带冷凝热回收的变容量恒温恒湿机组的试验研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)上海理工大学 作者:王腾飞

  针对目前恒温恒湿机组能源过度浪费的问题,开发了一种使用水冷冷凝器用于再热回收的变容量恒温恒湿机组,并通过试验研究证明了该机组不但具有良好的节能效果,而且温湿度处理能力也十分优秀。

1、前言

  普通恒温恒湿机组是将新风和回风混合后的空气冷却至足够低的露点温度,再通过二次加热、加湿等手段分别处理温度和湿度。这种方法明显存在同时冷却、加热、加湿的现象,引起的能耗是很大的。如何在恒温恒湿类空调工程中改用合理的空气处理方式,减少冷热抵消的能耗就成为一个十分重要的课题。

  带冷凝热回收的变容量恒温恒湿机组使用蒸发器来对空气作冷却除湿处理,通过水冷冷凝器对空气进行再热处理,充分利用了冷凝热,减少了由电加热造成的能源浪费。制冷循环系统原理与其他的制冷系统原理类似。本文主要进行带冷凝热回收的变容量恒温恒湿机组的性能研究。

2、带冷凝热回收的变容量恒温恒湿机组原理

  蒸汽压缩式制冷系统主要由压缩机、冷凝器、节流元件、蒸发器4 大部件及一些辅助件组成。但不同的类型的制冷系统为达到不同的功能,又各有区别。

  如图1 所示,为本课题带冷凝热回收变容量恒温恒湿的系统原理图。本系统主要分为空气处理系统、制冷系统、冷凝热回收系统3 部分。

带冷凝热回收变容量恒温恒湿空调原理

图1 带冷凝热回收变容量恒温恒湿空调原理

2.1、空气处理系统

  图2 所示为恒温恒湿机组空气处理箱示意图。本恒温恒湿机组适用于全年工况。夏季工况:被处理空气先经过过滤网过滤,再经过蒸发器冷却除湿,然后依次经过再热盘管、辅助电加热、加湿器、风机。当需要再热时启动再热盘管,当需要加湿时启动加湿器,辅助电加热起辅助作用,需要使用时开启。冬季工况: 被处理空气经过冷凝器( 此时夏季工况的蒸发器已充当冬季工况恒温恒湿系统的冷凝器) 加热,然后依次经过再热盘管、辅助电加热、加湿器、风机。但冬季工况下,再热盘管不工作。当需要加湿时开启加湿器,需要使用辅助电加热时开启辅助电加热。

空气处理示意图

图2 空气处理示意图

2.2、制冷系统

  本课题研究的恒温恒湿机组是一个热泵系统,分制冷和制热2 种运行模式。整个制冷系统的组件包括: 转子压缩机、四通换向阀、套管水冷冷凝器、风冷冷凝器、单向阀组、储液器、干燥过滤器、视液镜、电子膨胀阀、蒸发器、气液分离器等。制冷与制热模式的转换通过四通换向阀和单向阀组来实现。冷凝器采用双冷凝器串联模式,其套管水冷冷凝器除了起到冷凝器放热作用之外,还用作冷凝热回收,回收的冷凝热用作空气再热之用。系统的节流元件采用电子膨胀阀,电子膨胀阀的调节范围大,配合变频压缩机使用,其调节性能尤佳。制冷模式的原理以及工质循环路线如图3 所示。

制冷模式的原理以及工质循环路线

图3 制冷模式

  低压气态制冷工质吸入压缩机后,被压缩为高压高温气体状态,经过套管水冷冷凝器回收一部分冷凝热后,再经过风冷冷凝器冷却,有一定过冷度的液态制冷剂进入储液器,储液器出来的制冷剂为纯的液态工质,经干燥过滤后通过电子膨胀阀节流,节流后制冷工质变成低压低温的状态(可能为液态或气液共存状态) ,再经过蒸发器吸热之后变为低压气态( 并保证有一定过热度) ,最后经过气液分离器将带有的少量液态制冷剂分离后回到压缩机。

结论

  带冷凝热回收的变容量恒温恒湿机组主要使用了套管水冷冷凝器对空气进行再热处理,很好的利用了冷凝热,减少了普通恒温恒湿机组由于电加热造成的能源浪费。另外本机组通过使用变频压缩机实现了对机组的变容量控制。根据试验结果,本机组在对显热量、潜热量的处理能力都十分优秀,再热部分也完全可以满足需要。因此本机组具有不错的性能和优越节能优势。

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