浅谈软糖车间干燥间的空调设计

浅谈软糖车间干燥间的空调设计

陈嵘钧

信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司 (EDRI)  华东分院，江苏 无锡 214000

摘要：本文介绍了某厂房内干燥间的空调通风设计思路，对整个干燥过程内产品的散热散湿情况进行了实验分析，重点对空调系统工况的切换以及系统的温湿控制进行了介绍。

关键词：转轮除湿；新回风工况切换；节能

1. 前言

随着生产技术的提高，业主对于生产车间的空调有了更高的要求，而原有干燥间的空调已无法满足产品生产的温湿度要求，并且也无法满足现如今的生产规模，故开始了本次新厂房的建设。新厂房的设计要结合原有厂房的生产经验和教训，做到系统更加的节能，运行更加的稳定。

2. 设计说明概况

新的厂房内一共有12间干燥间，每两小时装满一个干燥间，并开始干燥软糖。每个干燥间长10米，宽3米，吊顶下高3.25米。软糖放在托盘里，然后用面粉完全覆盖后，整齐堆叠在干燥间内，每个干燥间共堆叠3960个托盘（具体布置形式详见附图1）。

附图1 干燥间剖面示意图

每个干燥间干燥一次一共32个小时，前2个小时用于搬运软糖均匀布置在干燥间内；然后又是2个小时的降温阶段，不控制房间温湿度，利用新风对软糖进行迅速降温；随后16个小时为干燥阶段，关闭新风，空气内循环，并保证房间温度满足温湿度要求；最后的12小时为平衡阶段，房间温湿度要求和干燥阶段相同。本次设计中的温湿度要求根据不同产品的生产要求，分为两个工况：

工况A：温度 25±2℃，相对湿度 35±10%；

工况B：温度 45±2℃，相对湿度 15±10%。

3. 前期数据采集

本次设计中，每个时刻软糖对周围环境的散热散湿量都会有变化，又没有相关的资料能够作为设计依据进行参照。在和业主交流后，决定利用原有厂房内的干燥间，对产品干燥的过程进行实际实验，测算出软糖在整个干燥过程中的散热散湿量。

首先，在一个干燥间中放满浇注完成的软糖，取其中24个托盘的产品标上号码，并称重，然后开始干燥过程。每过1小时，取出对应时间编号的托盘进行称量并记录，计算每个时刻取出的托盘和干燥前的重量差值。

从最后统计的实验数据中看出产品在前8个小时重量减少比较明显，后面的16个小时重量就比较平均，时高时低。因此在随后的计算中，确认干燥阶段的前8小时将是干燥间主要的除湿阶段。

实验过程中有时产品重量差会比前一小时更小，应该是面粉也会从空气中吸收一部分水份导致的，这也说明在干燥过程中，有部分时间会出现室内需要等焓加湿的情况。在选型时，这部分问题也需要考虑在内。

随后，根据产品干燥前后的含水量，计算出每个干燥房内总的除湿量，具体计算参数详见附表1.

附表1 单个干燥房的除湿量

从软糖干燥各时刻数据的统计中可看出，软糖在整个干燥过程中，主要的散热散湿量都集中在降温阶段和干燥阶段的前8个小时。那就可以认为，在装卸阶段后的10小时内，是整个干燥间主要的散热散湿时间，整个散热散湿总量的80%都在这个时间段内完成。由于产品刚进入干燥间时温度为75℃，因此降温阶段主要是对产品进行降温，不考虑散湿。而根据除湿肯定是先冷却到露点温度，再开始除湿的规律，将干燥阶段的8小时又分成了两个阶段。前两个小时继续降温，将软糖将至接近室温；后6个小时为主要除湿过程，除去80%左右的软糖散湿量。

按照工况a的情况去考虑，降温阶段，室内采用全新风工况，新风只经过过滤，不进行热湿处理，考虑到室外极端天气，暂定干燥阶段前的产品温度为40℃。干燥后的产品温度为25℃，根据热量计算公式（Q=cm△t），得出单间干燥间内的产品发热量为349272 KJ。另外，之前根据干燥前后产品的含水量差异，已计算出单间干燥间的总除湿量为169KG。

算出了单个干燥间的散热散湿量后，开始计算房间的循环风量。要保证产品的与空气充分接触，本次设计中采用了侧送侧回的形式，并且采用孔板送回风，保证了气流的均匀性。根据业主要求，面风速不低于0.75m/s，计算出循环风量，具体计算详见附表2，四舍五入后，取循环风量为35000CMH。

附表2 单个干燥间的循环风量

综上所述，每台干燥间的空调箱的参数也就得出来了。循环风量为35000CMH，需要处理的热量为48KW,除湿量为48kg/h。

4. 空调系统方案描述

工况a的温湿度要求，冷却除湿已无法满足设计要求，因此本次设计采用转轮除湿。工况b虽然冷却除湿已能够满足要求，但是考虑与工况a使用同一套机组，而且送风温度也在45℃左右，转轮除湿后较高的空气温度不需要像一般转轮后再进行冷却，而是可以直接达到送风点，也就可以避免转轮除湿后产生的冷热抵消。因此也采用转轮进行除湿。空调原理图详见附图2。

1）降温阶段：新风经过过滤后，由新风机送至室内；排风通过排风机排至室外。排风和新风之间设旁通阀，冬季温度较低时，旁通一部风排风，与新风混合后，送至室内，防止室内冬季温度过低，影响产品合格率。

2）干燥阶段：回风部分经过表冷除湿、转轮除湿后，与剩余的回风进行混合，再经过冷热盘管处理后，送至干燥间内。

3）干燥阶段分为两个工况

工况a（25±2℃，35±10%）：开启转轮除湿段、表冷盘管、加热盘管。

设定回风的干球温度为25℃（可设置），当温度低于设定值时，开大加热盘管的电动二通阀；当温度高于设定值时，则关小；当加热盘管的电动二通阀完全关闭后，回风温度仍高于设定值时，开启表冷盘管的电动二通阀，回风温度改为由表冷盘管的电动二通阀控制；当温度高于设定值时，开大表冷盘管的电动二通阀，当温度低于设定值时，则关小；当表冷盘管的电动二通阀完全关闭后，回风温度仍高于设定值时，开启加热盘管的电动二通阀，回风温度改为由加热盘管的电动二通阀控制；

设定回风相对湿度为35%，当相对湿度高于设定值时，加大转轮除湿机的除湿能力；当相对湿度低于设定值时，减小转轮除湿机的除湿能力。

工况b（45±2℃，15±5%）：开启预冷盘管、转轮除湿段、表冷盘管、加热盘管。

设定预冷盘管后的干球温度为28℃（可设置），当温度高于设定值时，开大预冷盘管的电动二通阀。当温度低于设定值时，则关小。

附
图2 干燥间空调原理图

设定回风的干球温度为45℃（可设置），当温度低于设定值时，开大加热盘管的电动二通阀；当温度高于设定值时，则关小；当加热盘管的电动二通阀完全关闭后，回风温度仍高于设定值时，开启表冷盘管的电动二通阀，回风温度改为由表冷盘管的电动二通阀控制；当温度高于设定值时，开大表冷盘管的电动二通阀，当温度低于设定值时，则关小；当表冷盘管的电动二通阀完全关闭后，回风温度仍高于设定值时，开启加热盘管的电动二通阀，回风温度改为由加热盘管的电动二通阀控制；

设定回风相对湿度为15%，当相对湿度高于设定值时，加大转轮除湿机的除湿能力；当相对湿度低于设定值时，减小转轮除湿机的除湿能力。

4）由于降温阶段的新风机每一个干燥过程中仅使用2小时，为每一个干燥间单独配一台就很浪费。结合现场干燥间布置，考虑每6个干燥间共用一台新风机组，中间设连通管，利用电动风阀切换。

5）本次干燥间为保证良好的气流组织形式，采用侧送侧回的送风形式，孔板送风。送风量为35000CMH，面风速0.75m/s。通过计算，得出壁板开孔率为38%。

5. 系统节能措施描述

本次设计一共有12间干燥房。如果将12台空调箱的冷热负荷累加，最后肯定会导致整个冷热源系统选型过大，不仅增加了业主的初投资，而且投产后系统肯定长时间处于低负荷运行，也不节能。因为每个干燥间的运行比较规律化，不同干燥间在运行到同一阶段的耗能基本相同，所以经过一系列的排列演算之后，每个时段最多两台机组满负荷运行，其他机组不是停机，就是处于最后的平衡阶段，只有很小的散热散湿量。因此将2台空调箱所需的冷热量累加，就是12间干燥间最终的冷热量耗量。这样得出的冷热量仅为之前简单累加的量的六分之一，及节省了大量的前期投资，系统也能在高效率工况下运行。

另外在转轮再生的进风和出风管上增设热管气体热水后装置，吸收排风中的热能用于对新风进行预热，再生热节能效率能达到45%。

6. 总结

干燥间在医药行业中是一个十分重要的房间，干燥间空调的好坏直接会影响最后产品的良品率，因此一个稳定的空调系统对生产尤为重要。同时人们对空调系统的节能要求也比以前更加的重视。避免系统热湿处理中过多的冷热抵消、采用更高效率的机组、运用一些高效的节能产品，可以让整个空调系统更加的合理、完善，带来更大的效益。

参考文献：

陆耀庆 实用供热空调设计手册(第二版);中国建筑工业出版社；2008