洁净室空调洁净化方案——制冷方案与热、湿处理方案

一、制冷方案
  制冷方案应根据供冷要求(耗冷量、供冷方式、冷冻水温等)、工程建设地区的水源情况(水温、水质、水量等)以及电源、热源筹备方而进行技术经济比较。既要求有较好的经济指标，又要考虑当地的可能性。
  制冷装置的选用是制冷方案确定过程中的中心环节，制冷装置的主要类型如下。
1、压缩式制冷装置
  压缩式制冷装置包括活塞(往复)式、离心式和螺杆式三种。
  活塞(往复)压缩式制冷装置的主要设备是活塞式制冷压缩机，常用工质氨(NH3)、氟利昂—12、22(F—12、22)。这类设备用电动机带动，使用方便，品种多，产品全，能满足各类空调供冷的要求，被广泛采用。但一次投资大，设备费用高，耗电量大，维护管理比较复杂。
  离心压缩式制冷装置的主要设备是离心式制冷压缩机，常用工质是氟利昂—11、113、114(F-11、113、114)。该机与活塞式制冷压缩机的原理相同，但它只有回转运动，比活塞式运转平稳，振动小、机件少，常与蒸发器，冷凝器组合为一体，设备紧凑占地面积小。离心式制冷压缩机的制冷量较大，因此只有空调耗冷量较大时，才选用这类设备。
  螺杆式压缩制冷装置的主要设备是螺杆式制冷压缩机，常用工质是氟里昂—12、22、氨(F-12、22、R717)。目前生产的螺杆式制冷压缩机与活塞式相比，虽效率稍低，但由于其结构简单、体积小，吸气系数高、排气温度低、单级压缩比大，对湿行程不敏感，排气脉动小，易损件少，柱修周期长，制冷量可无级调节等优点，因此在各种制冷装置中得到较广泛应用。一般在(120—800)x105kJ＼h容量范围内的制冷装置中用该机具有较好的技术经济指标。
2、吸收式制冷装置
  吸收式制冷装置利用热能制冷。常见的有氨—水吸收式制冷装置和水—溴化锂水溶液吸收式制冷装置。前者适用于低温冷冻；后者适用于空调供冷，制取4℃以上空调或工艺用冷水。溴化锂吸收式制冷中水为工质，溴化锂水溶液为吸收剂。它的优点如下。
对蒸汽热源的压力有极大的适应能力，当蒸汽压力为0.02—0.1MPa时，可采用单溴化锂吸收式制冷机，当蒸汽压力为6.0—1.0MPa时，可采用双效溴化锂制冷机。
  其次设备简单，基本上是热交换器的组合体，容易制造，除小功率的屏蔽泵、真空泵外，无运动部件，因此振动小、运转平稳；设备在真空下工作，工质无嗅、无毒、对人无害，使用安全，操作管理简单；容易实现设备操作自动化，制冷能力可在10％～100％范围内自动调节；对冷却水的水温适应性强，即使达到37～38℃，设备仍能正常运转；节省电能，单机制冷量相同条件下，溴化锂制冷机的耗电量仅为压缩式制冷机的5％左右，这对于供电紧张而热源较充足的地区是很适用的。但是，溴化锂吸收式制冷也有缺点和使用的局限性，主要是溴化锂水溶液在接触空气的情况下，对金属具有强烈腐蚀性，一旦遭到腐蚀，不仅影响传热效果，降低使用寿命，而且会引起设备损坏，所以要求设备必须严格密封，在运行管理上也需十分注意。
3、蒸汽喷射式制冷装置
  蒸汽喷射式制冷装置也是利用热能进行制冷的一种设备，以水为制冷剂，以蒸汽为制冷动力。蒸汽的压力要求0.2—0.8MPa，其主要优点有：设备在真空下工作，除泵以外，无转动件；制冷剂为水，对人无害，使用安全，操作简单；设备简单，容易制造，一般机械工厂或机修车间都可加工制造；设备一次投资小，而且可以安装在室外，节省土建费用；可利用工业企业中的废热或工业企业中的采暖锅炉，冬季供热采暖，夏季供汽制冷。
  蒸汽喷射制冷的主要缺点是效率较低，设置专用锅炉和利用小型采暖锅炉供汽是不经济的。冷冻水温在5℃以上时可以采用，在100℃以上时比较经济。其效率随冷冻水温度变化，冷冻水温度越低，消耗蒸汽量越大，效率越低。此外，冷却水量很大，单机制冷量相同条件下，蒸汽喷射式制冷机所需冷却水是为压缩式或溴化悝吸收式的1.5倍左右，这对于水源紧张的地区是不宜采用的。

二、热、湿处理方案
  热、湿处理的过程包括加热、冷却、加湿和减湿。热、湿交换的介质有水、蒸汽、液体吸湿剂和制冷剂。热、湿交换的设备可分为直接接触式和表面式，其中直接接触式包括喷水室和蒸汽加湿器。表面式包括空气加热器，水冷式表面冷却器和直接蒸发式表面冷却器。
  直接接触式热、湿交换设备的特点是，与空气进行热、湿交换的介质直接和被处理的空气接触，通常是将其喷淋到被处理的空气中去。例如，在喷水室中喷出不同温度的水，可以实现空气的加热、冷却、加湿和减湿等多种空气处理过程。利用蒸汽加湿器喷蒸汽，可以实现空气的等温加湿过程；利用喷淋设备喷淋液体吸湿剂，可以实现空气的各种减湿过程。
  表面式热、湿交换设备的特点是，与空气进行热、湿交换的介质不和空气直接接触，热、湿交换是通过处理设备的金属表面进行的。例如，在空气加热器中通人热水或蒸汽，可以实现空气的等湿加热过程；而在表面冷却器中通人冷冻水或制冷剂，可以实现空气的等湿冷却或减湿冷却(即干燥冷却)过程等。
  必须指出，在电加热器和使用固体吸湿剂的空气处理设备中，没有上面提到的那些参与热、湿交换的介质，它们是利用电能加热空气或固体吸湿剂的物理、化学作用吸收空气中的水分。其作用原理与直接接触式和表面式热、湿交换设备有所不同。
  常用的热、湿处理方案如下：
1、加热方案
  利用空气加热器中通入热水或蒸汽，可以实现空气等湿加热过程，空气加热器通常用于空调系统的一次加热和二次加热，可以提供较大的供热量，并且比较经济。
  利用电加热器是让电流通过电阻丝发热来加热空气。电加热器有加热均匀、热量稳定、效率高、结构紧凑和控制方便等优点。因此，在空调机组和小型空调系统中应用较广。在恒温精度要求较高的大型空调系统中和净化空调系统中，也经常在送风支管上使用电加热器来控制局部加热，这就是所谓的第三次加热或叫精加热。但是，采用电加热器要耗费较多的电能，所以在加热量要求较大的地方不宜采用。
2、加湿方案
  利用普通的蒸汽喷管对空气进行加湿。普通的蒸汽喷管是由略粗于供汽管道的管子组成，上面开有若干直径为2—3mm的小孔。蒸汽在管网压力作用下，由这些小孔喷出，混到从蒸汽管周围流过的空气中去，使空气得到加湿。普通的蒸汽管虽然构造简单，容易加工，但喷出的蒸汽往往夹带凝结水滴，影响加湿效果的控制。通常用于湿度要求不严格的系统中。
  利用干式蒸汽加湿器对空气进行加湿。干式蒸汽加湿器就是在喷管外设一蒸汽保温外套，在保温外套内通人高压蒸汽，因而保证喷管外壁有较高的温度，不至于在管内产生凝结水。蒸汽再经过加湿器简体、导流箱、导流管和加湿器内的简体，最后干蒸汽经喷管喷出加湿周围的空气。通常用于大型空调系统中。
  利用电加湿器中的电能产生蒸汽，不经管道的输送，而将蒸汽直接混到空气中去进行加湿。电加湿器根据工作原理不同，可分为电热式和电极式两种。电极加湿器结构紧凑，加湿量容易控制，所以应用较多。其缺点是耗电量大，电极上易积垢和腐蚀。因此，宜用在小型空调系统中。目前整体式空调机组多采用电极式加湿器，并与压缩机、蒸发器、冷凝器、通风机等一起组装在一箱体内，使用方便。利用喷循环水的方法对空气进行加湿。在淋水室和淋水表冷段，都设有喷水泵，冬季喷池内的循环水，可以实现对空气的加湿。这种方法处理的风量较大，耗电量少，对湿度易于保证，是集中式空调系统中经常采用的加湿方法。
3、冷却干燥方案
  在淋水室中利用低于空气露点温度的冷冻水对需要处理的空气直接进行喷淋，使其产生热、湿交换，可以实现对空气的冷却干燥处理。这是空调中应用最普遍的方法。
  淋水室处理空气有以下优点：

  具有热工性能上的多样性，即可用于降焓、降温、降湿，又可用于增焙、增温、增湿，在不同的季节均能保持较严格的相对湿度。当喷水温度不同时，淋水室可以对空气做不同过程的热工处理。
  设备比较容易制造，可以现场加工，也可以由专业化工厂制造，现场组装；金属耗量较少，造价较低；可以兼作空气净化用，除去空气中的灰尘，使空气清新，改善工作条件。
  淋水室处理空气有以下缺点：
  设备的占地面积大，两排卧式淋水室最小长度为1.9m，三排最小长度为2.5m，而表冷器的长度一般不超过0.6m，淋水表冷器也只是1.4m。水系统较为复杂，为了适应室外气象条件的变化，一般用改变喷水温度的方法调节，即利用一部分循环水。因此，每套空调器都必须设置水泵；另一方面水系统为开式系统，回水无压力，如回水不能靠重力流出或做它用，则需要设回水箱或回水泵；水与空气直接接触，易受污染变脏，需定期排污并补充新水。
  利用冷水式表面冷却器处理空气，使产生热、湿交换，可以实现对空气的冷却干燥处理。这也是空调中普遍应用的方法。
  冷水表冷器与淋水室比较，处理空气能力相近，其优点如下：
a．设备的体积小，所需机房面积小，安装简便；
b．水系统比较简单，由于水循环可以采用封闭式系统，可以省去冷水箱和回水箱以及喷水泵；水与空气不直接接触，避免了空气与水的相互污染，水系统的补水量大为减少；
c．输水系统电能消耗低，每套空调器的表冷器，无需设置水泵，表冷器的阻力损耗全部由动力站的冷冻给水泵负担，尽管表冷器的空气阻力较大，但处理空气的总耗电量一般都较低。
  冷水表冷器处理空气有以下缺点：
  对空气的处理过程不像淋水室那样具有多样性，只能实现减焓降湿(即湿式冷却)、减焓等湿(即干式冷却)和增焙升温的一部分(即加热)三种处理过程，需加湿时，还须另设加湿器，不易达到较严格的相对湿度要求，这是表冷器处理空气的最大缺点。
  设备制造工艺复杂，不能现场加工，只能由专业工厂生产，现场组装；金属消耗量大，一般要消耗较多的有色金属；造价也较淋水室高，10000—160000m3／h八种规格的表冷器与三排淋水室的造价相比较，平均要高出30％以上。无除尘、去味作用。
为了消除上述缺点，增加热交换效率，也可采用带淋水的表冷器。
  带淋水的表冷器，淋水仅作为加湿除尘用。其处理功能可以和淋水室相同，适用于要求采用闭式冷水系统，且相对湿度要求严格又不能用蒸汽加湿或用蒸汽加湿不合理时(例如无蒸汽源或不能全天供蒸汽)。利用直接蒸发式表冷器也可对空气进行处理，实现对空气的冷却干燥处理，这是小型空调机组昔遍采用的方法。
  直接蒸发式由于采用制冷系统中的蒸发器作为空气冷却器，因此设备简单，体积小，占地面积小，初投资也最省；但冷媒的管路损失大，要求密封严格，故蒸发器与冷冻机距离不宜拉得很远，一般一台冷冻机的蒸发器供给一个送风系统，组成整体式机组。直接蒸发式表冷器不易调节，不易保持严格的相对湿度，一般用于相对湿度无严格要求的系统。