南北方粉房隔离间制冷系统的节能设计_郑小艳.pdf

南北方粉房隔离间制冷系统的节能设计郑小艳，马辉，沈利（中国联合工程有限公司，杭州 310052）摘要：对粉房隔离间的制冷提供了一种计算方法，并对南北方不同的粉房隔离间制冷系统进行了计算分析和介绍。从节能环保和节省设备投资的角度出发，根据不同工况计算制冷量并选择适合的工作模式，为粉房隔离间制冷系统的设计提供了一种新的思路和方法。关键词：粉房隔离间；制冷系统；节能环保中图分类号：TQ639文献标志码：B文章编号：1007-9548（2023）02-0043-05Energy-saving Design of Cooling System in the Powder IsolationRoom Between the North and South AreaZHENG Xiao-yan,MA Hui,SHEN Li(China United Engineering Co.,Ltd.,Hangzhou 310052,China)Abstract:The calculation method for the cooling of the powder isolation room was provided.The coolingsystems of different powder isolation rooms in the north and south area of China were analyzed and introduced.From the perspective of energy conservation,environmental protection and saving equipment investment,thecooling capacity was calculated according to different working conditions and the appropriate working modewas selected,which provided a new idea and method for the design of the cooling system of the powderisolation room.Key words:powder isolation room;cooling system;energy saving and environmental protection收稿日期：2022-05-16作者简介：郑小艳（1983），女，高级工程师，主要从事涂装工艺及其设备设计研究工作。E-mail：。0引言随着喷粉设备的大量使用和对工人作业环境要求的提升，对喷粉设备设置隔离间并进行制冷已成为行业的基本要求。喷粉设备从粉房隔离间内负压取风，粉末回收系统经滤芯除尘器处理后的废气中含有超细粉并达到室内排放标准，可以采用隔离间内排放或室外排放两种方式，同时废气中还会带出大量热量。因此，喷粉设备废气采用何种排放方式，对隔离间制冷系统的影响非常大，同时还要考虑设备所处地区的气候条件及对车间环境的影响，如何做到既满足喷粉工艺温度要求又节能环保，是我们需要研究和解决的问题。1粉房隔离间制冷量计算方法粉房隔离间制冷量按照工作时单位时间制冷量计算1，计算方法如下：Qh=（Qh1+Qh2+Qh3+Qh4+Qh5+Qh6）k，式中：Qh为工作时总的制冷量，kW/h；Qh1为通过隔离间室体（外壁及地面）散失的制冷量，kW/h；Qh2为喷粉设备产生的机械热所需要的制冷量，kW/h；Qh3为粉房压缩空气耗量所需要的制冷量，kW/h；Qh4为空调制冷系统风管散失的制冷量，kW/h；Qh5为工件散热所需要的制冷量，kW/h；Qh6为隔离间新风换气所需要的制冷量，kW/h；k 为考虑到其他未估计到的制冷量储备系数，一般取 1.1。1）通过隔离间室体（外壁及地面）散失的制冷量的计算。根据室体结构，每小时通过隔离间室体（外壁及地面）散失的制冷量按下式计算：Qh1=（K1F1+K2F2+K3F3）（te0-te）/860，Modern Finishing现代涂装第 26 卷 第 2 期2023年2月MPF现代涂料与涂装43式中：K1为隔离间室体外壁保温层的传热系数，k c a l/（m2 h ）；一般采用 5 0 m m 的岩棉保温层，K1=1.5；K2为隔离间室体外壁玻璃的传热系数，k c a l/（m2 h ）；一般采用 6 m m 单层玻璃，K2=4.9；K3为隔离间地面材料的传热系数，k c a l/（m2 h ），一般取经验数据 K3=2.5；F1为隔离间室体外壁保温层的表面积，m2；F2为隔离间室体外壁玻璃的表面积，m2；F3为隔离间所占的地面面积，m2；te0为车间温度，；te为隔离间的工作温度，；一般粉房隔离间控制温度不超过 3 0 。若 te0te，计算出的 Qh1为负值，指隔离间室体从车间吸收的热量。2）喷粉设备产生的机械热所需要的制冷量的计算。每小时喷粉设备产生的机械热所需要的制冷量按下式计算：Qh2=K Qh7，式中：Qh7为隔离间内同时使用的喷粉设备的名义用电功率，k W/h；K 为喷粉设备用电转化为机械热的系数；若粉房废气排放在隔离间内部，一般 K=0.7；若粉房废气排放在隔离间外部，一般 K=0 0.1（根据喷粉设备用电情况，若无往复机或机器人，K=0；若有往复机或机器人，可根据实际情况计算，或者取 K=0.1）。3）粉房压缩空气耗量所需要的制冷量的计算。按照产生 1 m3/m in 压缩空气的电的耗量约为 6 k W，工作时由于压缩空气使用产生热能而需制冷的效率记为 ，则每小时粉房压缩空气耗量所需要的制冷量为：Qh3=6 Ca，式中：为工作时由于压缩空气使用产生热能而需制冷的效率；若粉房废气排放在隔离间内部，取 =0.8；若粉房废气排放在隔离间外部，取 =0；Ca为隔离间内所有喷粉设备平均每小时的压缩空气耗量，m3/m in。4）空调制冷系统风管散失的制冷量的计算。每小时通过制冷系统风管散失的制冷量按下式计算：Qh4=K4F4（te0-te1）/8 6 0，式中：K4为风管保温层的传热系数，k c a l/（m2 h ）；一般取 K4=1.5；F4为空调制冷系统风管的表面积，m2；te1为风管平均温度，；若空调风管系统为循环风，风管平均温度为接近隔离间工作温度，一般取 te1=2 9；若空调风管系统为全新风，根据经验一般取 te1=2 6。5）工件散热所需要的制冷量的计算。工件散热所需要的制冷量根据工艺具体情况确定，有些产线的工件进粉房前其温度与环境温度一样，则此项可忽略；有些产线的工件是经过烘干强冷后进入粉房隔离间，工件表面温度往往高于环境温度。每小时工件散热所需要的制冷量按下式计算：Qh5=C1G1 t/8 6 0，式中：C1为工件材料的比热，k c a l/（k g ）；G1为生产线按质量计算的生产率，k g/h；t 为工件进出隔离间的平均温差，。6）隔离间新风换气所需要的制冷量的计算。每小时隔离间新风换气所需要的制冷量按下式计算：Qh6=C2G2 t/8 6 0，式中：C2为空气的比热，k c a l/（k g ）；G2为每小时换气的新风的质量，k g/h；若粉房废气排放在隔离间内部，一般采用循环风空调系统，此种情况下换气的新风主要为由隔离间门洞置换的空气或者使隔离间微负压而排放的少量废气，新风量一般取循环风量的 3%5%；若粉房废气排放在隔离间外部，空调系统一般采用全新风或者部分新风，不同季节还可以采用不同的送排风方式，需根据具体情况计算新风量。t 为工件进出隔离间的平均温差，。2南方某粉房隔离间制冷系统设计2.1设计计算条件以杭州地区某粉房隔离间制冷系统设计为例，设计计算条件如下：1）粉房隔离间长 7 0 m、宽 3 1 m、高 7 m，室体高度方向上有 3 m 为玻璃，工件进出口设有仿形门洞；2）隔离间内共 6 套人工粉房，同时有 3 套粉房工作，粉房名义总用电功率为 2 8 5 k W；3）3 套粉房压缩空气平均总耗量为 1 5 m3/m in；4）3 套粉房回收系统总风量为 1 5 6 0 0 0 m3/h；5）若粉房废气排放在隔离间内部，采用循环风空调进行制冷，循环风管面积约 1 2 0 0 m2，新风换气约3 0 0 0 m3/h；6）若粉房废气排放在隔离间外部，采用全新风空调进行制冷，空调风管面积约 1 2 0 0 m2，新风换气即为3 套粉房回收系统总风量，1 5 6 0 0 0 m3/h；7）生产线工件材质为铁，生产节拍为 3.5 m in/挂，工件平均质量为 3 0 0 0 k g/挂，工件进出隔离间温差按照 5 计算，平均每月工作 2 5 d，每天工作 1 6 h；8）隔离间内温度控制不超过 3 0 ，设计按不超过2 9 计算；9）计算车间环境温度为 0 4 0 ，车间无采暖或制冷措施。2.2不同工况下的制冷量计算根据以上计算条件，按照全新风（指粉房废气排放在隔离间外部、采用全新风空调进行制冷）和循环风（指粉房废气排放在隔离间内部，采用循环风空调进行制冷）两种工作模式，分别计算在不同车间温度条件下的制冷量数据，如表 1 所列。现代涂装Mod e rn Fin ish in g第 2 6 卷 第 2 期2 0 2 3 年2 月MPF现代涂料与涂装44根据表 1 计算结果分析，采用循环风工作模式，在车间温度超过 9 的情况下需要制冷，在杭州全年约1 0 个月需要制冷，最大制冷量为 5 7 0 k W；而采用全新风在车间温度超过 2 6 的情况下才需要制冷，在杭州全年约 4 个月需要制冷，最大制冷量为 1 0 3 0 k W。2.3节能环保与经济性分析根据杭州地区不同月份的车间平均温度，分别计算全新风和循环风模式下全年的制冷量，并对用电功率进行估算（按照制冷性能系数 c o p=4 计算），计算结果如表 2 所列。根据表 2 计算结果分析，采用全新风模式更加节能，全年可节省约 9 3 0 0 0 k W h 电，按照电费单价为0.7 元计算，折合电费为 6 5 1 0 0 元。而采用全新风模式所需的最大制冷量是循环风模式的约 1.8 倍，隔离间制冷系统（包括制冷机组、管路、空调、风管等）投资费用需增加约 8 0 万元，且设备配电功率也要增加，从经济性角度看并不合算。另外，从环保角度，采用循环风模式对车间环境影响小，粉房排放废气中的超细粉在隔离间内沉降，可通过定期打扫予以清除；如采用全新风模式，粉房废气排放到车间外，超细粉在车间屋面会累积，对厂房环境影响较大。综上所述，针对南方某粉房隔离间制冷系统，采用循环风工作模式更加适用，不仅可以降低设备投资，对车间环境的影响也较小，且能耗增加较低。3北方某粉房隔离间制冷系统设计3.1设计计算条件以太原地区某粉房隔离间制冷系统设计为例，设计计算条件如下：1）粉房隔离间长 7 2 m、宽 2 3 m、高 9.9 m，其中长度一面借用厂房侧墙，室体高度方向上有 3 m 为玻璃，工件进出口设有仿形门洞；2）隔离间内共 4 套自动粉房和 2 套人工粉房，6套粉房同时工作，粉房名义总用电功率为 1 0 7 0 k W；3）6 套粉房压缩空气平均总耗量为 5 2 m3/m in；4）6 套粉房回收系统总风量为 4 0 0 0 0 0 m3/h，滤芯排风设备置于隔离间贴墙的辅房内，滤芯排风至辅房；5）生产线工件材质为铁，生产节拍为 1 5 m in/挂，工件平均质量为 2 0 0 0 k g/挂，工件进出隔离间温差按照 5 计算；表 1不同工况下南方某粉房隔离间制冷量计算数据1全新风序号工作模式21 0 3 0制冷量/kW7 4 0车间温度/隔离间内温度/4 02 93 62 93不需制冷2 62 94循环风5 7 04 02 955 0 03 62 963 9 03 02 973 0 02 52 982 0 02 02 991 2 01 52 91 0092 91 1不需制冷01 8表 2不同工况