某厂房除湿空调系统改造设计

某厂房除湿空调系统改造设计
摘要本文介绍了一个生产厂房的除湿改造工程，为满足生产工艺需求，厂
房内的温湿度均有严格要求，常规空调系统并不能满足其除湿要求，根据多方案
比选，最终采用转轮除湿空调系统作为改造方案，最终达到了除湿效果。

关键词除湿空调冷冻除湿转轮除湿换气次数
0 引言
所谓除湿就是把空气中或各种气体中的水分去掉，从而制造出干燥的空气或
气体，目前，常用的空气除湿方法主要为两大类：冷却法和化学法、冷却法又分
为常压冷却除湿和压缩冷凝除湿；冷冻除湿机属于常压冷却除湿。

化学法又分为
湿式液体吸收式除湿和干式固体吸收或吸附式除湿；转轮除湿机属于化学除湿法
的干式动态除湿。

本文为一个电子设备组装厂房，为满足生产工艺需求，除了对
厂房内的温度有要求，湿度的要求也较高。

1 设计概况：
本除湿改造工程，改造范围为一层整机生产车间，为地上单层轻钢架构厂房，建筑面积约为6000㎡，平均建筑高度为12米。

目前厂房内设有中央空调系统，
无空气净化措施。

该厂房内共设36台吊顶式远程射流机组(自带喷口型)，单台
制冷量为38.2Kw，均为室内回风型机组，总制冷量为1375.2Kw，夏季空调冷指
标为230w/㎡；另设有一台新风处理组，新风量为12000m3/h，制冷量：156Kw，
夏季空调冷水供回水温度为：7/12℃，冬季热水供回水温度为：60/50℃。

图1 厂房现有中央空调系统
2 待解决的问题
根据使用方的反馈，目前整机生产车间的空调系统除湿能力不足，车间内相
对湿度较大，存在冷凝结露的情况，根据现场实测：干球温度为24℃，相对湿度
为67%，实测空调冷水供回水温度8.0/10.4℃。

在梅雨季节，相对湿度甚至会达
到80%以上。

顶棚钢结构及管线金属表面结露现象较为严重，滴落的冷凝水严重
影响产品的生产质量和生产安全，生产环境的不达标，也带来产品良品率下降，
给企业带来经济损失。

为此使用方希望解决室内相对湿度过高及顶棚结露的问题。

另外在进行除湿空调系统改时，厂房内的生产不停工，改造工期尽量缩短，系统
在满足除湿效果的条件下尽量简单，以减少对生产的影响。

3 除湿方案比较和选择：
3.1 方案一：现有空调系统加大除湿能力
目前室内干球温度为24℃，相对湿度为67%，空调冷水实际供回水温度
8.0/10.4℃，空调设计工况下冷水的出水温度为7℃，降低冷水机组的冷水供水
温度如降低到6℃或以下可以加大空调末端的除湿能力，但现有的空调末端无再
热功能，降低供水温度，也使空调末端的供冷能力加大，室内温度继续降低，导
致相对湿度又会增加，相对湿度仍然过高，结露的现象依然会存在，如室内温度
从24℃降低到22℃时，相对湿度会从67%提高到了76%，因此通过降低供水温度
加大除湿量的方式是不可行的，另外降低了供水温度会使冷水机组能效降低，增
加了运行能耗。

3.2 方案二：增设立柜式冷冻除湿机
车间内增设多台立柜式冷冻除湿机，除湿机沿着厂房东、西两侧靠墙布置，本方案优点是，改造实施不影响生产，不影响其他管线，现场管线拆改量少，需增加冷凝水排水主管、机组安装机位以及配电；缺点是：冷冻除湿能力不能达到工艺所需的室内相对湿度（45%~50%）要求，冷冻除湿机通常用于解决相对湿度55%以上的浅度除湿。

而且机组需要再热，运行能耗较高。

图2 冷冻除湿原理及冷冻除湿机
3.3 方案三：增设转轮除湿组合式空调机组及风管送风系统
转轮除湿的原理：除湿转轮由密封系统分为处理区域和再生区域,除湿转轮缓慢旋转,以保证整个除湿为一个连续的过程,当处理空气通过转轮处理区域时,空气中的水蒸汽被转轮中的吸湿介质所吸附,水蒸气发生相变并释放出潜热。

同时,在再生区域,另一路空气先经过再生加热器后,变成高温空气并穿过吸湿后的饱和转轮,使转轮中已吸附的水分蒸发,从而恢复了转轮的除湿能力；同时通过再生风机将湿空气排到室外。

转轮除湿具有除湿量大、使用寿命长等特点，适用于本工程深度除湿要求，可使室内相对湿度控制在45%~50%，空气干燥季节甚至可以达到45%以下。

图3 转轮除湿原理图
根据现场勘测，厂房内部产湿量较小，并无潮湿、液体表面散湿。

内部湿负荷主要来自于人员散湿量，但厂房内工作人员较少约十几人，考虑偶尔有参观考察人员，室内人员如按50人考虑，散湿量也仅仅为8kg/h。

主要湿负荷主要来源于外门开启时的室外空气侵入、门窗缝隙、轻钢顶棚等外围护结构的渗透风量。

为防止室外潮湿的空气通过门窗缝隙进入室内，厂房内需维持一定的正压，根据相关规范和资料[1]，在新风换气次数小于0.5次/h时，换气次数对室内正压的影响较小，为保持室内正压新风换气次数需大于0.5次/h时，当新风换气次数达到0.8次/h时，室内正压可达10Pa，新风换气次数达到1次/h时，室内正压可达15Pa，满足《洁净厂房设计规范》对8级洁净厂房正压值应大于10Pa[2]的要求。

图4 高大厂房正压值与新风换气次数关系图
本厂房考虑新风换气次数为从0.5次/h~1.0次/h可调，可根据室外气候情况以及室内洁净度的要求做调节，当室外风压较小的季节（春秋等过渡季）可以减小新风阀的开度，新风换气次数维持0.5次/h左右运行，保持厂房内5Pa的微正压，可以降低运行能耗；如在梅雨季节，既需要保持室内有一定的正压减小空气渗透，又需要降低处理大量新风湿负荷带来能耗增加，增大新风阀开度，新风
换气次数维持0.8次/h左右运行，保持厂房内10Pa正压；当生产工艺需要满足
一定洁净度要求时，可将新风阀调至最大开度，机组全新风运行，此时新风换气
次数为1次/h，厂房可以维持15Pa的洁净正压。

空调机房内设两台送风量为36000m3/h的转轮除湿组合式空调机组，机组设G4+F8初、中效过滤段，预留高
效过滤段（如有净化要求可增设）、前置表冷器段、混合段、转轮除湿段、后表
冷器段、电加湿段、风机段等。

两台机组可根据实际运行情况轮换运行或同时运行，机组内的风机均采用变频风机，可根据室内温湿度参数，控制风机变频运行。

图5 转轮除湿空气处理流程图
新增空调机房设于一层整机生产厂房相邻库房内，空调机房长宽尺寸约为
13.5mx10.5m，机房隔墙到一层顶板，机房内采用隔声降噪处理。

空调机房与外
墙相邻，可以直接从外墙取新风，空调机房与整机生产厂房相邻隔墙设集中回风口。

图6 转轮除湿空调系统布置图
系统原有12000m3/h新风机组停止使用，厂房西侧原尺寸为1000x400的新风
主管拆除，在此位置安装尺寸为1250x800的空调送风主管，对侧也增设一条尺
寸为1250x800的空调送风主管，两条送风主管从厂房东、西两侧向中心送风，
使厂房形成良好的通风气流组织，有利于温湿度的均匀性和快速除湿。

转轮除湿组合式空调机组可完全承担新风湿负荷和室内湿负荷，室内现有空调机组无需承担湿负荷，仅承担室内显热负荷，在冷负荷满足室内温度的情况下，可提高冷水机组出水温度，可大大提高冷水机组的运行能效，节约运行费用。

其他建议：气密性对空调区域的空调负荷、压力、温湿度波动、洁净度等影响较大，建议除增加上述转轮除湿组合式空调系统外，还应对厂房内密封不严的门窗进行更换或者密封处理，对于一些与厂房相连通的其他空间，如库房、楼梯间、走廊等应增加密闭门进行分隔，不便增加密闭门的位置可采用塑料隔帘等方法进行隔断，尽量保证厂房内气密性的完整，在多种技术措施共同实施下，使厂房更容易实现满足生产工艺所需的理想的温湿度环境。

8 结语
本工程在施工过程中，由主要空调机房在厂房相邻的仓库内，空调送风管则设在厂房两侧，机组及风管的施工对厂区内的生产活动未有明显影响。

整个改造工程在2020年十月底完成施工，整个施工工期两个月，经过最终调试，室内温度24℃，相对湿度46%，达到了预期的效果，获得了使用方的好评。

参考文献：
[1] 刘效辰张涛等. 高大空间建筑冬季渗透风研究现状与能耗影响 [J]. 暖通空调, 2019 48.
[2]住房和城乡建设部发布. 洁净厂房设计规范: GB50073-2013[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2012.
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高刚，男，1983年12月生，硕士研究生，高级工程师
430070 湖北省武汉市武昌区中南路19号中南建筑设计院机电市政中心
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