雙冷源新風機組的實現方式與發展之路展望

趙紅梅

（江蘇致遠高科能源科技有限公司，江蘇南京 211112）

1 概述

隨著人民生活質量的提高，對新風的需求越來越多，對其品質處理要求也越來越高，加上日益增長的能源危機，迫使技術人員在不斷滿足人們對高品質新風需求的同時，更關注節能產品的開發。

溫濕度獨立調節空調系統作為新型的空調節能解決方案，正在不斷地被采納；新風主要是以承擔室內全部濕負荷和部分顯熱負荷出現的。傳統新風機組不能滿足上述要求；溶液新風除濕機需要在有廢熱可利用的條件下應用才能節能，且體積大、易腐蝕和存在帶液等問題。雙冷源新風機組利用兩種不同的工作溫度對新風進行除濕、降溫處理，可以充分實現能源的梯級利用，并實現對新風溫度、濕度的精確控制。目前深度除濕新風機組剛剛興起，還未形成統一的標準，其實現的形式呈多樣化，且在實現能源階梯化利用的同時，尋求著新風機組更大的節能，如：回收回風能量、冷凝水的回收利用、高溫冷凍水的再利用，自身降溫減少自耗的節能，無源回收裝置等。

2 方案分析

雙冷源新風機組需要實現的目標是：1）送風露點溫度≤10 ℃;2）避免送風結露，送風溫度不能過低，溫度以16～18 ℃為宜。下面根據節能實現手段不同，例舉幾種實施方案，分析其優劣，以此為基礎，尋求更佳解決方案。

2.1 方案1

如圖1 所示：本方案對新風的處理采取直接梯級引用外界兩種不同溫度（中、低溫）的水，來實現深度除濕的目的，再通過回用高溫冷凍水的回水對新風進行再熱處理。

圖1 方案1示意圖

分析：1）本方案的除濕深度能否達到設定目標，要看水溫的高低，對于冷水機組，低溫水一般為7～12 ℃，處理到露點溫度10 ℃以下比較困難；2）系統內只有水表冷器，結構比較簡單，易于控制；3）在計算能效時需要綜合考慮兩級水源機組和輸送的水泵功耗；4）再熱利用了高溫冷凍水回水，降低了部分高溫冷凍水的能量消耗，這是一個節能點；5）本方案沒有回收回風能量和冷凝水能量，節能不充分。

2.2 方案2

如圖2 所示，本方案對新風的處理采取高溫冷卻除濕器直接引用外界高溫冷凍水，低溫部分采用蒸發器降溫除濕，來實現深度除濕的目的，再通過其配置的直膨系統的冷凝器對新風進行再熱處理。

圖2 方案2示意圖

分析：1）本方案的除濕深度能否達到設定目標，要看蒸發器的處理能力，蒸發溫度在2～5 ℃間是合適的，處理到露點溫度10 ℃以下可行；2）對于采用冷凝器來再熱處理，出風溫度容易高于18 ℃，造成新風增加空調系統負荷；3）同樣的在計算能效時需要綜合考慮高溫水源機組和輸送的水泵功耗；4）但本方案沒有回收回風能量和冷凝水能量，利用冷凝熱回收的同時又增加了系統熱負荷。

2.3 方案3

如圖3所示，本方案新、回風口處采用了板式熱回收，回風能量可為新風所用，降低系統能量配置，高溫冷卻除濕器仍直接引用外界高溫冷凍水，低溫部分采用蒸發器降溫除濕，來實現深度除濕的目的，再通過回用高溫冷凍水的回水對新風進行再熱處理，其中直膨系統的冷凝熱也是通過高溫冷凍水的回水處理的，高溫冷凍水的回水分成兩路，用后一個升溫一個降溫，即使冷熱不平衡，也能降低水的能耗。

分析：1）本方案的除濕深度處理能力同方案2，處理到露點溫度10 ℃以下可行；2）通過控制回用高溫冷凍水的回水流量對新風進行再熱處理，可以滿足出風溫度在16～18 ℃，降低了其回水的能量消耗；3）回風能量在冬夏得到了回收；4）不足之處是冷凝水能量沒有回收，且管路系統復雜，控制難度大。

2.4 方案4

本方案高溫冷卻除濕器直接引用外界高溫冷凍水，低溫部分采用蒸發器降溫除濕，來實現深度除濕的目的，再通過其配置的直膨系統的冷凝器對新風進行再熱處理。其配置的直膨系統一分為二，一個系統冷凝熱為風冷+蒸發冷型，在回風側，一個系統為風冷冷凝型，在新風側。如圖4所示。

圖3 方案3示意圖

圖4 方案4示意圖

分析：1）本方案的除濕深度處理到露點溫度10 ℃以下可行；2）通過配置合適的壓縮機產生冷凝熱對新風進行再熱處理，可以滿足出風溫度在16～18 ℃；3）回風能量在冬夏得到了回收；4）冷凝水能量得到回收利用，控制技術相對成熟。本方案相對而言考慮比較全面。需要進一步探討的是冷凝水如何以合理的能耗加以利用。

2.5 方案5

本方案采用了無源熱回收裝置，前端制冷，后端再熱，自產自銷；但會增加風系統阻力，冬季對系統也會產生不利影響。見圖5。

2.6 方案6

如圖6 所示，本方案高溫冷卻除濕器直接引用外界高溫冷凍水，低溫部分采用蒸發器降溫除濕，來實現深度除濕的目的，再通過其配置的直膨系統的冷凝器對新風進行再熱處理。其配置的直膨系統冷凝熱分為兩部分，一部分位于回風側，為風冷+蒸發冷型，一部分位于送風側，且附有風閥調控手段（送風的一部分通過低溫空氣流量調節閥，另一部分通過再熱空氣流量調節閥后，再進入再熱冷凝器進行換熱），提高了控制要求。

圖5 方案5示意圖

圖6 方案6示意圖

分析：1）本方案的除濕深度處理到露點溫度10 ℃以下可行；2）通過控制再熱風量和制冷系統產生冷凝熱對新風進行再熱處理，可以滿足出風溫度在16～18 ℃，但由于冷凝熱經多重處理，彼此間相互制約，控制難度大；3）回風能量在夏季得到了回收；4）冷凝水能量得到回收利用。本方案對于夏季比較合適，但風系統閥門的控制精度要求高，同時還需進一步探討冷凝水如何以合理的能耗加以利用。

3 結論

綜合以上幾種方案，對于雙冷源新風機組，機組的節能方向主要有1）回風能量的回收利用；2）再熱能量的有效控制利用；3）冷凝水的回收利用。但不管采用何種措施，能量回收效果好不好，要看結果的穩定性及是否會帶來其他不利影響進行綜合評價。另外對于雙冷源新風機組，若想達到理想的運行效果，還必須要全面考慮一年四季的穩定運行，而非單獨滿足某個季節的需求；當然對于高溫高濕的夏季最不利工況時 對深度穩定的除濕效果的追求是必然的。根據前期對各方案的比較來看，方案4 是比較全面的一個方案。

本文就雙冷源新風機組目前處理方式和自身節能措施進行了方案匯總和羅列分析，指出了雙冷源新風機組中可以采用的各種節能形式，明確了節能利用的能量的有限性，如何最大限度在滿足目標要求的前提下穩定回收能量，是方案優劣的評價標準。