铁总服务有限公司房产建筑管理分公司 北京市 100038
摘要:结合国铁集团机关西调度楼调度大厅工程实例，介绍了工程项目使用环境，对原有喷雾加湿设备使用中存在的问题和改造选择高压雾化加湿系统的应用情况进行了分析。
关键词:高压雾化加湿器 安全 节能 自动控制 消除静电
0 引言
为保证国铁集团调度指挥中心调度大厅湿度要求，在每年冬春季节需对大厅空气进行加湿处理。调度大厅设置在办公楼中央，为全封闭调度大厅，大厅内设置有调度大屏和相关计算机设备，原有加湿设备采用喷雾加湿器加湿，加湿设备存在多种问题。因此为了响应国家号召推进节能减排，发展低碳经济，改善办公环境的目的，由原有喷雾加湿器更改为高压雾化加湿器。本文详细阐述了新型高压雾化加湿器的相关情况。
1 工程项目背景
该项目为国铁集团机关西调度楼三层指挥调度指挥中心大厅，大厅高9米。为了达到调度指挥的效果要求，大厅内安装130块大屏幕显示器及相应计算机设备。大厅由4台组合式空调来供应新鲜舒适的空气。由于大厅内设置多种电子设备，故在保证办公人员舒适的办公环境前提下，还要兼顾湿度低产出静电，影响电子设备的正常安全使用。
1.改造原因
调度大厅原设计加湿机由1台喷雾加湿机，型号SWB3-FD（A），最大喷雾量为400Kg/h，工作压力7Mpa。加湿主机使高压管道增加至工作压力，通过高压管道输送到4台组合空调机组内，在组合空调机组内由喷头高速喷出，形成细小水雾颗粒，与流动的空气进行热湿交换，吸收空气中的热量并气化、蒸发，湿度空气湿度增大，通过风道进入调度大厅内。原有高压喷雾加湿机存在3个方面的问题：
1.1经加湿主机加压后管道压力工作压力为7MPa，由于4台组合空调设计安装位置的比较分散，管道敷设在吊顶内，管道产生的噪音和震动比较大，直接影响大厅工作人员办公；
1.2喷雾加湿机喷出水雾粒子直径为20-35μm，由于水雾颗粒大不能全部被流动的风带走，加湿水落到组合空调加湿段，导致水源的浪费，并由于积水过多，被风机带到风机段对风机造成影响，还会出现水溢出到机组外，影响机房安全正常运行。
1.3加湿机采用自来水作为水源，经过一段时间使用后，喷头挡水板结垢严重，水垢附着到挡水板上，减小湿膜的透气量，降低组合空调机组整体送风量，直接影响组合的运行效率。
2.加湿方式的探讨
2.1蒸汽加湿方式
为了满足湿度需求，需大量输送蒸汽，蒸汽散发热量将会导致设备机房温度快速升高，造成设备及人员安全隐患；蒸汽管道每年检修需停止供气5天左右时间，同时维修工作人员会感觉潮酷热难耐，无法正常工作。使用蒸汽加湿浪费能源，费用较大，经过测算，安装1台普通型干蒸汽加湿器主机年节运行费用在20万元左右。单个房间湿度要求不同，均不能实现单个房间湿度的全自动控制。
2.2高压喷雾加湿方式
高压喷雾加湿机加湿主机安装在组合空调外，喷雾系统（喷头、喷杆）安装在组合空调机组加湿段内部，进行等焓加湿；此类加湿设备最大型号加湿量为600Kg/h。喷头供水压力可恒定在0.45-0.6Mpa；喷水颗粒子直径为20-35μm，加湿水分不能被完成输送到指定区域内，浪费水资源和电能。
2.3高压雾化加湿方式
高压雾化加湿机工作原理：通过电动机消耗电能推动柱塞泵，将净化处理后的洁净水加压（最大加压20Mpa），高压水通过高压管道输送到组合空调机组内部，通过超微细喷头喷射到加湿段湿膜挡水板上，微雾粒子为5-12μm，超微雾水颗粒吸收空气中的热量，水颗粒气化、蒸发，随空气的相对湿度增大，空气温度降低后通过风道送入工作区内。
3.工程项目实施案例分析
3.1组合式空调设置情况
根据调度大厅建筑使用功能，设计安装了4台组合式空调机组，为大厅提供恒温恒湿的新鲜空气。机房位于调度大厅的南北两侧，间距比较远，大厅南北两侧分别设计安装送风口及送风装置。组合式空调型号YSA045-H-H-50L，风量为45000 m3/h，制冷量为610Kw；新风比为20%，送风量为9000m3/h。
.png)
新风加湿过程h-d图
3.2加湿机的选择
加湿量的计算公式
E=Q×1.2×1×（d2-d1）×10-3×1.3
E：加湿量（kg/h）
Q：表示空调机组新风量
1.2：空气密度
1：比例系数
d2：加湿后空气含湿量（g/kg）
d2：加湿前空气含湿量（g/kg）
10-3：将加湿量克转换为千克
1.3：扩散效率值
举例说明：
在北京地区，空调机组新风量为9000m3/h，要求加湿后湿度达到40%-60%RH，空调内温度23℃使用高压雾化加湿系统，计算加湿量？
.png)
.png)
根据暖通手册查询可得，北京地区空调室外计算温度为-12℃，计算相对湿度为45%RH，通过焓湿图查询可得，空气含湿量为0.5g/kg，加湿后温度23℃，湿度按最大值60%RH计算，通过焓湿图查询可得，空气含湿量为10.6g/kg，故加湿量E
E=9000×1.2×1×（10.6-0.5）×10-3×1.3=142kg/h。
根据加湿量选择相应加湿主机；按照单个雾化喷头2.7kg/h计算，每台共需要布置喷头数量为：
N=142/2.7=53个
.png)
加湿状态示意图
3.3加湿挡水板的改造
在高压雾化加湿器加湿段后设置挡水板，防止未汽化的水滴随空气漂移到电机上或进入风道，进而腐蚀风道，影响其寿命。本案例选用挡水板为KSMD湿膜挡水板，是一种高分子复合材料，风阻小，单片膜外形呈波纹状相互交叉重叠，湿膜结构能提供空气与其表面布水器之间最大接触面积，膜体流道呈45度角，饱和效率高、二次挡水加湿量大、风阻小，交换面积大，等焓加湿，尤其在干热环境下，具有良好的加湿效果。
3.4加湿机自动控制
主机安装7寸液晶屏调控，采用西门子可编程PLC控制，可带动8路传感器，任何一路传感器均可实现手动、时序、湿度自控的独立控制而不受其它影响；可实现当进水压力小于0.05Mpa时，机器启动缺水保护状态，机器自动停机。当机器进水压力大于0.05Mpa时，机器自动启动；所有电路系统出现故障时，液晶屏幕上出现故障代码，提示故障信息诊断功能；自带换油运行时间判定，当达到运行时间，需要换油时，机器自动提醒，此时，应该换油，按复位键后，机器再次进入运行状态；开机时，机器自动冲洗管路及泵体内部，此时，喷头不会出雾，冲洗时间超过1分钟后，机器进入正常工作状态；开机时，需要输入密码才可进入权限，不输入密码不能操作机器；风道内设置安装全自动湿度传感器，通过一层智能监控室值班人员时时监控环境湿度状态，软件实时显示、电机频率、电流、当前累积运行时间及实时当前湿度显示。低于设定值自动开启、始终保持调度大厅湿度处于设定状态；基本实现全自动无人控制、操作简单、安全、节能、环保、维护量小及加湿效率高等功能。
3.5加湿机水源的改进
原有加湿机水源为自来水，由于北京市水的硬度大，对日后运维管理带来了很多的麻烦。加湿喷头为陶瓷喷头，直径为0.2mm，使用时间长很容易结垢堵塞，直接影响加湿效率；其次原有加湿方式为喷雾加湿，喷雾颗粒大，加湿效果差，大部分水落到加湿盘内，致使水盘水垢积存量大，直接影响排水。为了解决以上问题，本次改造增设软化水系统，软化水产水≤0.03mmol/L，从而解决了结垢降低加湿效果难题，并减少加湿水使用了，起到了节能减排的目的。
3.6项目改造效果
针对国铁集团机关调度大厅加湿系统改造项目从总体上实现了自动控制功能，消除了原有加湿设备工作噪音；根据组合空调设计风量合理配置加湿机的加湿量和喷头的数量，满足组合式空调加湿要求；对加湿水源水质进行优化，增加水过滤器，并且由原来自来水改为软化水，解决了浪费水源和结垢的问题。通过改造使调度大厅湿度有了明显的改善，达到了改造的预期目标，满足大厅工作环境的使用要求。
4.结论
高压雾化加湿器是一种新型加湿方式，适用于集中空调系统及机房空调加湿量较高的系统中，随着使用率逐年提高，其加湿设备的减震、机组体积和安全使用方面在不断改进和提高。各生产厂家逐步加强自动控发展，高压雾化加湿系统会不断加强安全运行，进一步实现自动化和精准控制。
参考文献：
[1]《约克组合式空调》产品说明书
[2]大型数据中心机房新风空调节能研究[J].顾小杰，李小冬，曹建.胡宇阳.暖通空调.2017（10）
[3]高压喷雾加湿器在地下工程空调机组中的应用[J].谢文正 杨池华.暖通空调.2011（9）
[4]高压微雾加湿系统应用实例分析[J].龚宇景.暖通空调.2019（6）