工厂空气调节(Air conditioning of factory)

要使生产车间内空气的温度、湿度、洁净度和压力等保持一规定值的工厂通风方法。

与其他工厂一样，冶金工厂按其使用目的不同，分为工艺性空调和舒适性空调。前者主要依据生产工艺过程和实验要求建立车间内一定的空气环境，如轧钢厂主电机室、某些工序中的控制室、计算机室等以及有色金属冶炼中的硬质合金车间的空调；舒适性空调是以维护人体健康为目的，诸如生产车间、高温厂房内的操纵室，起重机司机室和工人休息室以及厂内公共建筑，如俱乐部、医院手术室等。

空调房间所需保持的空气参数，最主要的是温度、湿度。通常要求它们保持在一定的数值上，并不得超过一定波动范围，如温度：(t±Δt)℃；相对湿度：(φ±△φ)％。t和φ称为空调基数，即温度基数和相对湿度基数；△t和△φ为允许波动范围，称为空调精度。对于△t≤±1℃、△φ≤±5％的空调工程，通常称为恒温恒湿工程。

由于空调能耗在工业生产总能耗中占很大比重，当前空调发展上，一方面在采取降低室内空气环境标准，缩短空调运行时间，一方面又在大力开发新的能源，如太阳能、地热的利用，研究能量的节约和回收，改进能量转换和传递设备的性能，提高系统能量的综合利用等等。工厂空气调节需根据具体情况确定送风量、空调车间气流组织，并进行空气热湿处理和空调制冷。

送风量 实现空调目的的一般方法是向房间送入经预先处理的空气，以消除室内余热(夏季或有余热设备时)余湿或补偿室内失热(寒冷季节)。送入空气的数量与状态参数，决定于室内的余热余湿量、室内的温湿度给定值以及空调精度的要求，通常是按夏季室内最大余热量和余湿量来确定风量。

图1为向空调房间送风的空调过程示意图。Q为室内余热量(即冷负荷)，kW；W为余湿量，g／s。为使室内温湿度达到规定值t_n、d_n、i_n(t_n为室内温度／℃；d_n为室内空气含湿量，g／kg；i_n为室内空气的焓，kJ／kg)则需不断地送入状态参数为t_s、d_s、i_s的空气G，kg／s，送风温度t_s、含湿量d_s和焓i_s诸值必须低于室内空气的相应值t_n、d_n、i_n。

根据房间热平衡有：

或

房间湿平衡有：

由于送入的空气同时吸热、吸湿，故有：

式中Q_x为室内余热量，显热部分，1.01为干空气的定压比热，单位为kJ／(kg•K)。

为了节省冷、热量，除室内产生有害气体的房间外，空调送风不完全使用新风，而采取部分室内回风。但新风量不得少于人体新陈代谢要求的新鲜空气量(对于生产厂房，应保证每人每小时≥30m³的新鲜空气量)，或为补偿室内排风、保持室内正压所需的新风量。取以上两项中之大值，但在任何情况下，新风量不得少于总风量的10％。

空调房间气流组织 合理确定送、回风口型式和布置方式，正确组织室内空气流型和分布，以满足空调房间对空气温度、湿度、流速、洁净度和舒适感等要求，是保证空调系统使用效果的重要环节。一般的空调房间，主要要求工作区域内保持比较均匀而稳定的温、湿度，风速不超过规定值。对室内温湿度波动范围有较高要求的房间，气流组织还应能满足气流区域温差的要求和允许波动范围的要求。有洁净度要求的房间，气流组织要保证室内正压和应有的洁净度。组织气流的方法首先是依靠送风方式，其次是风口型式、数量和送回风速度等。送风方式有上送、中送和下送三种类型。

上部送风 将空气从侧墙顶部设置的百叶风口、条缝型风口或喷口等侧向送出(图2，a)，尽量使气流贴附顶棚，或在顶棚设置散流器(图2，b)、孔板(图2，c)或条缝型风口向下送风。使送入空气由上向下流动扩散，送风在进人工作区前已与室内空气充分混合。易于形成均匀的温度场和速度场，能够采用较大送风温差，以减少送风量。回风口可置于侧墙下部或地面上，也可由上部回风。上部送风方式是工程上应用较多的传统方式。

中部送风 在房间中间部位送风，下部回风或在顶部设有排风的方式(图3，a)。这种送风方式适用于空间高大的建筑，其空调目的主要是针对下部空间，宜尽量使送出气流形成空气幕，将上下空间分割开来，仅使下部空间区域空气参数满足空调要求，上部空间作为非空调区，其热量由屋顶排出，送风射流尽量减少非空调区向空调区的热转移，则有显著节能效果。分层空调即为这种方式的典型。

下部送风 在地面均匀布置风口向上吹送(图3，b)，或采用大面积风口，于侧墙下部向工作区低速水平送风(图3，c)，20世纪80年代逐渐流行于欧洲。

此种送风方式，新鲜空气直接进入工作区，房问热量汇集于上部空间，由顶部集中排出，可使房间温度分层，送风利用率高，具有显著节能效果，且有利于改善工作区空气质量。适合于工作区有集中热源和发热量大的车间。20世纪70年代以来，在中国也开始应用于电子计算机房。

空气热湿处理 为满足向空调房间送风参数的要求，将送入空气预先进行加热、加湿、冷却、去湿等过程。其所用设备称为热湿处理设备。处理空气所用介质有冷水、制冷剂、热水、蒸气和液体吸湿剂等。处理方式有两类：(1)接触式，包括喷雾室、蒸气加湿器、局部补充加湿等，系用水或蒸气直接与空气接触；(2)表面式，包括空气加热器、表面冷却器等，是由冷热介质通过金属表面与空气换热、换湿。以上两种方式在冶金厂中均有应用。

接触式处理 空气通过设有若干排均匀分布使水雾化的喷嘴，被水雾喷淋后得以降温、减湿或加湿的密闭小室，亦称淋水室、喷雾室(图4)。

空气经前挡水板进入，它是用以防止水滴溅出和均匀分布空气的，又称分风板。在喷雾室内设有2～3排装有喷嘴的排管，喷嘴在喷雾室横断面上均匀分布。具有一定温度(按计算确定)和压力的水经喷嘴被喷成无数小水滴。被处理的空气与喷水水滴直接接触进行换热换湿(质交换)，从而改变了空气的状态参数，然后经过后挡水板将空气中所夹带的水滴析出，再经其他处理后经通风机送入空调房间。喷淋空气后改变了温度的水落入池底，其中一部分被排掉，另一部分与冷冻水相混合再循环使用。

用喷雾室处理空气，可使空气实现7种状态的变化过程：等湿冷却过程，等焓加湿冷却过程(绝热加湿)，等温加湿过程，减焓冷却加湿过程，增焓加热加湿过程，减焓减湿冷却过程，增焓冷却加湿过程。

表面式处理 以冷水、制冷剂、热水、蒸气等作为冷热媒通过金属肋片管组成的换热器时与从肋管外表面流过的空气间接接触换热，以改变空气状态。当换热器内通以热水或蒸气时，即为热水加热器或蒸气加热器，这两种加热器的结构与管道连接方式也有一定差别。空气通过加热器时与加热器的排管和翅片表面接触，故它只被提高温度而含湿量则不变，所以是一种等湿加热过程，当然空气相对湿度有所降低。当换热器内的冷媒为深井水或冷冻水时，称为水冷式表面冷却器；当冷媒为制冷剂时，液态制冷剂在冷却器中汽化，吸取流过表面的空气的热量，称为直接蒸发式表面冷却器。按照表面冷却器表面温度比空气温度低的程度，可使空气获得等湿冷却和减焓减湿冷却过程。

空气调节系统 为实现空调目的，对送风和回风进行处理、输送、分配并控制其参数的所有设备、管道、附件和仪器仪表的总合，简称空调系统。空调系统型式很多，按空气处理设备负担范围分有：集中式、分散式和半集中式系统；按所用介质不同可分为：全空气系统、空气–水系统和全水系统；按处理空气的来源分则有封闭式(室内空气再循环，不用新风)、直流式(只用新风，不用回风)和混合式系统(新风、回风相混合)。

集中式空调系统 空气经集中的空气处理室(空气调节器)进行过滤和热湿处理后，经风道系统送至各送风口(空气分布器)，将空气分配到各被调空间，进行热湿交换。

分散式空调系统 在局部场合应用的一种小型空调系统——空调机组。有的是将表面冷却器、加热器、过滤器、送回风口以及制冷机组紧密组合成一个整体，叫整体式空调机组；有的是将制冷机组与空气处理部件分开设置，叫作组合式机组。空调机组分为窗式(冷量在7kW以下)和立柜式(冷量在70kW以下)两类。大型立柜式机组也可设置风管，短距离送风。空调机组又称空调器。一般空调器在冬季停止制冷而靠电加热提高送风温度。另一种热泵式空调器，制冷剂作逆向循环，吸取室外低温空气中的热量供给室内。

半集中式空调系统 新鲜空气(新风)经空气处理室集中进行过滤和热湿处理，经风道系统送入各被调房问，同时在各房间设有末端装置(如风机盘管)分别处理各房间的室内循环空气的一种有集中又有分散的空气处理装置的系统。

空调冷源 以空调致冷为目的所采用的冷源，有天然冷源和人工制冷(机械制冷)两类。前者有江河水、井水、天然冰等。人工制冷有蒸气压缩式、溴化锂吸收式、蒸气喷射式。

蒸气压缩式制冷 它由压缩机(有活塞式、离心式和螺杆式)、冷凝器、调节阀(膨胀阀或节流阀)和蒸发器四大主要部件组成。常用制冷剂为氟利昂和氨(现已少用)。现正在研究新型制冷剂以取代前二者。常用的制冷机为蒸气压缩式制冷机。

溴化锂吸收式制冷 以热能为动力，以吸收器和发生器代替消耗大量电能并有很大噪声的压缩机。以水作为制冷剂，溴化锂一水溶液作为吸收剂，它只需4.9×10⁴Pa的低压蒸气或80℃以上热水即能进行制冷。这就扩大了低势能热源的利用。在有大量废热的冶金企业具有广阔的使用前景。

蒸气喷射式制冷 通过高压蒸气喷射器引射来自蒸发器的低压气态制冷剂并使其增加压力，完成制冷循环。其结构简单，金属耗量少，造价低；以水作为制冷剂，运行安全可靠。但制冷效率低，蒸气耗量大，噪声更大，故应用较少。