8%,焓值iW=89.2kJ/kg,含湿量dW=21.3g/kg
室内热湿负荷:
夏季冷负荷Q=80.46kW,散湿量W=0.0081kg/s;
为满足室内洁净度要求,系统送风量G=33700m3/h,系统新风比为32%。
2、一次回风系统能耗分析
热湿比ε=Q/W=80.46/0.0081=9933
根据送风量G及冷负荷Q确定送风焓差:
iN-iO=Q/G=80.46/33700/3600×1.2=7.16kJ/kg;
iO= iN-7.16=48-7.16=40.84 kJ/kg;
根据热湿比ε及室内状态点在焓湿图上确定送风状态点O:
dO=9.0g/kg,tO=18℃;
过O点在焓湿图上做dO=9.0g/kg的等绝对湿度线与φ=95%的等相对湿度线相交得空气处理过程的机器露点L:
tL=13.2℃,iL=36.1 kJ/kg
由系统新风比及室内外空气状态点参数,得室内外空气混合点C的焓值:
iC=(G1iN+ GWiW)/( G1+ GW)
=(7.638×48+3.595×89.2)/(7.638+3.595)=61.18 kJ/kg
将以上各点在焓湿图上标注,系统空气处理流程如图1所示。
空气处理过程耗冷量为:
Q0=G(iC-iL)=11.233(61.18-36.1)=281.7kW
空气处理过程再热量为:
Q0=G(iO-iL)=11.233(40.84-36.1)=53.2kW
图1、一次回风系统空气处理流程
3、二次回风系统能耗分析
热湿比ε=Q/W=80.46/0.0081=9933
根据送风量G及冷负荷Q确定送风焓差:
iN-iO=Q/G=80.46/33700/3600×1.2=7.16kJ/kg;
iO= iN-7.16=48-7.16=40.84 kJ/kg;
根据热湿比ε及室内状态点在焓湿图上确定送风状态点O:
dO=9.0g/kg,tO=18℃;
在焓湿图上向下延长ε线与φ=95%的等相对湿度线相交得空气处理过程的机器露点L:
tL=11.6℃,iL=32.3kJ/kg;
根据G/GL=( iN-iL)/( iN-iO)得经过表冷器处理的空气量:
GL= G ( iN-iO)/( iN-iL) =11.233×7.16/15.7=5.123kg/s
则二次回风量G2=G-GL=11.233-5.123=6.11kg/s
由新风比32%计算得新风量为10784m3/h(3.595kg/s),则一次回风量
G1= GL-GW=5.123-3.595=1.528kg/s
根据GW/GL=( iC-iN)/( iW-iN)得一次混合点C焓值:
iC=GW( iW-iN)/ GL+ iN=3.595(89.2-48)/5.123+48=76.91kJ/kg
将以上各点在焓湿图上标注,系统空气处理流程如图2所示。
空气处理过程耗冷量为:
Q=GL(iC-iL)=5.123(76.91-32.3)=228.5kW
4、结论
经过以上计算可得,二次回风系统消耗冷量为一次制冷系统冷量的81%。
比一次回风系统节省的冷量为:
281.7-228.5=53.2kW
由于洁净空调系统对室内温湿度要求比较严格,在一次回风系统中夏季空气再热是必须的,而由于二次回风系统可充分利用室内余热,空气处理过程中也就不需再热,可节省再热量53.2kW。由此可以看出,洁净空调系统采用二次回风,不仅可以降低空调系统的初投资、运行费用,而且配套的制冷系统、制热系统的初投资及运行费用也可以降低。