药厂净化空调系统--加热和冷却设备，加湿和除湿设备
一、加热和冷却设备1、加热和冷却盘管的类型冷却盘管属于热传导装置，由一根带有传热翅片的盘管组成，这些翅片可减少水蒸气所含的显热量以及可能存在的潜热量，其冷却介质可以是冷却液气态制冷剂。制药行业的应用场合一般需通过冷却维持环境条件。用于冷却的盘管主要有表面冷却器(简称“表冷器”)和直接蒸发器。用于空气加热的根据其介质有蒸汽盘管、热水、乙二醇或者高温气态盘管，属于热传导装置，是由一根带有传热翅片的盘管组成，可提高所经过的空气流的显热量。空气电加热元件也可称为“加热盘管”。放置在除湿机的下游位置，用于除去送风中的过量显热的盘管为再冷却盘管。2、盘管的性能要求冷却盘管一般设置在风机的上游或下游部位(抽送式及吹送式)。盘管中的水应能够*排出，通气孔和接头应伸出空气处理机组或管道外面。盘管中的水流速度应保持在0.6～1.8m/s，以提供湍流，同时尽可能降低侵蚀。若无湍流，则可能使热传递性能下降。接触盐或处于腐蚀性条件下的盘管应采用铜制散热片，而不能用铝制的。用于冷凝用途的冷却盘管可采用镀层来降低腐蚀和减少生物滋生。盘管性能应符合GB/T《空气冷却器和空气加热器》的规定。二、加湿和除湿设备1、加湿器（1）加湿器的类型根据加湿方式，加湿器可分为如下几种：①直接喷干蒸汽式；②加热蒸发式：电极式、电热式、PTC蒸汽发生器；③喷雾蒸发式：喷淋式，喷雾式、超声波式、湿膜蒸发式；④红外式。电极式加湿、电热式加湿的加湿空气机理与技术效果与直接喷干蒸汽大体相同，对空气处理的过程是一个近似等温加湿的过程；而喷淋式、喷雾式加湿器、湿膜蒸发式加湿器等加湿方式为等焓加湿过程。低压蒸汽比水更适合GMP区域HVAC系统的加湿，因为它不含细菌，且容易获得。而喷雾加湿器、湿膜蒸发式加湿器的加湿过程，空气均与水有直接接触，有滋生细菌的可能，且容易造成水质的污染，因而在制药行业较少应用。（2）加湿器的性能要求加湿器应设有蒸汽喷射分散/喷淋管和提供无液滴蒸汽吸收避免下游出现冷凝水滴的附属装置。当需要清洁蒸汽用于加湿时，应采用不锈钢制成带有气动或电动调节阀的蒸汽分离、干燥室和带外套的喷管组件。应采用蒸汽调节控制阀进行精确控制。应在控制阀上游安装一个三通(Y形)过滤器，对其加以保护，防止污物进入。加湿器若安装在空气处理机组中，应处于冷却盘管段的下游，以确保蒸汽在空气流中有效分布和吸收。加湿器的冷凝水泄水盘应采用不锈钢材质制成，深度至少应达到5cm，应用管子连接到机组壳体外部。加湿器若处于风道内部，风道应采用不锈钢材质，全部焊接，加湿器上游0.6m、下游1.5m确保防腐。加湿器管段应向下游倾斜，连接到不锈钢管段的一个排水口，且必须设置一个足够高的存水管，以防止空气从存水管中漏出。蒸汽供给管路应从蒸汽总管的顶部引出，而不能从其底部引出，以确保向分配支管供应干燥蒸汽。应在距离加湿器较近的位置(但应在蒸汽吸收位置后面)设置一个上限湿度传感器，以便在气流相对湿度超过85%时关闭加湿器控制阀，防止湿气在下游表面或空气过滤器上凝聚。2、除湿（1）除湿机的类型空气除湿的原理和方法有升温降湿、冷却减湿、吸收或吸附除湿三类，空气经过加热，温度上升，相对湿度降低的过程即为升温降湿过程。而空气经过常规冷冻水表冷器，温度下降，含湿量下降，这种降温去湿处理就是典型的冷却减湿处理过程。干操剂系统对空气的处理过程即为吸收或吸附除湿过程，干燥剂系统广泛应用于制药行业进行除湿。如果常规冷冻水或乙二醇系统不可用或不足以降低相对湿度，则可利用下列几种系统降低相对湿度。①环绕式盘管系统：除湿性能相当于标准冷冻水/乙二醇，但能源成本较低。环绕式盘管系统是一个简单的管道回路，上游为预冷却盘管，下游为再热盘管，将主冷却盘管夹在中间。泵入的循环流体将高温混合空气的热量传递到再热盘管，再热盘管将来自主冷却盘管的冷空气加热。环绕式系统可降低主冷却盘管的冷却负荷，再热能量由预冷却盘管中循环流体吸收的热量提供，而不是由外部能源提供。环绕式回路需要一台水泵和一个三通阀或变频驱动装置(VFD)。对于大型系统，可能需要一个设有排气孔的膨胀箱。②热管系统：热管有助于降低空气总冷却负荷，从而提高空调系统的效率。典型设计由一个冷却回路构成，该回路采用两个相连的换热器，一个在主冷却盘管的上游(蒸发器盘管段)，另一个在主冷却盘管的下游(冷凝器盘管段)。当空气流过第一个换热器时，换热器内的制冷剂吸收热量蒸发，从而使通过的空气被冷却。这样可使主冷却盘管更有效的将空气冷却到露点温度以下，从而提取更多的水分。之后，空气流过第二个换热器，被来自第一个换热器的高温制冷剂重新加热，使制冷剂冷却和液化，并使其返回第一个换热器。单换热器型加热管系统全封闭，利用毛细作用工作，不需要泵。加热管可提高除湿性能，因此，采用较小的冷却系统即可满足要求。不过，增加加热管会增大压降，因此需要对风机功率进行相应的调整。空气露点如果低于0℃，空气冷凝水会在主冷却盘管表面结冰，一段时间之后会减小空气流量。通常会安装一根辅助冷却盘管与第一根盘管并联，在第一根盘管解冻期间，采用风门切换到已除冰的盘管。③双路系统：双路系统采用两根盘管来分别冷却流入的外部新鲜空气和室内回风空气。高温潮湿的室外空气被一个“主”盘管冷却到5～7℃，达到除湿目的。“辅助”盘管对部分温度较低的干燥回风空气进行干冷却。部分回风空气可能绕过辅助盘管并与冷却后的回风空气混合。之后，这两个气流(外部空气和回流空气)混合为具有一定温度和湿度的供给空气。双路系统可以达到环绕式回路系统的能量效率，并且能更好的控制外部空气通风率。双路系统将可显热冷却与潜热冷却分开，便于控制供给空气的温度和湿度。双路系统可以单独安装，也可与增加的暖通空调设备/回流设备安装在一起。外部空气冷却盘管的规格应与最大潜热负荷相适应，而回流空气冷却盘管的规格应与最大显热负荷相适应。外部空气通路通过调节冷冻水流量控制混合供给空气的湿度，而回流空气通路通过调节旁路风门的位置控制混合供给空气的温度。由于采用了加热管，当露点低于0℃时，会有结冰的危险。④干燥剂系统：干燥剂系统适用于(且常用于)需要大量除湿而冷却除湿方法很难达到较低空间湿度(露点在3℃以下)的情况。这种系统可根据外部空气与回风空气所占的百分比。外部空气相对湿度及回风空气的空气流量进行设置，以调节部分或全部进入空气。干燥剂材料对水蒸气的亲和力比空气大。干燥剂可以是固态，也可以是液态，与吸收剂或吸附剂相同。固态和液态干燥剂均用于冷却系统中，但在暖通空调设备的运行中，固态干燥剂应用广泛，且有助于防腐。吸收剂一般为液态或固态，但是在吸收水分后逐渐变为液态，即在吸收大量水分时，吸收剂会发生物理或化学变化。典型的吸收剂包括氯化锂和氯化钠。吸附剂大多为固态，在接触水分时不会发生物理或化学变化，水分被吸收或保持在材料表面及其孔隙中。典型的吸附剂包括分子筛、硅胶和活性氧化铝，其中硅胶应用*。在选择干燥剂材料时，应考虑需要除去的水量、空气通过干燥剂后的过滤度及运行和维护成本。在制药暖通空调设备中，Z常用的是氯化锂和二氧化硅。（2）除湿设备的性能要求除湿设备应在盘管上游设置过滤器并在盘管下游设置风机(在抽风系统中)，以提供少量再热。较低的表面流速可以减小空气压降，并提高盘管的除湿性能。冷却系统中若采用除湿装置，应注意以下方面：①合理选择暖通空调设备的型号和规格，确保在较差工况下提供所需的显冷和潜冷。这些通常不会同时出现。②设计部分负荷工况的能量效率，因为峰值负荷出现的时间通常只占运行时间的2%左右。应在转轮除湿机的下游设置空气过滤器，用于收集松散的干燥剂和可能从转轮流出的再生空气中的污染物。再生空气的预过滤必须与工艺空气的预过滤相适应，以减小末端过滤器的负荷。转轮除湿机组的下游需要冷却，以除去空气经转轮处理后吸收的热量。空气先经过预冷却达到较低的含湿量，然后再进入转轮处理，可提高转轮除湿机的干燥性能和能量效率。干燥剂系统的选择会影响主冷却盘规格的确定，因为冷却盘管只需要处理送风的显热负荷，可采用温度较高的冷冻水，并可提高运行效率。不过，由于干热空气离开干燥剂转轮时吸附热，总显热负荷会增大。一般情况下，空间相对湿度控制器会调节除湿设备周围的旁通风门，从而降低室内相对湿度，导致更多的空气流过干燥剂转轮。由于多通路导致空气流量变化，需要对管道系统内的压力和空气量进行控制，使主空气处理机组的空气流量保持恒定。通过调节再生盘管的蒸汽流量来控制相对湿度的方法效率较低，因为需要较长的时间才能使室内相对湿度发生改变，而且可能使吸收干燥剂在干燥过程中受损。在不使用除湿设备时，应将其*旁路，但转轮应保持干燥(即保持转轮运转和继续加热)。特别是对于吸收干燥剂(例如氯化锂)，如果在不能再生的情况下吸收水分，会发生“自毁”。
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