摘要：空調工程建成后，通過(guò)試運轉，或者運行數年后，達不到原設計的要求，需要提出改造或改進(jìn)措施，這是工程技術(shù)人員經(jīng)常接觸的任務(wù)。本文對若干密集型生產(chǎn)車(chē)間的空調系統運行的調查結果顯示：有較多的車(chē)間新鮮空氣量嚴重不足；空氣過(guò)濾器嚴重積塵；換氣次數下降；溫濕度偏離設計要求；冷卻水贓污結垢致使系統失效。對于這些實(shí)際工程中的常見(jiàn)故障，通過(guò)理性分析究其原因，用以引起設計者和管理者的重視。

　　關(guān)鍵字：室內正壓 平衡點(diǎn) 滲透空氣量 壓力特性 污垢熱阻

　　1 第一類(lèi)常見(jiàn)故障———新鮮空氣量嚴重不足

　　這類(lèi)故障多見(jiàn)于工業(yè)空調中。

　　例1.某電子產(chǎn)品裝配車(chē)間空調系統運行至今逾10年。據管理者反映，夏季車(chē)間空調品質(zhì)逐年惡化，現今干球溫度經(jīng)常超過(guò)30℃，相對濕度在70% 以上。最使操作工難以忍受的是新鮮空氣量嚴重不足，去年曾出現工人昏厥中暑在車(chē)間。

　　例2.某顯示器裝配老化車(chē)間，工人反映投產(chǎn)5年來(lái)，上班總感到氣悶難受。

　　分析這類(lèi)車(chē)間的特點(diǎn)是，車(chē)間面積較大，工藝設備發(fā)熱量一般，但屬流水線(xiàn)裝配，操作工人密度高，最低人均占有面積不足6㎡（包括運輸通道）。

　　密集型的工業(yè)空調新鮮空氣的重要性，在《采暖通風(fēng)與空氣調節設計規范》（GBJ 19-87）第5.3.8條明確要求“…… 或保證每人不小于30CMH的新風(fēng)量的最大值確定”，對于這一基本要求，設計方案都予以考慮了。然而，要在空調系統運行后能有效地引入新鮮空氣（尤其在人員密集的車(chē)間）卻需要在系統上進(jìn)行研究。

　　工業(yè)空調最常見(jiàn)的系統型式如圖1所示

　　這種單風(fēng)機的運轉系統不設置獨立的排風(fēng)，省電、省地、省設備，被多數業(yè)主所接受。這種系統的正常運轉，從理論上講有兩點(diǎn)必須控制好。

　　1.1 室內正壓△P

　　系統開(kāi)始運轉后，由于新風(fēng)Lw的吸入，室內空氣壓力增加，當增加的△P足以通過(guò)窗縫、門(mén)縫滲透到室外的空氣量Lp=Lw時(shí)，系統的運轉達到了空氣的平衡，此時(shí)的△P為室內的正壓值，一般設計采用△P=5~10Pa，按作用壓差法室內的滲透空氣量可用下式計算

　　1.2 室內回風(fēng)與新風(fēng)的混合點(diǎn)O

　　O點(diǎn)被稱(chēng)為回風(fēng)和新風(fēng)的平衡點(diǎn)。該點(diǎn)的控制是通過(guò)A、B風(fēng)閥的調節完成的。

　　圖1系統的運轉壓力特性可用 圖2表示

　　O為大氣壓力線(xiàn)，△P～△P為室內正壓線(xiàn)，ab為送風(fēng)管的壓力降， △Hs為送風(fēng)口的壓降，△Hh為回風(fēng)口的壓降。Cd 為回風(fēng)管壓降，de為空調箱壓降。 d點(diǎn)處于負壓狀態(tài)，由于負壓值O‘d的存在，大氣被吸入混合箱內。

　　以上描述是設計意圖與運轉的實(shí)際效果達到一致時(shí)，則此空調系統處于正常運轉狀態(tài)。但是對于密集型的工業(yè)廠(chǎng)房，由于操作人員眾多，新風(fēng)的需要量較大，而滲透空氣量是由不定因數的窗縫所左右，因而新鮮空氣量供應不足現象時(shí)有發(fā)生，這是工業(yè)廠(chǎng)房中常見(jiàn)的故障。

　　例1的原設計資料為：裝配車(chē)間面積為4320㎡，層高為4.5M，設計風(fēng)量為164600CMH，操作人員800余人，按每人30m3/h計，新風(fēng)量占設計風(fēng)量的15%，即24610CMH，無(wú)單獨排風(fēng)系統，設計室內正壓為10Pa，系統的流程如圖1所示。分析其主要原因是車(chē)間排風(fēng)不暢，導致室內正壓升高，降低了新風(fēng)的供應量，并計算如下。

　　根據式1，為保證車(chē)間正壓值10Pa，其縫隙長(cháng)度應為：

　　由于車(chē)間的氣密性較好，其縫隙長(cháng)度僅為設計的1/2強，約為3000m，為了達到空氣量的平衡，室內將自動(dòng)地升高其正壓值，根據式（1）

　　參看圖2，由于室內正壓的提高，在風(fēng)機風(fēng)壓變化不大的情況下，相當于大氣壓線(xiàn)O‘～ O’下降至O“～ O”虛線(xiàn)所示，而負壓值O‘d減為O“d ，因而必然降低新鮮空氣量的吸入，這是導致新風(fēng)減少的理論根據，也就必然反映到實(shí)際工程中去。

　　同時(shí)，室內過(guò)高的正壓值，將造成風(fēng)機流量的降低，減少了對車(chē)間的供冷量，使車(chē)間的溫度升高。因而即使開(kāi)大風(fēng)閥A（見(jiàn)圖1）增加新風(fēng)的吸入使車(chē)間內保持風(fēng)量平衡，但溫度的升高是不可避免的。唯一的解決途徑是設置車(chē)間的排風(fēng)系統。有了排風(fēng)系統可以避免不定因素縫隙的影響，根據設計要求靈活地控制風(fēng)量平衡和熱量平衡，提高空調系統運轉的經(jīng)濟性。

　　排風(fēng)系統就應負擔24610 CMH-12950 CMH = 11660 CMH的排風(fēng)量。有了排風(fēng)系統，室內正壓是非常容易控制的。

　　近年來(lái)不少資料闡述，空調工程應重視排風(fēng)系統的設計，避免單純靠室內正壓無(wú)組織進(jìn)行排風(fēng)的弊端，其原因即在于此。

　　2 第二類(lèi)常見(jiàn)故障———冷卻水系統失效；表冷（加熱）器嚴重積塵這是普遍存在而又疏于重視的問(wèn)題。

　　2.1 冷卻水贓污結垢對系統的影響

　　某工程設計，冷卻水為一機一泵一塔的開(kāi)式系統，冷卻水必須與大氣進(jìn)行熱濕交換，因此水質(zhì)極易惡化。雖然有5% 以上的補充水，但水管、塔、主機冷凝器贓污結垢現象必然存在。系統雖設置了除污過(guò)濾器，但長(cháng)期不予清理，而大大影響了冷卻水的交換效率。

　　冷卻水系統的換熱能力：

　　對于臥式肋管冷凝器，若以外表面為基準的水冷式冷凝器，其傳熱能力的計算應用下式：

　　若對冷卻塔的循環(huán)水不進(jìn)行處理，則水側污垢熱阻最小值（不計水中鈣鎂離子濃縮后的沉淀）也要達到Rf =0.0005m²·k/w， 將式中的Rf=0.00018改成Rf=0.0005，其他數值不變，則其計算結果為k=3180.0005m²·k/w，傳熱能力下降了46% .

　　這是導致制冷能力下降的原因所在，因而在操作管理上不僅要處理（過(guò)濾等），還要定期換水，以減少水中鈣鎂離子的濃縮，才能確保冷卻系統的正常運行。

　　2.2 表冷（加熱）器積塵對換熱能力的影響

　　空調系統的正常使用，除了有效的冷卻水系統外，尚包括空調水系統及空調風(fēng)系統兩方面。一般空調水均采用閉式系統，如果不是滲漏的原因，不會(huì )有補充水的需求，因此，相比冷卻水而言，水的臟污結垢程度要輕得多。而表冷器風(fēng)側的情況就完全不同。

　　例1工程的空調風(fēng)系統自運行近10年，從未清掃過(guò)，過(guò)濾器亦從未更換過(guò)。當過(guò)濾器的阻力超過(guò)其終阻力后，使循環(huán)風(fēng)量逐年下降，車(chē)間溫度上升，于是簡(jiǎn)單地將過(guò)濾器拆除。由于表冷（加熱）器得不到保護，而新回風(fēng)混合空氣中的塵埃粒子無(wú)遮攔地黏附在最需要清潔的表冷（加熱）器上，使熱濕交換效率大幅下降。

　　表冷器的換熱能力：

　　計算表冷器換熱能力的典型公式

　　由于肋片多為鋁片或銅片，同時(shí)，對于銅管的δ在1左右，而銅管壁的λ甚大，因而Rp和δ/λ甚小，可以忽略不計。于是計算表冷器的公式多用實(shí)驗測定的數據并整理成以下的形式

　　3 結論

　　對于密集型生產(chǎn)車(chē)間必須重視排風(fēng)系統的設計。由于人員是基本固定的，新風(fēng)量也是固定的，因此在有條件時(shí)可以考慮雙風(fēng)機系統；無(wú)條件時(shí)可以采用分散的排風(fēng)措施。

　　要重視冷卻水的設計及運行管理。設計中可以采用1％～5％的旁濾式機械過(guò)濾器（級配石英砂），并加電子（或靜電）除垢器；管理上要做到定期更換冷卻水也是必要的；

　　合理選用空氣過(guò)濾器。對于電子裝配車(chē)間的新回風(fēng)，可采用G4 型初效過(guò)濾器較為合適（對于舒適性空調可采用G3型），并設壓差報警裝置，以示定期更換過(guò)濾器，確保表冷（加熱）器的潔凈，維持其正常的換熱能力及循環(huán)風(fēng)機的高效工作點(diǎn)，以發(fā)揮空調系統的正常作用。

　　參考文獻

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