組合式空調機組運行時的冷熱抵消現象及其應對措施

王明亮

（河南許昌卷煙廠 461000）

組合式空調機組運行時的冷熱抵消現象及其應對措施

王明亮

（河南許昌卷煙廠 461000）

分析各種空氣除濕方法的特點，指出溶液除濕法是一種既節能，又節省投資的一種空氣除濕方法。

冷凍除濕；轉籠除濕；部分空氣冷凍除濕；溶液除濕；優劣比較

1 引言

組合式空調機組在運行過程中，由于承擔著空調區域的溫濕度調控任務，所以，需要對其送風溫濕度等參數進行處理，使送風量一定的情況下，送風溫度和相對濕度能夠滿足空調區域內溫濕度調控的要求，使室內溫濕度始終保持在工藝要求范圍之內。如果空調送風需要除濕，不管除濕量是多是少，都需要事先在空調箱體內對空氣進行除濕處理。

2 冷凍除濕法處理空氣所存在的缺陷

（1）冷凍除濕法的冷熱量抵消情況

如某車間溫濕度標準為溫度27±3℃，相對濕度65±5%。夏季該車間現場實際測量的送風溫度為23.6℃。查濕空氣焓濕圖可得，車間溫濕度標準狀態下的空氣露點為19.9℃。夏季時，進入空調箱需要進行處理的空氣包括回風和室外新風。室外新風大部分時間內都高于27℃。同樣，車間內若從頂部回風，回風溫度也會高于27℃，即，預處理的空氣溫度實際上比室內溫度27℃還要高幾度。空調回風經表冷器冷卻除濕后，需從低于19.9℃的溫度加熱到23.6℃，需提高3.7℃。這就造成了空調新、回風混合風先冷卻到低于19.9℃，再加熱到23.6℃的冷熱抵消現象。若以每臺空調送風量12萬m3/h計，混合風冷卻到18℃，每臺空調需白白消耗掉188.5kW的能量（據公式Q=cmΔt計算得到，計算過程省略），且不產生任何實際有用的效果。其能源損耗情況可想而知。

（2）空氣含濕量比要求值稍微偏高時，若采用冷凍除濕法，同樣需要耗費較多的能量。

還是以車間溫濕度標準：溫度27±3℃，相對濕度65±5%為例，假如瞬時送風要求的含濕量為14.5g/kg干空氣，進入空調箱的新、回風混合風的含濕量稍微偏大，比如15g/kg干空氣，為了除掉這0.5g/kg干空氣的水分，同樣需要將空氣溫度降低到19.9℃以下，需要白白消耗的能量也基本上是一樣的。而采用其它方式將多余的水分去除，只需要去除掉這很少量的水蒸氣即可。

3 為避免出現冷熱抵消現象，可以采取以下幾種溫濕度獨立控制的方法來處理空氣。

3.1 溶液除濕法

該方法的基本原理是：利用溴化鋰溶液（也可以采用氯化鈣溶液）在常溫下吸水性強的特點，將需要處理的空氣與溴化鋰溶液在組合式空調箱體內的氣液交換膜（材質及構造同濕膜加濕器）上進行充分接觸，由溴化鋰溶液吸收空氣中的水蒸氣，然后再對空氣進行降溫處理，將空氣的溫度和相對濕度都達到送風要求值。若由于溴化鋰溶液吸濕過多，造成送風相對濕度偏低，則可在送風出空調機組前，再對其進行加濕，使送風空氣含濕量達到要求的值。這樣，在其后的空氣降溫處理過程中，就不再需要溫度很低的冷凍水。如以上述某車間的溫濕度標準為例，如冷凍水供水量能夠保證的話，供水溫度不高于18℃就完全可以滿足將送風溫度調整到23.6℃的要求。這樣就產生了兩個有利因素：

（1）由于冷凍水供水溫度大幅提高，從而制冷機的性能系數大幅提升。

可以看出，若制冷壓縮機的冷凝溫度取47.5℃，當冷凍水供水溫度為7℃時，制冷壓縮機的制冷量為30.5kW，而當冷凍水供水溫度為18℃時，制冷壓縮機的制冷量遠大于60kW，也就是說，制冷壓縮機的性能系數提高了一倍還要多，從而節省了更多的能量。

（2）采用溶液除濕技術后，由于只需要將空氣溫度降低到送風溫度即可，而不需要降低到空氣的露點溫度以下，將空氣除濕后再升溫到空氣的送風溫度，這樣就有效避免了空氣先降溫再升溫的冷熱抵消現象的出現，從而也節省了運行能耗。還是以上述第2.1條所列舉的某車間溫濕度調節為例，只需要將新、回風混合空氣處理到送風溫度（如第2.1條例子的23.6℃），而不需要降低到低于空氣的露點溫度19.9℃。還是以12萬m3/h送風量的組合式空調機組為例，可節省能量大于188.5kW。

溴化鋰溶液溶液吸收水分變為稀溶液后，可利用70～80℃的熱水對其進行再生，使溶液中的水分蒸發，由稀溶液轉變為濃溶液。其熱源可采用太陽能加蒸汽輔助加熱、廢熱等多種熱源，以進一步降低運行成本。其中蒸汽輔助加熱主要用于太陽能熱水溫度無法滿足要求時，蒸汽作為補充熱源使用。而廢熱則可以采用蒸汽冷凝水的余熱，以及高溫排風、排煙等的換熱等。

3.2 轉籠除濕法

即在轉籠中添加固體吸濕材料（如硅膠等），直接與需要除濕的空氣接觸，從而將空氣中的水分去除。然后再采用冷凍水對空氣進行降溫處理。硅膠吸濕后，可在高溫下進行再生。

3.3 部分空氣冷凍除濕法

該種空氣除濕處理方法需要建造兩個制冷站，其中一個制冷站供應7℃的冷凍水，用來對組合式空調機組內的一部分空氣進行低溫除濕，另一個制冷站供應溫度較高的冷凍水（比如18℃的冷凍水），主要對組合式空調機組內的另一部分空氣進行降溫，然后再將除濕后的空氣與降溫后的空氣混合，再送往空調區域。根據外界的氣溫條件，可分別調節需除濕的空氣量和需降溫的空氣量的除濕量和降溫幅度，以保證兩股空氣混合后，剛好能滿足送風的溫濕度要求。

4 上述幾種除濕方法的優劣

部分空氣除濕法既能夠滿足空調調節的要求，又能避免出現冷熱抵消的現象，從而達到節能的目的。但需要建造兩個制冷站分別供應溫度高低不同的冷凍水，工程造價較高，運行也較復雜，適合改、擴建的工廠廠區。

轉籠除濕法除濕效果較好，完全可以滿足空氣除濕的要求，避免組合式空調機組內冷熱抵消的情況出現。但固體除濕劑吸濕后需要再生，再生設備投資較大，而且需要人工進行定期處理，若更換不及時，還存在除濕效率下降的情況。

溶液除濕法可以通過液泵將溶液進行循環，連續不斷地將稀溶液轉化成濃溶液，使吸濕的濃溶液始終滿足空氣的除濕要求，因而是一種既節能，又節省投資的空氣除濕方法。它既避免了被處理空氣冷熱抵消現象的產生，又不需要大規模的設備投資，同時，在實際運行中，還可以利用太陽能、廢熱等對溶液進行濃縮處理，這就既達到了空氣調節的目標，又進一步降低了空氣處理的運行費用。

TU831

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1004-7344（2016）25-0239-01

2016-8-20