工業廠房中央空調系統的分類、對比、設計參數、選擇與要求,較全整理
在當今工業發展的大潮中,工業廠房的建設與運營成為企業生產的關鍵環節,而中央空調系統的選型則是廠房建設中至關重要的一環。一個高效、節能、舒適的中央空調系統,不僅能夠為廠房內的生產活動提供適宜的環境,保障設備的穩定運行,還能有效改善員工的工作條件,進而提升整體生產效率。
所以,工廠中央空調宛如一位關鍵的幕后調控者,承載著維持車間環境穩定、保障生產流程順暢運轉的重任。隨著現代工業的飛速發展,工廠生產規模不斷擴大、工藝日益復雜,對中央空調系統的要求也愈發嚴苛。
工業工廠空調常用類型
工業空調作為工業生產環境的核心調控設備,在保障工藝穩定性、提升生產效率及產品質量中發揮著不可替代的作用。隨著工業化進程的加速和技術革新,工業空調已從單一的溫度調節工具演變為集溫濕度控制、空氣凈化、防爆防腐等功能于一體的綜合系統。
工業工廠空調的類型可根據不同的分類標準進行劃分:
一、按冷卻方式分類
1、風冷式
通過風扇引入室外空氣進行冷卻,適用于空氣流通性好的場所,如倉儲車間、物流中心等。特點是安裝簡單,但對環境溫度敏感。
2、水冷式
利用水循環冷卻系統,適用于對溫度控制要求較高的場所(如化工車間)。能效較高,但需要配套水源和冷卻塔。
3、蒸發冷卻式
通過水的蒸發吸熱原理降溫,適用于高溫高濕環境,如紡織車間或食品加工車間。耗電量低,但需注意濕度控制。
二、按功能與用途分類
1、恒溫恒濕空調很好
主要用于實驗室、精密儀器制造等需嚴格溫濕度控制的場景,可自動調節參數保持穩定環境。
2、潔凈空調
配備高效過濾器和殺菌裝置,適用于制藥、電子工業等對空氣潔凈度要求高的環境。
3、防爆空調專為石油、化工等易燃易爆環境設計,采用防爆材料和結構,保障運行安全。
4、防腐空調
適用于強酸強堿或腐蝕性車間(如電解鋁車間),采用特殊工藝提高抗腐蝕性。
5、低溫/高溫空調
低溫型:用于肉制品加工等需低溫保鮮的車間。
高溫型:適應冶金車間等高溫環境(如煉鋼廠)。
6、新風空調
以通風換氣為主,適用于需保持空氣流通的工業場所,如鑄造廠。
三、按形態與結構分類
1、分體式空
調包括立柜式和臥式,安裝靈活,適用于中小型車間。
2、屋頂式一體機
集成設計,直接安裝在屋頂,節省室內空間,適用于大型廠房。
3、模塊式空調
可靈活組合擴展,適應不同規模車間需求,兼顧高效性和靈活性。
工業廠房中央空調系統的對比及選擇
常見的工業廠房中央空調系統的對比及選擇建議:
一、冷媒系統(多聯機/VRV)
原理:室外機通過銅管連接多臺室內機,冷媒直接與空氣換熱。
多聯機空調系統分區控溫,適合精密車間(如電子廠),能效比高(7.0+),無漏水隱患,維護成本低。
但是初投資較高,單機冷量受限,適用于中小廠房(<3000㎡),同時適用于對溫度控制要求較高、需要獨立調節各個房間溫度的廠房,尤其是廠房內不同區域的功能和使用需求差異較大時。
二、水系統(冷水機組+風機盤管)
原理:室外機加熱/冷水流向室內風機盤管,水與空氣二次換熱。
水系統空調系統擴展性強,適合大面積車間(如鋼鐵廠、化工廠),它可以兼容地暖、新風等模塊,舒適度高。但是需定期維護水管,防凍防垢;能效略低于冷媒系統(約5.5–6.5)。
水系統適用于對舒適度要求較高、廠房結構較為復雜、需要同時滿足制冷和制熱需求的場所,以及對空氣濕度有一定要求的廠房。
三、風管系統
原理:單臺室外機連接風管式內機,統一送風。
風管機空調適合預算有限、空間低矮的小型車間(<2000㎡),由于送風距離短,溫控精度低適用于溫度調節要求不是特別高的廠房。
層高10米的廠房空調選擇
層高10米的廠房日益增多,其內部的空調系統設計成為保障生產環境舒適、高效的關鍵環節。中央空調因其制冷制熱效果強、能有效控制室內空氣品質等優勢,成為眾多廠房的首選。
層高10米的廠房安裝中央空調,可參考以下建議進行選擇:
一、確定廠房中央空調空調系統類型
1、螺桿式冷水機組:單機制冷量大,適用于萬平米級廠房,能效比較高,搭配變頻技術可實現負荷動態調節,能精確控溫,適合全年穩定降溫及高發熱設備區域,但初投資相對較高,需專業維護。
2、風冷模塊機組+風機盤管系統:風冷模塊機組作為室外主機,安裝在室外合適位置,風機盤管室內機分布在廠房各區域。該系統初期投資成本相對較低,風機盤管室內機體積小巧,不占太多空間,安裝方便,室外主機維護也較方便。
3、多聯機(VRV)系統:由一臺或多臺室外機和多個室內機組成,可根據廠房布局和功能分區選擇不同形式的室內機,如辦公區域可裝掛壁式,生產車間用風管式。它能效比較高,可根據室內機負載自動調節壓縮機運轉頻率,實現節能運行,安裝靈活,控制也方便。
二、計算廠房中央空調制冷量
可按面積估算,一般1匹空調適用10-16平方米,如3000平方車間需300匹左右。也可根據熱負荷精確計算,考慮圍護結構傳熱、設備散熱、人員負荷等因素,確定總冷負荷。
三、給廠房選擇合適的主機
1、考慮能效比:選擇能效比較高的主機,如格力、美的、特靈等品牌的主機,其能效比較高,噪音低,可靠性高,可降低能耗和長期使用成本。
2、與冷量需求匹配:根據計算出的冷負荷,選擇制冷量相匹配的主機,避免出現制冷量過大或過小的情況,確保空調系統能高效運行,達到良好的制冷或制熱效果。
四、末端設備及送風方式選擇
1、噴射型空調機組+風管+噴射風口:對于高大空間的廠房,這種送風方式能使冷熱風均勻地輸送至廠房各個角落,達到良好的通風效果,提高室內空氣質量。
2、旋流風口+風管:采用射流送風技術,射程達15-20米,配合導流葉片可實現垂直溫差≤3℃,保證人員作業區的舒適度。
3、工業吊扇+微風系統:在人員作業區增設低速吊扇,直徑3-7米,通過氣流擾動增強人體舒適度,可等效降低體感溫度2-3℃。
五、設計合理的管道系統
1、風管設計:風管的走向和尺寸應根據廠房的布局和空調系統的送風要求進行設計,盡量減少風管的阻力損失,保證空氣的流通順暢。同時,要注意風管的保溫處理,以減少冷量或熱量的散失。
2、水管設計:若選擇水冷系統,水管管徑及流速需合理選擇,最不利環路300米以內,可按照0.04~0.05比摩阻選擇;300米~400米可按照0.03~0.04比摩阻選擇;大于400米可按照0.02~0.03比摩阻選擇。一般采用異程式;若樓層高度超過10層宜采用立管同程式,樓層主管到最不利環路超過100米,宜采用水平管同程式。
現代工廠對中央空調的特殊要求
一、適應大空間和高負荷
大空間送風:工廠通常層高較高、面積大,需大風量、遠距離送風,避免溫度分層或局部過冷/過熱。
解決方案:采用組合式空調機組(AHU)、工業屋頂機(RTU)或風管系統,結合高誘導比送風口(如旋流風口、噴口)。
高負荷運行:車間設備發熱量大(如機械加工、熔爐等),需更強的制冷/制熱能力。解決方案:精確計算熱負荷(設備、人員、照明等),采用大功率冷水機組(如離心機、螺桿機)或直接蒸發冷卻系統。
二、應對復雜環境條件
高溫、粉塵、腐蝕性氣體等。
高溫車間(如鑄造、鍛造):空調需耐高溫部件(如耐高溫電機、傳感器),制冷系統需適應高溫環境運行。
粉塵環境(如木工、金屬加工):需高效過濾系統(中效/高效過濾器+自動清灰裝置),或采用防爆設計(易燃粉塵環境)。
腐蝕性氣體(如化工、電鍍車間):空調材質需耐腐蝕(不銹鋼、環氧涂層),換熱器需防腐處理。
濕度控制:某些工藝(如紡織、食品加工)需嚴格濕度控制,需配置加濕/除濕模塊。
三、分區控制與靈活性
不同車間需求差異:生產區、倉儲區、辦公區對溫濕度要求不同。
解決方案:分區設計,采用變風量(VAV)系統或多聯機(VRF)獨立控制。
工藝兼容性:部分生產設備需配合空調系統(如潔凈車間、實驗室),需防震動、防靜電設計。
四、節能與高效運行
高能耗挑戰:工廠空調運行時間長,能耗占比高。
節能措施:
變頻技術(變頻壓縮機、風機、水泵)。
余熱回收(利用工藝廢熱預熱/預冷新風)。
自然冷卻(Free Cooling)在過渡季節利用室外低溫空氣。智能控制(根據生產時段調節運行模式)。
五、可靠性與維護便捷性
連續運行需求:工廠需24小時生產,空調系統需高可靠性。
冗余設計:關鍵部件(如壓縮機、電機)備份,或采用雙系統并聯。
易維護性:模塊化設計,便于快速更換濾網、清洗換熱器;配備自清潔功能(如冷凝器自動沖洗)。
六、特殊工藝需求
潔凈度要求(如電子廠、制藥車間):
高效過濾(HEPA/ULPA)+正壓送風+層流設計。
防爆要求(如化工、油漆車間):
空調設備需符合防爆認證(Ex標志),電機、電路等采用防爆設計。
低溫環境(如冷庫、冷鏈車間):
專用低溫機組(-25℃以下需復疊式制冷系統)。
恒溫恒濕車間空調設備選擇
恒溫恒濕車間對于眾多精密制造、電子、制藥等行業至關重要。車間內的溫濕度環境直接關系到產品質量的穩定性與可靠性,以及生產效率的高低。而空調設備作為維持這種關鍵環境的核心裝備,其選擇非常重要。
一、明確需求
精確確定溫濕度要求:不同的工藝對溫濕度的要求差異較大,如電子芯片制造可能要求溫度在22℃±1℃,濕度在45%±5%;而一般的印刷車間溫度在18℃-28℃,濕度在40%-70%即可。要根據具體的生產工藝,精確確定所需的溫濕度范圍和波動控制精度。
考慮車間實際情況:測量并記錄車間的長、寬、高尺寸,計算出車間的體積,同時評估車間的密封程度,如墻體、門窗等的密封性,以及是否會有頻繁的人員和物料進出等,這些因素都會影響空調設備的選型和負荷計算。
恒溫車間溫度和濕度的國家標準根據不同的行業和應用有所不同。以下是一些常見行業的恒溫車間溫度和濕度標準:
以下是幾種常見新廠房的溫度濕度需求指標(僅供參考):
1、電子行業:
溫度控制在22-25℃之間。濕度在45-60%RH之間。對于某些高精度要求的電子制造車間,標準溫度可能會進一步縮小到23±2℃,相對濕度在55±5%范圍內。這是最適合員工的工作和生產的環境,有助于減少靜電干擾,提高產品質量。
2、光學儀器行業:
溫度控制在20-22℃之間。濕度在45-55%RH之間。光學儀器的生產對溫度和濕度的要求非常高,因為微小的溫度和濕度變化都可能導致光學元件的變形或性能下降。
3、汽車行業:
溫度控制在18-25℃之間。濕度在35-70%RH之間。汽車制造過程中涉及多種材料和工藝,溫度和濕度的控制對于保證材料性能和工藝穩定性至關重要。
4、制藥行業:
潔凈區溫度要求在20-24℃之間,相對濕度在45%-60%之內。控制區溫度要保持在18-26℃,相對濕度在50%-65%之間。制藥車間的溫濕度控制對于保證無菌環境和藥品質量至關重要。適宜的溫濕度條件有助于減少微生物滋生,提高藥品穩定性。
5、食品行業:
加工車間的溫度不能超過21℃。產品經冷凍后進行包裝時,包裝間的溫度應控制在10℃以內。食品生產對溫度和濕度的要求非常嚴格,以防止食品腐敗和細菌滋生。適當的溫濕度條件有助于延長食品的保質期和保持食品的品質。
6、印刷行業:
最佳工作環境溫度為18~23℃。相對濕度為55%~65%。印刷過程中紙張和油墨的性能對溫濕度非常敏感,適宜的溫濕度條件有助于提高印刷質量和效率。
7、機加工車間環境的重要指標
一方面,加工設備如數控機床等,其機械結構與電子元件對溫濕度較為敏感。溫度過高易導致設備熱膨脹,影響加工精度,甚至引發設備故障;濕度過高則可能使設備受潮,降低電子元件壽命與可靠性。
另一方面,不同加工工藝對溫濕度亦有特定要求,例如精密磨削加工需在穩定溫濕度環境下進行,以確保微米級加工精度;而某些特殊材料加工,如復合材料、高精度合金等,其加工過程中的溫濕度變化會直接影響材料性能與加工效果。
一般來說,機加工車間的溫度應控制在20℃-25℃之間,濕度應控制在40%-60%之間。這樣的溫濕度環境既能保證加工設備的正常運行,又能確保加工精度和工人的工作舒適度。
然而,對于一些高精度加工或特殊材料的加工,可能需要更嚴格的溫濕度控制。例如,精密磨削加工可能要求溫度控制在20℃±2℃,濕度控制在45%-55%;而加工某些特殊合金或復合材料時,可能需要根據材料供應商的建議來調整溫濕度參數。
二、關注設備性能參數
1、制冷量與制熱量:
根據車間的大小、朝向、當地氣候條件以及生產過程中產生的熱量等綜合因素,計算出所需的制冷量和制熱量,選擇匹配的空調設備。過小會導致無法達到預期的溫濕度控制效果,過大則會增加投資成本和運行費用,并且設備可能頻繁啟停,影響使用壽命。
拓展閱讀:
選擇大型廠房空調的合適制冷量需要綜合考慮多個因素,以下是詳細的步驟和建議:
1)確定廠房的基本參數廠房面積:測量廠房的平面面積,單位為平方米(㎡)。廠房高度:測量廠房的高度,單位為米(m)。廠房用途:了解廠房的具體用途,比如生產、倉儲、辦公等。設備發熱量:統計廠房內所有發熱設備的總發熱量,單位為瓦(W)。人員數量:統計廠房內同時工作的人員數量。當地氣候:了解當地的夏季最高溫度和濕度情況。
2)計算基本制冷量根據廠房的面積和高度,可以使用以下公式計算基本制冷量:制冷量(W)=廠房面積(㎡)×廠房高度(m)×250×溫差(℃)其中,溫差是指室外溫度與室內期望溫度的差值。
3)考慮額外熱量來源設備發熱量:將所有發熱設備的總發熱量加到基本制冷量中。人員發熱量:每人在正常活動情況下大約散發100W的熱量,將人員數量乘以100W加到基本制冷量中。太陽輻射:如果廠房有大面積的玻璃窗或位于頂層,需要考慮太陽輻射帶來的額外熱量,一般可增加10%-20%的制冷量。
4)參考行業標準普通廠房:每平方米制冷量為130-180W。辦公區域:每平方米制冷量為250-300W。公共場所:每平方米制冷量為300-400W。機房:每平方米制冷量為290-350W。
5)選擇合適的空調設備根據計算出的總制冷量,選擇合適的空調設備。常見的選擇包括:中央空調系統:適用于大型工廠或商業建筑,通過管道將冷熱空氣輸送到各個房間或區域。環保空調系統:特別適用于敞開式車間或需要引入新鮮空氣的場所。分體式空調系統:適用于廠房結構較為獨立,各個區域的溫度需求不同的情況。移動式環保空調:適用于局部降溫需求強烈的工作崗位。
6)考慮設備的能效比和運行成本能效比(EER):選擇能效比高的設備可以降低運行成本。運行成本:包括電費、維護費等,長期運行成本需要綜合考慮。
7)設備選型和布置設備選型:根據計算的制冷量和廠房的具體情況,選擇合適的空調設備型號。設備布置:合理布置空調設備,確保冷氣能夠均勻分布到廠房的各個區域。
8)預留冗余量為了應對未來可能的廠房擴建或設備增加,建議在計算出的制冷量基礎上增加10%-20%的冗余量。
2、除濕量:
如果車間對濕度的控制要求較高,特別是在濕負荷較大的情況下,如夏季有大量新風進入或生產過程中會產生水蒸氣等,需要重點關注空調設備的除濕量是否滿足要求。可參考相關公式和焓濕圖等工具進行計算選型。
送風量與風壓:足夠的送風量能夠保證車間內空氣的均勻循環和溫濕度的穩定分布。同時,還需考慮風壓是否能滿足車間的送風距離和風口布置要求,以確保空氣能夠有效送達車間的各個角落。
3、過濾效率:
對于有潔凈度要求的恒溫恒濕車間,如電子、制藥、食品等行業,要選擇具有高效過濾功能的空調設備,能夠有效過濾空氣中的塵埃、細菌等雜質,以滿足車間的空氣凈化標準。
三、考慮能效比和運行成本
1、關注能效比:能效比是衡量空調設備能源利用效率的重要指標,較高的能效比意味著設備在運行過程中能夠以較低的能耗達到較好的制冷、制熱和除濕效果,從而降低運行成本。2025年又有新的能效標準出臺,選購時一定要看清設備是否符合最新的能效標準,避免購買到能效低下的產品。
2、計算運行成本:除了設備的初始投資成本外,還需要綜合考慮設備的運行成本,包括電費、水費、維護保養費用、耗材更換費用等。例如,選擇變頻機組可以在一定程度上降低運行能耗;而采用蒸汽加濕等方式可能涉及到鍋爐等設備的運行成本。
四、進行現場工況實測和調試
1、要求現場實測:在設備采購前,要求供應商到現場進行工況實測,根據車間的實際條件提供詳細的選型方案和設備參數,并出具模擬工況測試報告,包括極端溫濕度測試、噪音值檢測、設備震動幅度檢測等內容,以確保所選設備能夠滿足車間的實際使用要求。
2、參與設備調試:設備安裝調試階段,安排專業人員參與其中,了解設備的運行情況和操作方法,同時對調試過程中的各項參數進行記錄和核對,確保設備能夠正常運行并達到預期的溫濕度控制效果。
恒溫恒濕車間如何實現調控濕度
工廠的車間調控濕度是一個復雜但至關重要的過程,以下是具體方法:
一、濕度監測
安裝溫濕度傳感器:在車間內合理布置多個溫濕度傳感器,以實時監測不同區域的溫濕度情況。這些傳感器會將數據傳輸到控制系統,為后續的調節提供依據。設定濕度范圍:根據車間的生產工藝要求,設定一個合適的濕度范圍。例如,食品加工車間一般將濕度控制在40%~60%RH之間。
二、加濕措施
超聲波加濕器:通過超聲波振動將水霧化成微小的顆粒,增加空氣中的水分含量。這種方式加濕速度快、效率高,適合大面積車間使用。電極式加濕器:利用電流通過水的電阻產生熱量,使水蒸發從而增加空氣濕度。其加濕量可調節范圍廣,能適應不同車間的濕度需求。高壓微霧加濕器:利用高壓泵將水加壓后,通過特制的噴嘴噴出微小的水霧顆粒,達到加濕的目的。該方式加濕效果均勻,且不會產生水滴,適用于對濕度要求較高的精密車間。
三、除濕措施
壓縮機式除濕機:通過制冷系統使空氣中的水汽冷凝成液態水,從而降低空氣濕度。這種除濕方式效率高、效果明顯,適合在濕度較大的車間使用。轉輪除濕機:利用吸附材料吸附空氣中的水分,然后通過再生裝置將吸附的水分去除,恢復吸附材料的吸附能力。轉輪除濕機可連續運行,除濕量大,適用于對濕度控制要求嚴格的車間。升溫除濕:通過加熱空氣來降低其相對濕度。這種方法簡單易行,但需要注意控制溫度,以免過高溫度車間對環境和生產過程產生不利影響。
四、氣流組織與通風
合理設計氣流組織:通過送風口和回風口的位置設計,使濕潤空氣和干燥空氣在車間內均勻分布。例如,采用上送下回的氣流組織方式,有利于濕潤空氣與干燥空氣的混合。通風換氣:在車間內安裝通風設備,如排風扇、通風管道等,通過通風換氣來調節濕度。當車間內濕度較高時,可通過通風將潮濕空氣排出,引入干燥的外界空氣。
五、聯動控制與智能調節
自動控制:將加濕設備、除濕設備、通風設備等與控制系統相連,實現自動控制。當傳感器檢測到濕度低于設定范圍時,自動啟動加濕設備;當濕度高于設定范圍時,自動啟動除濕設備或通風設備。智能調節:采用智能控制系統,如PLC控制系統或智能恒溫恒濕控制器,根據車間內的濕度變化情況,自動調節加濕和除濕設備的運行參數。例如,當濕度變化較大時,智能控制系統會自動調整加濕器或除濕機的運行功率,以快速恢復濕度至設定范圍。
六、維護與管理
定期維護設備:對加濕設備、除濕設備、通風設備等進行定期維護,包括清潔、檢查、更換零部件等,確保設備正常運行。
校準傳感器:定期對溫濕度傳感器進行校準,以保證其測量的準確性。
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