某烟叶醇化库室内温、湿度控制策略研究

某烟叶醇化库室内温、湿度控制策略研究

孙辉

中铁第四勘察设计院集团有限公司

摘 要：针对某烟叶醇化库在空调系统调试过程中遇到的实际工程问题，提出了2套解决方案，以及各类工况下，空调系统的运行方案，并从可实施性、经济性、运营成本等方面进行评价。经过研究，在高温高湿工况下，采用制冷除湿模式；在低温高湿工况下，采用制热模式。从解决方案对比来看，增设电加热装置实施更容易但后期运行费用较高，采用热泵型风冷除湿机组实施费用较高，周期较长，但是节能效果更好，后期运营费用低。

关键词： 烟叶醇化库、空调系统、除湿、控制策略

0 引言

烟叶醇化库作为烟叶发酵的场所，其室内的温、湿度环境对烟叶发酵的过程有着明显的影响^[1]，当温度过高或过低时，均不利于烟叶发酵；同时烟叶发酵过程中面临虫害、霉变等问题，根据相关研究表明，当相对湿度超过70%时，烟叶极易产生霉变^[2]，影响烟叶质量，造成损耗。根据《烟草及烟叶制品仓库设计规范》YC/T205-2006^[3],库房全年温度控制范围为：10℃~30℃，相对湿度控制范围为：≤65%。

研究对象为位于恩施地区的某卷烟厂烟叶醇化库，该仓库地上五层，建筑高度：22.8m(屋面完成面至室外地面)，总建筑面积：33252m²。本文根据该实际工程案例中出现的问题，进行分析总结，探讨烟叶醇化库适宜的温、湿度控制方案。

1 出现的问题及原因分析

该烟叶醇化库共分为3个存储单元，每个存储单元有1~5层5个库房，醇化库设置通风、空调系统，每个存储单元共用一套通风、空调设备，各库房支管设置电动阀，可实现根据室内温、湿度状态独立、自动调节设备及阀门开闭。

空调设备采用风冷调温型除湿机组，机组含风冷冷凝段、混风段、初效过滤段、一级直接蒸发盘管段、深度除湿段、冷凝再热段、风机送风段，除湿机组采用变频风机，送风量根据末端负荷自动调整。机组主要参数如下：

根据库房的使用性质，室内基本无工作人员（偶尔仓储转运除外），为防止虫害，库房内门、窗（设有窗帘）正常情况下为关闭状态，烟叶发酵过程有少量发热，且全程在帐幕中进行，在研究时可近似按照无内热源、无内部散湿考虑。

1. 1. 空调系统调试过程中出现的问题

调试时间为2021年3月，恩施地区正处于初春季节，气温较低，雨水较多，室外温湿度环境为典型的低温高湿，室内与室外环境参数基本一致，白天平均温度为15℃左右，相对湿度在70%以上。在调试过程中发现，开启除湿机后，始终无法使室内温、湿度达到设计要求，以3月24日现场测试数据为例：开启除湿机组前库内温度为15.7℃，相对湿度74.2%，运转除湿机一段时间后，库内温度为13.5℃，相对湿度76.8%。同时，由于除湿机组回风温度过低，制冷剂无法在蒸发器中顺利的吸热蒸发，卡诺循环无法正常进行，机组出现故障。

1. 2. 原因分析

除湿机除湿原理为蒸发降温冷凝除湿，既当空气通过蒸发器时，将空气温度降至露点温度以下，空气中水蒸气凝结为液态水，此时空气含湿量降低，但相对湿度升高；随后空气通过冷凝再热段，温度升高，相对湿度降低。通过蒸发器后的空气状态点与蒸发器盘管温度、送风量、回风的温湿度有关，当空气含湿量下降至某一程度d时，除湿机将无法进一步降低空气含湿量，根据现场测试结果d≈7.35 g/kg。

根据3月24日现场测试数据查焓湿图，开启除湿机前空气含湿量为8.23g/kg，开启除湿机后空气含湿量为7.38g/kg，空气中水蒸气降低0.85g/kg，证明除湿机实现了除湿功能，但是由于再热能力不足，室内空气温度由15.7℃降低至13.5℃，导致相对湿度反而增大2.6%至76.8%，偏离了设计要求的≤65%目标值。

综上分析可知，除湿机除湿效果达不到设计要求的根本原因在于再热能力不足，在低温高湿工况下，需要通过再热装置，提高空气温度，从而达到降低相对湿度的效果。查焓湿图可知，当d=7.35g/kg时，需保证室内温度在15℃以上，才能使得室内相对湿度≤65%。

2解决方案

根据以上分析结论，提出2套解决方案。

方案一：增加电加热设备。

通过增加电加热设备，提高机组再热能力。根据鸿业负荷计算结果，当室内外温差为5.3℃时，通过围护结构传热形成的负荷为42.25kW，考虑到冬季工况需要维持室内温度在10℃以上，根据恩施地区室外气象参数，并留一定的冗余系数，每套机组需增加120kW电加热装置。

降低空气相对湿度有2种思路：1、降低空气中的含湿量；2、提高空气温度。结合风冷调温型除湿机组的特点，在高温高湿工况下，开启除湿机组，关闭电加热即可达到除湿效果；在低温高湿工况下，除湿机已不能正常工作，此时需要开启电加热装置，提高室内温度，以达到降低相对湿度的效果，全年控温除湿的主要策略见表1：

表1 除湿机组控制模式表

方案二：采用热泵型风冷除湿机组。

采用热泵型风冷除湿机组，同时在制冷除湿工况下，充分利用冷凝器回收热量对通过蒸发器后的空气进行再热。制冷工况下，除湿机组工作原理图见图1；制热工况下，除湿机组工作原理图见图2。

图1 除湿机组制冷除湿工况原理图

图2 除湿机组制热工况原理图

在高温高湿工况下，开启除湿机组制冷模式，即可达到除湿效果，同时根据送风温度自动调节风冷冷凝器2支路再热量；在低温高湿工况下，开启除湿机制热模式，提高室内温度，以达到降低相对湿度的效果，全年控温除湿的主要策略见表2：

表2 除湿机组控制模式表

方案对比分析：

从方案实施难易程度来看，方案一实施起来比较容易，只需在机组内部增设一套电热装置即可，同时电热装置与制冷机组不同时使用，对机组的总用电负荷无太大影响，不需要进行电力扩容，投资较省、实施周期较短；方案二实施起来比较复杂，需要厂家对除湿机组进行更换，实施周期长，费用较高。

从运营成本方面来看，方案一采用电加热的模式进行再热，能源利用率较低，运行费用较高；方案二充分利用了冷凝器余热，同时在制热模式下运行时，采用热泵型式，能源利用率高，节能效果好，运行费用更低。

4 总结

在调试过程中出现的除湿效果满足不了设计要求，机组出现故障的原因在于，在低温高湿环境下，风冷型除湿机组除湿能力受限，而再热能力不足，导致室内空气含湿量略有下降，温度降低，相对湿度反而增高。解决的办法在于提高机组制热能力。从方案实施难易程度来看，方案一实施起来更加容易，初期费用较省，实施周期更短；从运营成本方面来看，方案二能源利用率更高，节能效果好，后期运行费用更低。

参考文献

[1] 赖成连，张曾基，赖荣华，陈永龙，范坚强. 仓储方式对初烤烟叶质量的影响［J］.烟草科技，2008（11）:59-62.

[2] 王雪梅．探究初烤烟叶收储养护问题及其对策［J］．农业与技术， 2018 (23) :24-25

[3] 《烟草及烟叶制品仓库设计规范》YC/T205-2006［S］

作者：孙辉 出生年月：1989年8月23日 最高学历：硕士 职务：暖通设计 职称：中级工程师

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