1、引言

随着新能源汽车行业的快速发展， 动力锂电池的市场需求和产量不断增长。由于锂电池具有质量轻、能量密度高、无记忆效应等优点，在电动汽车行业被广泛使用。锂电池厂房一般由以下几个车间（区域）组成：制片车间、装配车间，化成车间和包装车间。锂电池厂房不同于普通的工业厂房，其对环境湿度的要求非常严苛，尤其是厂房中的注液房，要求室内空气相对湿度＜1%（露点温度≤-40 ℃），由于常规空调系统无法满足低露点环境， 故一般采用双转轮除湿空调机组来维持室内环境。受篇幅限制，本文仅介绍注液房的空调系统设计。

2、项目概况

该项目位于合肥市，合肥市属于夏热冬冷地区，年平均温度 15.8 ℃，夏季空调干球温度 35.0 ℃、湿球温度 28.1 ℃。该厂房地上 2 层，建筑面积 19 363.56 m²，建筑高度 15.1 m，火灾危险性为丙类。厂房中的注液房温度要求（23±2）℃，相对湿度＜1%（露点温度≤-40 ℃），洁净度 ISO 8 级（十万级）。

3、空调系统设计

3.1 注液房室内设计参数

注液房室内设计参数见表 1。

3.2 冷热源系统

根据建设方的使用和运行管理要求， 本项目空调系统所用冷、热源均来自厂区集中设置的动力站，夏季空调冷冻水供、回水温度 7 ℃/12 ℃，冬季空调热水供、回水温度 60 ℃/50 ℃，转轮除湿机的再生热源采用电能（电加热）。

3.3 除湿方式选择

锂电池厂房注液房温度要求（23±2）℃， 露点温度要求 -40 ℃， 由焓湿图可查得该工况下的空气含湿量 d_n 为0.078 g/kg 干，该房间空调除湿方式可采用干式除湿（转轮除湿）系统。

3.4 空气处理过程

注液房相对湿度非常低，空气处理过程常采用表冷除湿 +两级转轮除湿方式，夏季空气处理过程见图 1。

3.5 空调风系统计算

3.5.1 空调系统需带走的湿负荷

由于注液房需维持正压15 Pa，室内湿负荷只考虑人员湿负荷和原材料散湿量。人员散湿量 Wn=0.001×5×150=0.75 kg/h，原材料散湿量取 2.0 kg/h（工艺提供数据），故室内总湿负荷为2.75 kg/h。

3.5.2 车间冷负荷

根据鸿业负荷计算软件计算，注液房夏季室内冷负荷（不含新风负荷）为 Q_c=74.1 kW。

3.5.3 空调系统送风量

根据转轮除湿机厂家提供的数据：转轮除湿机出风含湿量最低可达到＜0.02 g/kg 干的标准。本次车间送风含湿量 ds按0.02 g/kg 干设计，故根据湿负荷计算系统所需风量=2.75×103/[（0.078-0.02）×1.2]=3 9511 m³/h，取整 40 000 m³/h。

折算成车间换气次数：

该送风量满足规范表 9.4.3 条“低湿房间所需的换气次数”的相关要求。

3.5.4 空调系统送风温差

由于注液房含湿量非常低，空气处理过程接近等湿过程（干式冷却）。 故送风温差 Δt=74.1×3 600/（1.01×1.2×40 000）=5.5 ℃。

该送风温差满足规范[4]表 8.4.9 条“工艺性空气调节的送风温差”的相关要求。

3.5.5 空调系统送风温度

空调系统送风温度 t_s=t_n-Δt=23-5.5=17.5 ℃。

3.5.6 空调系统新风量

由于该注液间有工艺排风，且二级转轮的再生空气是利用室内的回风，故空调系统新风量（L_x）= 补充排风的风量（L_p）+ 保持室内正压的风量 （L_z）+ 二级转轮的再生空气风量（L_s）。

根据缝隙法计算保持室内正压 15 Pa 的风量 L_z=0.827 ×0.166×150.5×1.25×2×3 600=4 800 m³/h， 二级转轮的再生风量（L_s）一般为空调系统送风量的 10%~15%，本次按 40 000×12.5%=5 000 m³/h 计算。

故系统新风量 L_x=L_p+L_z+L_s=5200+4800+5000=15000m³/h。

3.6 转轮除湿空调机组流程及各状态点参数

根据上述计算， 系统配置一套带双转轮除湿的组合式空调机组，机组送风量为 40 000 m³/h，车间送风系统全部经过转轮除湿机处理。 转轮除湿空调机组流程流程见图 2。以上系统各状态点参数见表 2。

3.7 空调风系统气流组织：

由于注液房的温、湿度和洁净度控制均较为严格，根据规范表 6.3.3 条要求：空调系统气流组织采用上送侧下回，房间吊顶内高效过滤风口（HEPA），房间宽度方向的两侧侧墙设回风夹道。详见图 3。

4、转轮除湿空调机组空气处理过程

转轮除湿空调机组空气处理分为两个子系统：一个为室内空气处理系统，另一个为转轮再生空气处理系统；两个系统简述如下。

4.1 注液房空调系统空气处理流程

室外新风（A）经过初效过滤后进入新风表冷器，将新风中的大部分水汽通过表冷除湿的方式除去， 得到低温饱和湿空气（B），经一级转轮除湿机除湿后至工况（C），再与室内回风（D）混合至工况（E），经送风机 1 和前表冷器增压、降温后至工况（F），该工况的大部分空气进入二级转轮除湿机除湿，得到低湿空气（J），该低湿空气经后表冷器降温后至工况（K）[冬季时，工况（J）的空气经过加热器升温至工况（L）]，该工况的空气经送风机 2 和中效过滤器增压、 过滤后送至室内进行热湿交换，经过热湿交换的空气再进入组合式空调机组去热去湿，如此循环。

4.2 转轮再生系统空气处理流程

1）一级转轮再生系统：二级转轮的再生风机排风经过加热器加热后进入一级转轮除湿机， 将一级转轮中的结晶水加热蒸发后经一级转轮再生风机排至室外， 一级转轮除湿机中的稀释剂得以干燥再生，从而循环使用。

2）二级转轮再生系统：工况（F）中的另一部分空气（G）经过加热器加热后进入二级转轮除湿机， 将二级转轮中的结晶水加热蒸发后经二级转轮再生风机送至一级转轮除湿机的转轮，二级转轮除湿机中的稀释剂得以干燥再生，从而循环使用。

5、结语

该项目 空调系统投入使用以来，各项室内环境参数均达到设计要求。可为其他类似低湿车间（区域）的空调系统设计提供参考和借鉴。

1）注液房由于湿度要求非常严苛，空调系统选择何种除湿方式是关键， 由于一级转轮通常只能处理到空气露点温度-10 ℃左右，故一般采用双转轮除湿的空调系统。

2）如何计算注液房空调系统新风量是本项目的难点，普通洁净室的空调系统新风量一般取补充室内排风 + 维持室内正压风量之和与保证人员新风量两者中的最大值， 但由于二级转轮的再生空气是利用室内的回风， 其新风量除了前面计算的风量外，还需加上二级转轮的再生空气风量。