基于溶液调湿的温湿度独立控制空调系统在印刷车间的应用.pdf

11 印刷技术 2023/03中国印刷包装企业经营者的随身智囊 2020年印刷经理人订阅热线：010-88275811专题报道 Special Report基于溶液调湿的温湿度独立控制空调系统在印刷车间的应用文_厦门鑫叶房地产开发有限公司 吕家敬 李 响印刷车间空调特点分析1.能耗高印刷设备本身功率较大，印刷过程中每道色组还需进行加热，造成车间内长期的高温环境。为了保证印刷效果，空调设备功率也较大。一般降温除湿时采用低温冷水，能效较低，消耗的电功率较大。在过渡季节、梅雨季节，冷凝除湿时还需再热造成冷热抵消 损失。2.新风量较大在设计印刷车间空调系统时，为维持室内正压，新风量按照总送风量的10%20%确定。由于室内工艺设备众多，设备发热量大，排风量也大，要求空调的送风量较大，新风量也随之增大，这个新风量一般远大于卫生要求的新风量。3.空气品质较差印刷使用的油墨、酒精挥发性强，容易造成整个车间环境极差。常规空调系统通过表冷器对空气进行降温除湿，盘管必然处于湿工况，表冷器表面长期积水，成为霉菌、细菌等繁殖的场所，产生异味，对空气质量有影响，对一线员工身体造成伤害的同时，也影响产品的质量。印刷产品一旦附着其他气味，还需进行长时间通 风除味。4.室内温湿度参数需精确控制除上述提到的，温湿度失控还会带来其他影响：纸张、溶剂、油墨的易燃性，会产生火灾等安全隐患；室内相对湿度过低，纸张会变脆变硬，易产生静电；室内相对湿度太高，会降低油墨干燥速度，延长印刷周期；室内温度过高，会造成一线人员不适，反之，又会增加油墨黏度，引发印刷 故障。基于溶液调湿的温湿度独立控制空调系统的应用1.溶液调湿技术原理溶液调湿是指采用具有调湿功能的盐溶液（氯化钙、溴化锂、氯化锂等）作为工作介质，利用溶液的吸湿与除湿特性对空气湿度进行调节。盐溶液与空气中的水蒸气分压力差时二者进行水分传递的动力。当溶液表面的蒸气压低于空气的水蒸气分压力时，溶液吸收空气中的水分，空气被除湿；反之，溶液中的水分进入空气中，溶液被浓缩再生，空气被加湿。2.温湿度独立控制空调系统 原理温湿度独立控制空调系统是对常规空气处理方式的变革，彻底颠覆了传统空调系统“一只手（低温冷水）”做“两件事（降温、除湿）”的理念，改为“两只手（高122023/03 印刷技术敬请关注本刊官方微信 Printech1957专题报道 Special Report温冷水、溶液调湿）”做“两件事”。传统空调系统采用低温冷水同时控制温度和湿度，热湿联合处理，而温湿度独立控制空调系统则由高温冷水控制室内温度，由溶液调湿机组控制室内湿度。3.温湿度独立控制处理过程夏季工况如图1所示，室外高温潮湿的新风进入机组后，先被预冷段的高温冷冻水（1217或1419）降温除湿后，然后再进入溶液除湿模块独立除湿，达到送风湿度状态点，再与室内回风混合后，进入后表冷段，同样使用高温冷水降温达到送风温度状态点，最后送入车间。除湿单元在吸收了空气中的水分而浓度变稀、吸水能力下降的溶液，被溶液泵送入机组上层的再生模块，与再生新风接触，向新风中释放水分，实现溶液浓缩再生。溶液被浓缩后再次送入机组下层的除湿单元，进行下一次 的循环。冬季工况下，只需切换四通阀改变制冷剂循环方向，便可实现空气的加湿功能，如图2所示。4.温湿度独立控制空调系统 组成基于溶液调湿的温湿度独立控制空调系统包含的设备主要有：高温制冷冷水机组、溶液调湿新风机组、冷冻泵、冷却泵、冷却塔等，其运行模式如图3所示。从 图 3 可 以 看 出，其 跟 传 统空调的不同之处主要体现在以下 几方面。(1)采用高温冷水，水温从原来的7提高到12，主要用于降温、处理印刷车间显热。冷水水温提高后，制冷主机的制冷效率比常规空调系统提高30%以上，系统能耗大幅降低，节能效果明显。(2)组合式空调箱前面增加了溶液调湿新风机组，主要用于处理新风。溶液调湿新风机组主要用于新风调湿和印刷车间潜热负荷，室外新风经过溶液单元，其中的粉尘、细菌等杂质被处理后，变成纯净的新风和回风，两者混合后送入图1 热泵式溶液调湿新风机组夏季工作示意图图2 热泵式溶液调湿新风机组冬季工作示意图蒸发器溶液泵溶液泵膨胀阀室外新风低温干燥排风再生单元加湿单元室外新风新风湿润新风温暖湿润送风混风表冷器表冷器冷暖器换热器溶液槽溶液槽室内回风膨胀阀冷凝器溶液泵溶液泵室外新风室外新风19冷冻水 14冷冻水19冷冻水 混风低温干燥排风高温高湿排风再生单元除湿单元室外新风干燥新风表冷器表冷器蒸发器换热器溶液槽溶液槽室内回风压缩机14冷冻水13 印刷技术 2023/03中国印刷包装企业经营者的随身智囊 2020年印刷经理人订阅热线：010-88275811专题报道 Special Report 印刷技术 2023/03印刷车间由两家子公司组成，每层设置4个车间，分别为胶印车间、网印车间、模烫车间、成品车间。室内设计参数为：温度2428，湿度50%70%，均采用热泵式溶液调湿空调机组加高温冷水机组，组成温湿度独立控制空调系统。1.设计方案每个车间单独设置一台溶液调湿机组，共4台。冷源统一由高温冷水机组提供，安装在地下室制冷站，系统形式参考图3。每个车间的溶液空调机组单独运行。空调机组采用热泵式溶液调湿新风机组，室外新风先经过预冷盘管预冷，再经溶液调湿，与回风混合后进入组合式空调箱，经高压微雾加湿段辅助加湿，再经表冷器处理后送入室内。胶印车间采用镀锌风管下部回风，上部送风，网印车间采用全新风上部送风，没有回风。其余两个车间均采用上部送车间，稀释了车间内部的污染物，并且调湿过程完全不产生潮湿表面，不会滋生霉菌，提高车间空气 品质。5.温湿度独立控制空调系统控制方式该系统设置了温湿度自动控制系统，以提高对车间温湿度的控制精度。溶液调湿机组的新风口、回风口、送风口、车间内部均设置了温湿度传感器，可检测室内温湿度并反馈到系统控制单元，由控制单元调节系统各设备的运行状态，使室内温湿度达到设定值。溶液调湿机组、冷水机组等设备均有计算机通讯接口，可实现远程集中化控制，为整个印刷区域集中监控管理提供了条件。项目实际应用以笔者所在集团公司的印刷车间搬迁改造为例，新厂房上下两层风、上部回风的气流组织。高温冷水机组供回水温度为1217。2.设备选型在设计工况下，胶印车间空调面积为1953m2，网印、模烫车间空调面积为1360m2，成品车间空调面积为1814m2，层高均为吊顶下5m，各车间的负荷见表1。根据车间负荷、设备排风量、温湿度要求等进行溶液除湿机组和冷水机组设备选型，其主要性能参数见表2。3.控制策略溶液调湿空调机组运行模式有制冷除湿、通风、加湿三种模式，通过在PLC显示屏上设置目标值来控制车间的温湿度。系统控制可分为手动和自动，温湿度自控控制策略如下。(1)温度控制策略。夏季工况下，预冷除湿后的新风与室内回风混合，经表冷器降温后送入车间，承担车间的热负荷，通过调节送风风量和送风温度来控制车间温度，采用具有PID自适应的双闭环控制算法来控制参数。从节能角度考虑，当室内温度偏低时，优先调小总送风风量，降低系统制冷量；当室内温度偏高时，优先降低送风温度的拟合值，增大系统制冷量。冬季工况下，考虑设备的发热量，根据工艺设备的开启台数，当温度偏低时，溶液机组运行通风模式，冷水机组处于卸载或待机状态；当温度偏高时，制冷主机才会进行加载，进行制冷降温。(2)湿度控制策略。夏季工况，新风通过预冷段、溶液除湿段进行图3 温湿度独立控制空调系统运行模式示意图排风新风新风排风新风新风1217HVA-PFHVA-PF冷却塔二层印刷车间冷却水泵一层印刷车间热泵式预冷里溶液全空气机组冷冻水泵 高温冷水机组142023/03 印刷技术敬请关注本刊官方微信 Printech1957专题报道 Special Report降温除湿，除湿后的新风送入车间用于承担车间的湿负荷。在控制上，通过调节送风含湿量来实现对车间湿度的控制，同样采用PID自适应双闭环控制算法来实现对车间参数的控制。冬季工况，室内湿度调节采用溶液功能段及高压微雾加湿器，通过高压微雾加湿器可以实现等焓加湿（降温加湿），溶液功能段实现升焓加湿，同样采用具有PID自适应的双闭环控制算法来控制加湿器的加湿量。项目成果与实效1.设计方案该项目印刷车间的温湿度要求为温度2428，湿度50%70%。基于溶液调湿技术的温湿度独立控制空调系统投入使用后，我们以两层胶印车间为例来验证实际效果，结果显示温湿度波动小、控制精度高，能够满足设计要求。2.节能降耗分析溶液调湿温湿度独立空调控制系统与传统空调系统相比较，有如下节能优势。(1)在溶液调湿系统中，冷水机组只承担显热负荷，可运行高温工况，而传统空调系统的制冷系统蒸发温度较低、能效低。另外，溶液调湿温湿度独立控制系统可避免传统空调制冷除湿后，因空气温度较低，需要再热造成的冷热抵消的情况。(2)在过渡季节、梅雨季节等低温高湿工况下，溶液调湿温湿度独立空调控制系统可大量减少冷水机组的开机时间，节约制冷系统大量的用电消耗。本项目以两层印刷车间搬迁后使用溶液调湿温湿度独立控制空调系统，与搬迁前使用传统制冷除湿的空调系统进行运行数据分析，对比结果。2019年两层传统空调系统年用电平均能耗为0.85度/（每日每平方米）；2020年两层采用温湿度独立空调控制系统以后年用电平均能耗为0.56度/（每日每平方米），空调系统节能达34.12%，两层印刷车间节约用电量=（0.85-0.56）7981257=59.26万度。3.空气品质分析室外新风经溶液单元的盐溶液除尘灭菌后，空气得到净化，同时对车间污染物进行稀释；并且除湿过程不产生潮湿表面，杜绝霉菌发生，保证了室内人员的健康舒适。印刷类建筑改造需要考虑到车间内部温湿度控制、室内污染物稀释、节约运行能耗等多方面因素。从本项目的搬迁改造案例来看，基于溶液调湿技术的温湿度独立控制空调系统与传统空调系统相比具有许多优越性，能够很好地适应印刷建筑类恒温恒湿的空气调节要求，具有较大节能降耗、控制精度高、空气品质好等特点，值得推广，但其也存在一些问题：如机组本身较大，需要考虑空间摆放等问题；要避免选择有溶液泄漏风险的 供应商。表1 车间热湿负荷图表2 主要设备表序号车间室内显热负荷（kW）室内潜热负荷（kW）新风显热负荷（kW）新风潜热负荷（kW）1胶印371.059.076.5256.92网印134.041.1126.2428.23模烫109.041.115.151.44成品72.031.812.642.6序号车间设备名称主要技术参数数量1胶印热泵式溶液调湿机组 送风量：100000m3/h，新风量：30000m3/h12网印热泵式溶液调湿机组 送风量：50000m3/h，新风量：50000m3/h13模烫热泵式溶液调湿机组 送风量：50000m3/h，新风量：5000m3/h14成品热泵式溶液调湿机组 送风量：50000m3/h，新风量：6000m3/h15冷水机组制冷量：1922kW输入功率：283.6kW1