袁 艷，歐陽惕，林創(chuàng)輝，萬夏紅

(廣東申菱空調(diào)設(shè)備有限公司，廣東佛山528313)

1 引言

目前空氣除濕有制冷除濕、轉(zhuǎn)輪除濕、溶液除濕、制冷與轉(zhuǎn)輪結(jié)合的復(fù)合除濕系統(tǒng)［1］(本文簡稱轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕系統(tǒng))等。轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕系統(tǒng)突出制冷除濕高露點工況下低能耗的優(yōu)勢和轉(zhuǎn)輪低濕條件下不受露點限制的特點，近年來在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用和重視。

無論是轉(zhuǎn)輪除濕還是轉(zhuǎn)輪復(fù)合型除濕系統(tǒng)，再生能耗高仍然是此類系統(tǒng)的缺點之一［2］。本文立足于節(jié)省轉(zhuǎn)輪再生能耗和避免轉(zhuǎn)輪再生廢熱排放，提出了熱回收型轉(zhuǎn)輪復(fù)合型除濕空調(diào)系統(tǒng)［3－6］，該產(chǎn)品已經(jīng)申請相關(guān)專利并獲得國家實用新型專利證書。通過對不同室外進風(fēng)溫度下該系統(tǒng)的能耗進行實驗測試，從而與常規(guī)轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕系統(tǒng)進行比較分析，獲得實際運行能耗，為此類系統(tǒng)的設(shè)計提供參考。

2 系統(tǒng)組成及原理

2.1 系統(tǒng)原理

該系統(tǒng)由前、后級制冷系統(tǒng)、轉(zhuǎn)輪除濕和熱回收系統(tǒng) (板式熱回收和冷凝熱回收)組成。圖1為帶熱回收型轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕系統(tǒng)的原理圖。新風(fēng)A與經(jīng)過預(yù)除濕的再生風(fēng)混合得到混風(fēng)點B，然后經(jīng)過制冷系統(tǒng)進一步降溫除濕，達(dá)到轉(zhuǎn)輪進風(fēng)前的進風(fēng)點C，從此旁通部分風(fēng)量作為轉(zhuǎn)輪的再生近風(fēng)點F，其余風(fēng)量經(jīng)過轉(zhuǎn)輪深度除濕后達(dá)到點D，然后經(jīng)過制冷系統(tǒng)降溫達(dá)到送風(fēng)狀態(tài)點E;旁通的再生風(fēng)經(jīng)過熱回收和電加熱升溫達(dá)到再生風(fēng)狀態(tài)點H，通過轉(zhuǎn)輪帶走濕負(fù)荷，達(dá)到排風(fēng)點I，轉(zhuǎn)輪的再生排風(fēng)經(jīng)過熱回收降溫和制冷系統(tǒng)除濕后，然后與新風(fēng)A混合，以此循環(huán)。

圖1 制冷與轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕系統(tǒng)

2.2 與普通轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕機對比

熱回收型轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕機與普通型 (見圖2)相比，在于通過增加熱回收系統(tǒng)，回收轉(zhuǎn)輪再生排風(fēng)的熱量和制冷系統(tǒng)冷凝熱，提高轉(zhuǎn)輪的再生進風(fēng)溫度，減少電加熱的功耗;其次，通過熱回收平衡處理轉(zhuǎn)輪再生排風(fēng)的功耗，使再生排風(fēng)可重復(fù)循環(huán)利用，同時取消轉(zhuǎn)輪的再生排風(fēng)管道，使轉(zhuǎn)輪除濕機組不必考慮再生排風(fēng)的排放問題，節(jié)省工程安裝量。

圖2 普通轉(zhuǎn)輪復(fù)合型除濕機流程圖

3 實驗研究

3.1 實驗原理

利用焓差多功能實驗室分別測試6000m3/h新風(fēng)量的熱回收型和普通型轉(zhuǎn)輪除濕機，本實驗室通過國家壓縮機制冷設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心認(rèn)證，可以模擬各種環(huán)境工況，可準(zhǔn)確測定機組的制冷/制熱量、系統(tǒng)壓力、功率、電流、除濕量、機組進、出風(fēng)干/濕球溫度、機組進出口水壓差、水流量、進出水溫度等參數(shù)。

3.2 機組測點布置

實驗裝置示意圖，如圖3所示。

機組由制冷系統(tǒng)、轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)和熱回收系統(tǒng)組成。

其中制冷系統(tǒng)包括壓縮機、蒸發(fā)器、水冷冷凝器、儲液器、熱力膨脹閥;轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)包括除濕轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)輪電機、電加熱器;熱回收系統(tǒng)包括板式換熱器和冷凝熱回收器，風(fēng)系統(tǒng)為離心風(fēng)機和電機。

制冷系統(tǒng)監(jiān)測吸氣，排氣壓力，吸氣、排氣溫度，制冷節(jié)流前、節(jié)流后溫度，蒸發(fā)器前、后空氣溫、濕度，壓縮機輸入功率，壓縮機電流，冷卻水進、出水溫度，冷卻水流量。

轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)監(jiān)測轉(zhuǎn)輪處理風(fēng)空氣溫、濕度，轉(zhuǎn)輪再生風(fēng)進風(fēng)前、后空氣溫、濕度，轉(zhuǎn)輪輸入功率、運行電流。機組測點布置分別見圖4和圖5。

圖3 實驗裝置示意圖

圖4 制冷系統(tǒng)測點布置圖

圖5 轉(zhuǎn)輪系統(tǒng)測點布置圖

3.3 測試工況

為了對比熱回收型和非熱回收型轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕機在不同干、濕球溫度下的運行特性，實驗測試工況如表1所示。

4 實驗結(jié)果及分析

從實際測試可知，熱回收型轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕系統(tǒng)在5～35℃全新風(fēng)進風(fēng)時，總功耗 (包括水泵功耗)均低于普通轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕機，見圖6，比普通型約低6%～20%，當(dāng)新風(fēng)溫度越低時，熱回收型轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)勢越明顯，這是因為新風(fēng)溫度越低，普通型除濕機所需的再生功耗越大。從圖7可看出，熱回收型轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕機的再生功耗隨溫度變化不是很明顯，約55～60kW之間，但普通型轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕機的再生功耗與溫度線性相關(guān)，約65～85kW，相同進風(fēng)溫度下，熱回收型轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕機再生功耗比普通型低10%以上。

表1 試驗工況

圖6 總功耗對比

圖7 再生風(fēng)加熱功耗對比

圖8、9是轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕系統(tǒng)的前、后級制冷系統(tǒng)的功耗。前級制冷系統(tǒng)使處理風(fēng)達(dá)到轉(zhuǎn)輪前的進風(fēng)溫、濕度要求，因為轉(zhuǎn)輪前的進風(fēng)溫、濕度會影響轉(zhuǎn)輪后處理風(fēng)的含濕量;后級制冷系統(tǒng)是為達(dá)到房間要求的溫度要求，處理風(fēng)經(jīng)過轉(zhuǎn)輪除濕后，溫度會顯著升高。

圖8 前級制冷系統(tǒng)功耗

圖9 后級制冷系統(tǒng)功耗

從圖8可以看出，當(dāng)進風(fēng)溫度≥25℃時，前級制冷系統(tǒng)能耗:熱回收型≤普通型;當(dāng)溫度低于＜25℃時，前級制冷系統(tǒng)能耗:熱回收型＞普通型;原因如下:當(dāng)溫度低于25℃時，新風(fēng)的焓值低于再生風(fēng)處理后的焓值 (熱回收型復(fù)合除濕系統(tǒng)，是將再生排風(fēng)經(jīng)過熱回收降溫后，再經(jīng)過制冷系統(tǒng)降溫除濕，然后與新風(fēng)混合)，因此，新風(fēng)與再生風(fēng)混合后，焓值升高，導(dǎo)致前級制冷系統(tǒng)的功耗增加。當(dāng)新風(fēng)溫度低于8℃時，熱回收型除濕機的前級制冷系統(tǒng)關(guān)閉;當(dāng)新風(fēng)溫度低于12℃時，普通型復(fù)合除濕機前級制冷系統(tǒng)關(guān)閉。

從圖9可以看出，當(dāng)進風(fēng)溫度＞12℃時，后級制冷系統(tǒng)能耗:熱回收型=普通型;當(dāng)進風(fēng)溫度＜11℃時，后級制冷系統(tǒng)能耗:熱回收型＞普通型;當(dāng)11℃≤溫度≤12℃時，熱回收型＜普通型;原因如下:進風(fēng)溫度≤12℃，普通型復(fù)合除濕系統(tǒng)的前級制冷系統(tǒng)關(guān)閉，導(dǎo)致轉(zhuǎn)輪進風(fēng)前的焓值高于熱回收型，因此后級處理功耗增加，但隨著進風(fēng)焓值的降低，轉(zhuǎn)輪進風(fēng)前的焓值慢慢低于熱回收型，后級處理功耗也隨著降低。

圖10是熱回收型轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕系統(tǒng)中熱回收量和處理轉(zhuǎn)輪再生排風(fēng)消耗的制冷功耗。

從圖中可以看出板式熱回收量隨著進風(fēng)溫度的降低而升高，原因如下:

進風(fēng)溫度低，含濕量降低，即轉(zhuǎn)輪再生進風(fēng)的含濕量也降低，而轉(zhuǎn)輪再生排風(fēng)的溫度隨濕度的降低而升高，因此板式熱回收兩股氣流的溫差加大，熱回收量也增加。冷凝熱回收量隨溫度變化較小，約3.5～5kW，約占熱回收總量的20%，再生風(fēng)處理的功耗也比較穩(wěn)定，約6～8kW，占熱回收總量的40%。

從測試可知:僅增加板式熱回收系統(tǒng)就可以平衡再生排風(fēng)的處理功耗，因此完全可以通過增加熱回收系統(tǒng)和再生排風(fēng)的處理系統(tǒng)，從而減少轉(zhuǎn)輪的再生排風(fēng)管。

5 結(jié)論

本文通過對熱回收型和普通型 (不帶回收)轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕系統(tǒng)進行測試，可以測出以下結(jié)論:

(1)通過增加熱回收系統(tǒng)可以平衡掉處理再生風(fēng)所需的功耗，因此完全可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪再生排風(fēng)的循環(huán)利用，減少轉(zhuǎn)輪再生風(fēng)管，從而達(dá)到轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的一體化設(shè)計，節(jié)省工程量。

(2)通過增加熱回收系統(tǒng)實現(xiàn)轉(zhuǎn)輪再生排風(fēng)的循環(huán)利用，當(dāng)進風(fēng)溫度從5～35℃變化時，熱回收型轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)的功耗比普通型低6%～20%。

(3)熱回收型轉(zhuǎn)輪復(fù)合除濕系統(tǒng)中，通過熱回收可實現(xiàn)系統(tǒng)總功耗約22%的能量回收，其中板式熱回收量占總功耗的18%，冷凝熱回收占4%，處理再生排風(fēng)所需功耗占總功耗的8%，因此也可以僅增加板式熱回收來實現(xiàn)再生排風(fēng)的循環(huán)利用。

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