卷烟厂生产车间温湿度控制中直膨式空调技术的应用与节能分析

1 引言

卷烟生产对车间温湿度环境要求极为严格，是保障产品质量与工艺顺畅的核心条件。制丝、卷包、储丝房等区域均有特定的温湿度控制范围，例如卷包车间通常需维持温度 24±2^∘C ，相对湿度 62%±5% 。传统冷水机组加末端盘管系统在满足此类严苛需求时，常面临系统复杂、响应滞后、冷热抵消严重、部分负荷效率低下等问题，导致运行能耗居高不下。直膨式空调技术凭借其独特的系统结构和控制方式，为解决这些问题提供了有效途径。

2 直膨式空调技术核心与优势

直膨式空调系统由压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀构成闭环制冷循环。其核心特点是制冷剂在蒸发器内直接膨胀吸热冷却空气，完全省去了传统系统的冷冻水循环环节。这种直接换热方式显著缩短了热传递路径，大幅提升了系统对负荷变化的响应速度和适应性。同时，系统结构得以简化，有效降低了输配能耗和设备初投资。变频技术的深度融入是关键，压缩机与风机能够根据实时负荷需求实现连续、精确的无级调节，即使在部分负荷工况下也能维持较高的运行效率。这些优势为满足卷烟车间快速、精准、稳定的温湿度控制需求奠定了技术基础。

3 卷烟厂车间温湿度控制需求分析与技术应用方案

3.1 负荷特征与分区需求

卷烟厂生产车间的空调负荷构成复杂且具有鲜明特征。工艺设备如制丝机、卷包机在运行过程中散发大量显热，是车间热负荷的主要来源。工艺排湿过程，尤其在制丝环节，释放出显著的潜热，构成了湿负荷的主体。人员活动贡献部分热湿量。围护结构传热受季节影响变化，而满足卫生要求必须引入的新风则全年带来显著且多变的热湿负荷。整体上，车间负荷呈现高显热负荷与高潜热负荷并存的特点，并且在大部分生产时段都需要持续的供冷和加湿。不同功能区域的环境要求差异明显，卷包车间对湿度控制要求最为严格，通常需维持相对湿度 62% 上下浮动 5% ，温度在 22 至 26 摄氏度。制丝车间同样需要高精度环境，温度通常设定在 29 摄氏度以下，相对湿度同样控制在 70% 以下。储丝房则更侧重温湿度的稳定性，温度范围在 25±2^∘C ，相对湿度在 60% 至 65% 之间。精确稳定的温湿度环境是保障卷烟产品质量与生产工艺顺畅进行的核心条件。

3.2 系统分区选型策略

针对卷烟厂各车间区域差异化的温湿度需求与负荷特点，直膨式空调系统的选型与配置需遵循分区独立控制的核心原则。对于湿度控制要求极高且潜热负荷巨大的制丝车间，适宜选用除湿能力强、处理风量大的大型屋顶式直膨空调机组。这类机组可直接安装于屋顶，便于处理大量湿负荷并提供稳定送风。在温湿度精度要求严格且空间相对规整的卷接包车间，推荐采用变频多联机系统或组合式直膨空调箱方案。这两种方案均可实现更精细的分区环境调控，满足严格的温湿度波动控制要求。负荷相对平稳的储丝房，选用标准型直膨空调机组即可满足其稳定性需求。变频技术是实现高效节能运行的关键要素，系统所采用的压缩机与风机均应优先选择变频型号。变频设备能够根据车间实际负荷需求，实现冷量和风量的连续无极调节，显著提升部分负荷工况下的运行效率，有效适应卷烟厂生产波动带来的负荷变化。

3.3 关键设备与技术应用

直膨式空调系统在卷烟厂的高效稳定运行，依赖于核心设备与先进控制技术的应用。高效变频压缩机（如涡旋式或螺杆式）是系统的核心，可依据实时负荷精确调节冷量输出，显著提升部分负荷效率并减少启停损耗。智能控制系统是实现高精度环境的核心保障，需配备高灵敏度温湿度传感器网络，并基于 PLC/DDC 平台，采用优化的 PID 或预测控制策略，确保对车间参数的快速、精准、稳定调节。系统还应具备与工艺设备启停及排风系统的智能联动功能。新风负荷处理至关重要，通常设置独立的直膨式新风预处理机组，对高湿新风进行深度除湿，处理后再与回风混合或送入室内机组，避免扰动室内参数。在特定区域或过渡季节，可集成热回收装置，利用排风能量预处理新风，进一步挖掘节能潜力。

3.4 系统布局与安装要点

直膨式空调系统的布局与安装质量至关重要。机组位置应优先选择车间屋顶或建筑技术夹层。这种布局可缩短送风管道，降低风阻，便于设备维护和噪音隔离。屋顶安装时务必确保结构承重安全。风管系统设计需进行详细水力计算，优化管径与走向，选用低阻力配件，保证各工艺区域送风口风量均匀，满足温湿度均匀分布要求。制冷剂管路的设计安装必须严格遵守规范，合理规划路径，严格控制管长与落差。选用优质管材，采用可靠焊接工艺，安装后实施严格检漏，确保回路密封性，保障系统安全高效运行。降噪隔振措施必不可少。设备基础设置有效隔振，风管连接处采用柔性接头。优先选用低噪声风机，必要时配置消声装置，将运行噪音控制在允许范围内，为车间创造良好环境。

4 节能性分析

直膨式空调技术的节能优势源于多重机理协同作用。首先，彻底消除冷冻水循环环节，直接去除了冷水泵、冷却水泵及相关管道系统的输配能耗。其次，制冷剂与空气直接换热，相比冷水系统减少两次间接换热的传热温差损失，能在更高的蒸发温度下运行，提升系统能效比。第三，变频技术的深度应用使压缩机和风机实现按需供能，显著提高了部分负荷运行效率，避免了容量浪费与频繁启停损耗。第四，系统快速响应特性减少了因调节滞后或超调带来的额外能耗。第五，智能控制策略有效规避了传统系统中为深度除湿而过度冷却、再加热导致的严重冷热抵消现象。

综合理论计算与实际项目运行数据评估，该技术可显著降低卷烟厂空调系统整体能耗。理论层面，通过对比相同设计负荷下传统系统与直膨系统的全年理论能耗，或利用能耗模拟软件分析关键能效指标如综合季节能效比，均显示直膨系统优势明显。实际应用层面，改造或新建项目的运行电耗数据对比分析表明，直膨系统可使车间空调年耗电量或单位面积能耗降低约 25% 至 35% 。节能效益主要来源于冷冻水输配能耗的消除、主机运行效率的提升、冷热抵消现象的减少以及变频调节的优化。

结束语

直膨式空调技术在卷烟厂生产车间温湿度控制中的应用，成功解决了传统系统响应慢、能耗高、控制精度不足等问题。其通过系统简化、直接换热、深度变频调节与智能控制，在满足制丝、卷接包、储丝房等区域严苛环境要求的同时，实现了显著的节能降耗效果，整体能耗降低幅度可达 25%-35% 。这不仅大幅降低了卷烟厂运行成本，提升了能源利用效率，也为工业领域的高精度环境控制与节能减排提供了有效的技术路径和实践参考。

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