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地下建筑专用全新风无级调载除湿机研制(二) [2007-7-24]来源:正岛电器

3 全无级调载除湿机样机设计方案

3.1 样机基本参数

3.1.1 处理量6000m3/h;

3.1.2 标准进风状态tg=35℃,ts=28℃ ;

3.1.3 蒸发器后露点温度12.7℃±1℃;(可在12.7℃~20℃范围内根据需要任意设定,进风温度较低时最低可调至8℃)

3.1.4 出风温度13~36℃±1.5℃(压缩机减载时出风温度上限相应降低);

3.1.5 除湿量最大90kg/h;

3.1.6 压缩机功率30kW;

3.1.7 压缩机工质R22;

3.1.8 外形尺寸1900×1500×1800,重量1500kg。

3.2 样机的制冷循环流程设计

样机的制冷循环流程原理如图3所示。

3.3 样机换热器选择


图3样机流程原理图
1.半封闭双螺杆压缩机2.蒸发器3.风冷冷凝器 4.水冷冷凝器
5.膨胀阀6.膨胀阀温包7.分液器8.贮液器 9.电动调节阀
10.控制器11.出风温度传感器12.露点温度传感器13.电磁阀
14.电磁阀115.电磁阀216.单向阀17.过滤器 18.冷凝压力表
19.蒸发压力表20.高压继电器21.低压继电器22.制冷剂注入口
23.水封弯24.挡水板 25.风机(机外)26.Y型过滤器

3.3.1 蒸发器采用紫铜套亲水膜翅片式;

3.3.2 与普通除湿机相比,除湿机的蒸发器和风冷冷凝器由于过风量小,风速低,造成外表面换热系数比常规小,因而总传热系数变小,换热强度降低。为了加大换热面积以得到足够的换热量。蒸发器和风冷冷凝器都采用了容积可自动调节的多级形式。

3.3.3 水冷冷凝器选择不锈钢板式换热器

3.4 样机控制方式

3.4.1 全机采用可编程控制器(PLC)控制,有远程通讯接口,可以实现联网控制。

3.4.2 露点温度传感器设在蒸发器后(见图3)。开机前先根据季节及洞库内温度在触摸液晶显示器上设定欲控制的露点温度,开机后,控制器将不断根据露点温度传热器测得的实际露点温度与设定值比较,以PID方式发出调载指令控制压缩机的制冷量,使之与动态的负荷相匹配,自动节能运行。

3.4.3 采用电动调节阀控制冷却水量的方式改变水冷和风冷冷凝器的换热量比例,实现出风温度自动调节。

3.5 样机压缩机选择

选择半封闭双螺杆无级容调压缩机,能量调节范围为25%~100%;输出功率30kW,该压缩机具有双重壳体结构,振动小、噪声低、能效比高。

3.6 膨胀阀选择

采用外平衡式膨胀阀多级分控,或采用电子膨胀阀。

4 样机测试及检验结果

无级调载除湿机样机在试验台上进行了各项性能测试及节能效果测试,并通过了国家制冷设备检验中心的检验。

4.1 基本性能测试

4.1.1 在标准进风状态下,出风露点控制范围为10~20℃, 在各种进风状态下出风露点控制精度可稳定在±1℃。

4.1.2 出风调温范围随进风状态变化而有不同,最大达13~36℃。出风温度传感器装于机上出风口时控温精度为±1.5℃,装于被调房间时控温精度为±1℃。

4.1.3 在标准进风状态下除湿量为90.6 kg/h。单位输入功率除湿量为3.55kg(h.kW)

4.1.4 经国家制冷设备检验中心的检验,所检项目符合Q/SLJ005-2003、 JB/T7769-1995标准规定的要求。

4.2 节能效果测试

4.2.1 压缩机调载运行中的功率测试


图4 不同进风状态和不同出风露点
温度下实测压缩机功率各种进风状态
●tg=35℃ ts=28℃△tg=30℃ ts=25℃
□tg=26℃ ts=22℃○tg=16℃ ts=14.5℃

无级调载除湿机运行中有两个因素可以决定压缩机的实际功率,其一是出风露点温度的设定,出风露点温度设定值越低所需的制冷量越大,压缩机功率就大;其二是状态点的变化,焓值越高所需的制冷量越大,压缩机的功率就大,图4是在这两种因素作用下,实测样机压缩机自动调载时的功率变化情况。可以看出,在满负荷和部分负荷下样机压缩机的实际功率都是很低的,与定功率的串联机组实际功率(24~30KW)相比,节能率是很高的,平均能达到40%以上。

4.2.2 冷却水用量测试

样机的冷却水用量测试,按照出风温度的变化可分为冷风工况、热风工况和调温工况。在冷风工况下,样机的冷却水用量与串联机基本相等,都在24 m3/h左右。而在我们最关心的地下建筑最常用的热风工况下(即把出风温度设定在36℃以上)冷却水用量就大不相同了,从图 5可以看出,在出风露点温度设定为12.7℃,冷却水温保持在30/35℃,冷凝压力保持在1.49MPa情况下,先将进风状态保持在twg=35℃;tws=28℃,可测得样机的冷却水用量仅为6.4m3/h ,而在同样条件下串联机组的冷却水用量是16.2 m3/h 。然后逐渐降低进风温度,样机会自动调载减少制冷量,冷却水流量也跟着减少,当进风温度降到twg=27℃;tws =22.5℃时,测得冷却水流量降为0 m3/h ,即此时样机可以在完全不用冷却水的情况下运行,而在同样情况下,串联机组由于上游机必须用冷却水且不能调载,其冷却水用量仍为16.2 m3/h


图5 热风工况下不同进风状态冷却水用量对比
●样机用水量○串联机用水量

同理,在调温工况下样机冷却水用量也大大小于串联机组。图6是在进风状态保持twg=35℃;tws=28℃不变,把出风温度设定值由高向低改变测得的。


图6 调温工况下不同出风温度冷却水用量对比
●样机用水量○串联机用水量

测试结果证明,样机可以在地下建筑最常用的热风工况下,用很少的冷却水或不用冷却水运行。这不仅大大节约了冷却水耗量,而且提高了送风温度,省掉了大功率电加热器,从而大大提高了热能利用率,避免了串联机组的热能浪费现象。

5 试用情况

经过在各种地下建筑中的使用,证实该机的优点十分明显,它解决了普通除湿机串联运行时出现的所有问题,具有总体造价低,占地面积小、辅助工程量小、安装便捷等优点。操控极其容易,实现了“一键开机”全自动运行,能可靠地保证地下建筑的环境质量。特别是其独有的随负荷变化自动调载功能更具有重大的节能意义。该机不仅适用于地下建筑,在其他需要全恒露点兼恒温的工业及医疗领域也具有广泛的应用价值。

感谢作者:林来豫 庞宪卿 赵永顺 连九勇 易新文 大力支持 如需转载请注明来源

参考文献

1 赵荣义.简明空调设计手册. 北京: 中国建筑工业出版社, 1998

2 陈沛霖.空调与制冷技术手册. 上海:同济大学出版社,1990

作者简介

林来豫.男,1951年7月生,高级工程师,地址:河南省洛阳市96531部队12分队

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