新型全新风调温型除湿机的实验研究

张景卫,邱肇光

(广东申菱空调设备有限公司,佛山528313)

1 引言

目前,常用的地下工程空气处理设备主要有:除湿机、调温除湿机、除湿空调机[1],普通除湿机主要是利用风冷冷凝器冷凝热的变化监控出风温度。机组可直接在室内使用,也可安装在通风系统中用于处理回风和少量的新风,它的运行特点是必须通过回风使室内空气反复循环经过除湿机才能逐渐消除室内余湿,因而,在一些要求除湿量相对较大的场合。比如一些地下洞库环境,这种除湿机的作用就相当有限了。

由于一些地下洞库的特殊环境,夏季洞库低温高湿,室外温度较高,内外温差大。如果除湿机不能把新风露点温度控制得足够低,新风进入室内就会出现结露,使环境条件恶化,造成各种设备因受潮而损坏。为了防止这种情况的出现,应当采取减少新风比例,大量采用回风的办法。但一些地下工程中有大量的存有特殊材料的洞库,因涉及到有害物质和有害气体的散发问题,不能采用回风方式,通风系统只能设计成全新风的方式,这就给除湿机的使用提出了新的要求。对于这种需要大冷量的场合,普通型除湿机没有足够的冷量把新风露点温度控制在洞库内工艺条件规定的温度,所以往往采用多个普通型除湿机串联的方式进行除湿,而这种串联工作的方式又会带来许多问题。首先,各个除湿机的工件状态不同,处于下游的除湿机进风温度低,蒸发器工作效率低导致整机的工作状态差,常会出现因蒸发器结霜而停机的现象;第二,这种低温的工作环境下,除湿机是靠热量来降低相对湿度的,上游的除湿机必须用水冷方式工作,这样就浪费了相当多的冷凝热量,又耗费了宝贵的水资源;第三,串联运行除湿机占地面积大,送风阻力大,风机耗功也大。

广东申菱空调设备有限公司生产的新型全新风调温除湿机正是在这个背景下孕育而成的,能有效地解决串联除湿机存在的缺陷。与普通常规调温型除湿机相比,该新型全新风调温除湿机无温度控制盲区,与采用冷媒三通控制的出风调温型除湿机相比,成本较低。

2 新型全新风调温除湿机的介绍

2.1 系统原理

新型全新风调温除湿机由翅片式蒸发器、水冷冷凝器、压缩机、膨胀阀、三通阀、热回收器、风机组成,主要利用三通阀调节从水冷冷凝器出来的热水进入热回收器的比例,从而调节出风温湿度。其系统原理图如图1所示。

图1 新型全新风调温除湿机系统原理图

机组运行时,制冷剂从压缩机排出进入水冷冷凝器冷凝,然后经膨胀阀节流后进入翅片式蒸发器,再由翅片式蒸发器出来后返回压缩机,完成循环。处理空气先经翅片式蒸发器降温除湿,离心风机将空气送至热回收器进行调温后送出机组。

热回收器的调温主要是通过三通阀对出水冷冷凝器的冷却水进入热回器的比例进行调节。风机放在蒸发器与热回收器之间主要是降低机组噪音。

2.2 实验样机

新型全新风调温除湿机采用组合式结构,用户可根据不同的需要加装不同的功能段,包括风机段、中效过滤段、消声段、均流段、杀菌消毒段等等,也可以采用立式结构向房价内直接送风。图2为新型全新风调温除湿机实验样机。

图2 新型全新风调温除湿机实验样机

3 性能测试及分析

本实验就不同的水流量对新型全新风调温除湿机性能的影响进行了研究分析。

(1)为了使实验结果具有可比性,机组在全新风除湿机名义工况,即进风35℃/28℃,水冷冷凝器进/出水为30℃/35℃,此时总水量为3.7 m3/h,保持水冷冷凝器总水流量不变,调节三通阀,改变进热回收器的水流量,则出风干球温度随进热回收器的水流量的变化见图3所示。

从图3中可以看到,在全新风除湿机名义工况下,出风干球温度随进热回收器水流量的增大而升高,水流量从0m3/h升高到2.2m3/h(由于热回收阻力,水冷冷凝器出水未完全进入热回收器内)时,出风干球温度从19.8℃升高至32.7℃,但从曲线变化来看,出风干球温度的升幅越来越小。

图3 出风干球温度随进热回收器的水流量的变化

在全新风除湿机名义工况下,热回收能力 (热回收热量占总冷凝热的比例)见图4所示。

图4 热回收能力随进热回收器的水流量的变化

从图4中可以看到,在全新风除湿机名义工况下,热回收器的热回收能力随进热回收器水流量的增大而升高,水流量从0 m3/h升高到2.2 m3/h(由于热回收阻力,水冷冷凝器出水未完全进入热回收器内)时,热回收能力从0升高至36%,但从曲线变化来看,热回收能力的升幅越来越小。

(2)在全新风工况下,即进风35℃/28℃,保进水温度为30℃、总水流量为3.0 m3/h,此时冷却水出水温度为36.2℃,调节三通阀,改变进热回收器的水流量,则出风干球温度随进热回收器的水流量的变化见图5所示。

图5 出风干球温度随进热回收器的水流量的变化

从图5中可以看到,在实验条件下,出风干球温度随进热回收器水流量的增大而升高,水流量从0 m3/h升高到 1.6 m3/h时,出风干球温度从19.8℃升高至32.1℃,但从曲线变化来看,进热回收器水流量在0.6 m3/h以后,出风干球温度的升幅越来越小。

在实验条件下,热回收能力 (热回收热量占总冷凝热的比例)见图6所示。

图6 热回收能力随进热回收器的水流量的变化

从图6中可以看到,在实验条件下,热回收器的热回收能力随进热回收器水流量的增大而升高,水流量从0 m3/h升高到1.6 m3/h时,热回收能力从0升高至29%,但从曲线变化来看,热回收能力的升幅越来越小。

(3)在全新风工况下,即进风35℃/28℃,保进水温度为30℃、总水流量为1.5 m3/h,此时冷却水出水温度为41.5℃,调节三通阀,改变进热回收器的水流量,则出风干球温度随进热回收器的水流量的变化见图7所示。

图7 出风干球温度随进热回收器的水流量的变化

从图7中可以看到,在实验条件下,出风干球温度随进热回收器水流量的增大而升高,水流量从0 m3/h升高到 1.5 m3/h时,出风干球温度从19.8℃升高至36.4℃,但从曲线变化来看,进热回收器水流量在1.0 m3/h以后,出风干球温度的升幅越来越小。

在实验条件下,热回收能力 (热回收热量占总冷凝热的比例)见图8所示。

从图8中可以看到,在实验条件下,热回收器的热回收能力随进热回收器水流量的增大而升高,水流量从0 m3/h升高到1.5 m3/h时,热回收能力从0升高至38%,但从曲线变化来看,进热回收器水流量在1.0 m3/h以后,热回收能力的升幅越来越小。

(4)在全新风工况下,即进风35℃/28℃,保进水温度为30℃、总水流量为1.2 m3/h时 (总水量在1.1 m3/h时,机组出现高压跳停),此时冷却水出水温度为44.1℃,水冷冷凝器出水完全进热回收器时机组出风温度为37.9℃,其热回收能力为41%。

图8 热回收能力随进热回收器的水流量的变化

4 结论

从上述的实验数据可以看出,新型全新风调温型除湿机具有很高的热回收能力,可以大大降低凉水塔风机的功耗,对节省工程的运行费用具有重大意义。

[1] 朱志平,王克勇,陈国民,等.地下工程用除湿空调机的技术经济研究[J].流体机械,2003,(31):194-197