基于排風(fēng)冷凝熱回收技術(shù)的高效除濕新風(fēng)機(jī)組

劉邦武

山東新達(dá)能環(huán)保科技有限公司 山東菏澤 274000

隨著節(jié)能、環(huán)保、綠色的呼聲日益高漲，各種節(jié)能技術(shù)層出不窮。以電子膨脹閥技術(shù)、變頻技術(shù)、冷凝熱回收技術(shù)為代表的制冷空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，使廣大學(xué)者將其應(yīng)用到實(shí)際的制冷循環(huán)中。筆者在原有節(jié)能技術(shù)的基礎(chǔ)上，在排風(fēng)通道內(nèi)設(shè)置一臺(tái)主冷凝器，用于對(duì)室內(nèi)排風(fēng)進(jìn)行熱回收，通過將室內(nèi)排風(fēng)作為系統(tǒng)主要的冷熱源，達(dá)到進(jìn)一步降低能耗、優(yōu)化系統(tǒng)的目的。

1 理論分析

通過對(duì)逆卡諾循環(huán)效率公式進(jìn)行分析，可得出蒸發(fā)溫度和冷凝溫度對(duì)制冷/制熱效率的影響。逆卡諾循環(huán)給出了制冷、制熱效率公式，其中制冷效率為：

式中：εo為逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)；Te為制冷劑的冷凝溫度，K；To為制冷劑的蒸發(fā)溫度，K。冷凝溫度的變化對(duì)制冷效率的影響，可以通過式（1）對(duì)Te求偏導(dǎo)數(shù)得出，即

當(dāng)?shù)贸鼋Y(jié)果小于0時(shí)，表示當(dāng)冷凝溫度提高，制冷效率是呈下降的趨勢，故一般通過降低制冷劑的冷凝溫度來提高機(jī)組的效率。蒸發(fā)溫度的變化對(duì)制熱效率的影響，可以通過式（2）對(duì)To求偏導(dǎo)數(shù)得出，即

當(dāng)?shù)贸鼋Y(jié)果大于0時(shí)，蒸發(fā)溫度提高，制熱效率也呈增加的趨勢。故通常通過降低冷凝溫度或者提高蒸發(fā)溫度來提高機(jī)組的效率。

2 帶排風(fēng)冷凝熱回收的高效除濕新風(fēng)機(jī)組的工作原理

該機(jī)組主要有室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)兩部分組成，其中室內(nèi)機(jī)為雙通道設(shè)計(jì)，即送風(fēng)通道和排風(fēng)通道[1]。在送風(fēng)通道內(nèi)依次設(shè)置有蒸發(fā)器和再熱器，其中再熱器采用冷凝熱回收的方式，對(duì)冷卻除濕后的空氣進(jìn)行再加熱，滿足送風(fēng)溫濕度的要求；排風(fēng)通道內(nèi)設(shè)置一個(gè)主冷凝器，用于回收室內(nèi)排風(fēng)的能量，并將回收的能量作為機(jī)組的部分冷熱源，以此達(dá)到制熱時(shí)提高蒸發(fā)溫度、制冷時(shí)降低冷凝溫度的目的，從而提高了機(jī)組的制熱效率與制冷效率；同時(shí)，室外還設(shè)置一個(gè)輔助風(fēng)冷冷凝器，這3個(gè)冷凝器采用并聯(lián)連接的方式，通過控制3段管路的相應(yīng)電磁閥的開關(guān)及電子膨脹閥的開度，來控制各個(gè)管路的開閉。制冷工況下，在送風(fēng)通道內(nèi)，室外新風(fēng)經(jīng)送風(fēng)過濾器過濾后，通過蒸發(fā)器降溫除濕，滿足濕度要求，然后經(jīng)再熱冷凝器再加熱至送風(fēng)溫度，最后經(jīng)送風(fēng)機(jī)送入室內(nèi)。在排風(fēng)通道內(nèi)，室內(nèi)排風(fēng)經(jīng)過濾后，通過主冷凝器，用于冷凝高溫的制冷劑氣體，室內(nèi)排風(fēng)溫度升高，排出室內(nèi)，室外風(fēng)冷冷凝器在夏季正常開啟，作為輔助冷凝器使用。制熱工況下，再熱冷凝器與室外輔助冷凝器均關(guān)閉，僅蒸發(fā)器和主冷凝器開啟，此時(shí)主冷凝器和蒸發(fā)器使用功能互換[2]。在送風(fēng)通道內(nèi)，室外新風(fēng)經(jīng)過濾之后通過蒸發(fā)器（制熱時(shí)功用為冷凝器），吸收冷凝熱量后，空氣溫度升高，送入室內(nèi)。在排風(fēng)通道內(nèi)，室內(nèi)排風(fēng)通過排風(fēng)側(cè)主冷凝器（制熱時(shí)功用為蒸發(fā)器），其熱量被低溫制冷劑吸收后，空氣溫度降低，排至室外，蒸發(fā)器內(nèi)低溫低壓的制冷劑吸收室內(nèi)排風(fēng)的熱量得以蒸發(fā)，此時(shí)由于蒸發(fā)溫度低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度，因此在蒸發(fā)器壁面上有冷凝水析出，故在制熱工況下，不但回收了排風(fēng)的顯熱部分熱量，同時(shí)也有潛熱部分熱量的回收。

3 試驗(yàn)測試

3.1 標(biāo)準(zhǔn)制冷工況

在標(biāo)準(zhǔn)制冷工況下，室外為高溫高濕的空氣狀態(tài)，房間內(nèi)輻射系統(tǒng)投入使用。在全新風(fēng)，風(fēng)量為400m3/h，室外環(huán)境干球溫度35℃，濕球溫度28.35℃，室內(nèi)環(huán)境干球溫度25℃，相對(duì)濕度55%的工況下，經(jīng)試驗(yàn)測試，其結(jié)果在機(jī)組運(yùn)行初期，新風(fēng)溫度較高，隨著機(jī)組的運(yùn)行，新風(fēng)被降溫除濕，出風(fēng)溫度不斷的降低，經(jīng)過一段時(shí)間后，出風(fēng)溫度穩(wěn)定在10℃左右。在機(jī)組運(yùn)行初期，新風(fēng)含濕量較高，隨著機(jī)組的運(yùn)行，送風(fēng)含濕量不斷的降低，經(jīng)過一段時(shí)間后，送風(fēng)含濕量穩(wěn)定在7.5g/kg。通過對(duì)高效除濕新風(fēng)機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)制冷工況下的測試，可以得出機(jī)組的制冷量與除濕量，經(jīng)計(jì)算，該機(jī)組的制冷量為7.8kW，除濕量為14.59g/kg，機(jī)組的功率為2.12kW。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)制熱工況

在標(biāo)準(zhǔn)制熱條件下，房間內(nèi)的輻射系統(tǒng)投入使用，在全新風(fēng)，風(fēng)量為400m3/h，室外環(huán)境干球溫度7℃，濕球溫度6℃，室內(nèi)環(huán)境干球溫度22℃，相對(duì)濕度50%的工況下，經(jīng)試驗(yàn)測試，其結(jié)果在機(jī)組運(yùn)行初期，新風(fēng)溫度較低，隨著機(jī)組的運(yùn)行，送風(fēng)溫度不斷升高，經(jīng)過一段時(shí)間后，送風(fēng)溫度穩(wěn)定在28℃左右。通過對(duì)高效除濕新風(fēng)機(jī)組在標(biāo)準(zhǔn)制熱工況下的測試，可以得出機(jī)組的制熱量，經(jīng)計(jì)算，該機(jī)組的制熱量為2.84kW，機(jī)組的功率為0.70kW。

3.3 寒冷工況

在寒冷工況下，房間內(nèi)的輻射系統(tǒng)投入使用，在全新風(fēng)，風(fēng)量為400m3/h，室外環(huán)境干球溫度-6℃，濕球溫度-7℃，室內(nèi)環(huán)境干球溫度24.1℃，相對(duì)濕度50%的工況下，進(jìn)行試驗(yàn)測試。通過對(duì)制冷工況下高效除濕新風(fēng)機(jī)組的測試，可以得出機(jī)組的制熱量，經(jīng)計(jì)算，該機(jī)組的制熱量為5.00kW，機(jī)組的功率為1.12kW。

4 結(jié)語

該文基于戶式化系統(tǒng)及被動(dòng)式概念建筑的需求，提出了一種帶排風(fēng)冷凝熱回收的高效除濕新風(fēng)機(jī)組。該機(jī)組通過在排風(fēng)通道內(nèi)設(shè)置的主冷凝器，將室內(nèi)排風(fēng)的能量進(jìn)行回收并將其作為機(jī)組的冷熱源[3]。通過對(duì)一臺(tái)400m3/h全新風(fēng)的高效除濕新風(fēng)機(jī)在不同室外環(huán)境條件下的性能進(jìn)行模擬與試驗(yàn)測試，由結(jié)果得出，在排風(fēng)通道內(nèi)設(shè)置一個(gè)主冷凝器用于對(duì)回風(fēng)能量進(jìn)行回收的熱回收方式，對(duì)制冷或制熱系統(tǒng)的優(yōu)化有很大的作用，經(jīng)測試，采用該套系統(tǒng)，無論是制熱工況還是制冷工況，均能達(dá)到所需的送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)，且能效比高，可以達(dá)到滿意的效果。