孫慶和，蔣富冬，李亞力，李澤均

（中國工程物理研究院材料研究所 四川江油 621908）

冬季自然風(fēng)冷替代制冷機(jī)組運(yùn)行的改造實(shí)踐

孫慶和，蔣富冬，李亞力，李澤均

（中國工程物理研究院材料研究所 四川江油 621908）

根據(jù)暖通設(shè)備節(jié)能減排的改造原理，對(duì)表面冷卻器換熱性與制冷機(jī)組供冷的功耗和運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析；結(jié)合冷凍吸附組合式除濕機(jī)組熱負(fù)荷特點(diǎn)、本地區(qū)氣候條件、相關(guān)資料，設(shè)計(jì)改造了一套冬季風(fēng)冷節(jié)能設(shè)備，且分析了冬季風(fēng)冷表冷器替代制冷機(jī)組運(yùn)行的節(jié)能前景。

除濕機(jī)；空調(diào)；制冷；節(jié)能；改造

1 引言

節(jié)能減排已成為一項(xiàng)基本國策，暖通空調(diào)設(shè)備能耗占我所科研生產(chǎn)能耗比例約為55%-65%，相關(guān)節(jié)能減排工作勢(shì)在必行[1-2]。我們以如何利用自然環(huán)境冷、熱能源，取得節(jié)能減排效果的技術(shù)、方法為主要的節(jié)能發(fā)展方向，對(duì)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行了節(jié)能改造。通過利用冬季冷風(fēng)進(jìn)行設(shè)備改造，既滿足了工作生產(chǎn)所需環(huán)境要求，又取得了較好節(jié)能減排效果。

2 地區(qū)氣候條件分析

本地區(qū)的年平均氣溫為17℃，根據(jù)相關(guān)資料和設(shè)備性能的分析，在10月下旬到4月上旬室外溫度低于18℃時(shí)，環(huán)境適合于自然風(fēng)冷卻冷凍循環(huán)水的要求。

3 工作系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)分析

本工作區(qū)域所需環(huán)境氣溫為22±2℃，相對(duì)濕度10%以下，為此安裝了冷凍吸附組合式除濕機(jī)組空氣處理系統(tǒng)。由于新風(fēng)空氣經(jīng)過除濕機(jī)組除濕轉(zhuǎn)輪后溫度達(dá)到32±2℃，在冬季低溫環(huán)境的狀態(tài)下，系統(tǒng)仍需使用制冷機(jī)組為高溫空氣提供冷量進(jìn)行降溫，使處理空氣達(dá)到使用要求。為解決以上問題，并達(dá)到降低系統(tǒng)能耗的目的，對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)改造。

4 改造及操作方案

現(xiàn)利用該區(qū)域的60000立方米/小時(shí)組合式空調(diào)機(jī)組，重新制造安裝一臺(tái)熱交換器（表冷器），加裝于空調(diào)機(jī)組的進(jìn)風(fēng)段，利用冬季低溫空氣為熱交換器中的循環(huán)冷凍水提供冷量[3]，此冷凍水最終將達(dá)到冷卻低濕機(jī)組轉(zhuǎn)輪后的高溫空氣（32 ±2℃）的目的。

改造后，冬季可以停止運(yùn)行相關(guān)冷水機(jī)組的主要耗能部件，只利用冬季冷風(fēng)冷卻系統(tǒng)冷凍水，提供冷量。整個(gè)過程只需運(yùn)行11Kw的冷凍水泵為系統(tǒng)提供循環(huán)壓力，降低了設(shè)備能耗，并能延長壓縮機(jī)等部件的使用壽命。

60000立方米/小時(shí)空調(diào)機(jī)組新增表冷進(jìn)出水口與冷凍吸附組合除濕機(jī)組表冷器的回水管路相連。系統(tǒng)改造原理如圖1所示，夏季系統(tǒng)工作時(shí)，關(guān)閉閥門1、2，打開閥門3，以及冷凍吸附組合除濕機(jī)組表冷器的閥門4、5，形成2個(gè)單獨(dú)工作的系統(tǒng)。冬季工作時(shí)，改造設(shè)備只需運(yùn)行冷凍水循環(huán)水泵，開啟閥門1、2，關(guān)閉閥門3和除濕轉(zhuǎn)輪前的表冷器閥門4、5，使新增表冷器和冷凍吸附組合除濕機(jī)組后端表冷器相連接。利用風(fēng)冷降低新增表冷器處的循環(huán)冷凍水水溫，使冷凍吸附組合除濕機(jī)組表冷器具備足夠的冷量，對(duì)高溫空氣進(jìn)行降溫，達(dá)到為服務(wù)工號(hào)提供穩(wěn)定溫濕度保障的作用。

圖1 系統(tǒng)改造原理圖

5 改造后系統(tǒng)性能效果分析

改造前冬季W(wǎng)CFX12A0制冷機(jī)組保持運(yùn)行，其主要設(shè)備能耗分別為：全封閉式螺桿壓縮機(jī)110Kw，冷卻塔風(fēng)機(jī)5Kw，冷卻水泵5.5Kw，冷凍水泵11Kw，每小時(shí)耗能為131.5K，據(jù)工作人員統(tǒng)計(jì)，螺桿壓縮機(jī)、冷卻塔風(fēng)機(jī)冬季每天運(yùn)行時(shí)間約為6小時(shí)，冷卻水泵、冷凍水泵每天運(yùn)行24小時(shí)。 每年10月中旬到4月中旬接近6個(gè)月的低溫時(shí)間內(nèi)，設(shè)備運(yùn)行耗能約為195480Kw。

改造后，在10月中旬到4月中旬接近6個(gè)月的低溫時(shí)間內(nèi)，只保持冷卻水泵24小時(shí)運(yùn)行，總耗能約47520Kw，改造后每年可節(jié)約148000Kw的能耗，具有較大的節(jié)能和環(huán)保效果。

表1 風(fēng)冷表冷器供冷與制冷壓縮機(jī)組供冷能耗空調(diào)參數(shù)對(duì)比表

由上表1可看出，在室外氣溫低于18℃時(shí)，采用風(fēng)冷卻表冷器提供冷量的節(jié)能手段，不僅保證了工作環(huán)境要求，將房間溫度控制在24℃以內(nèi)，濕度控制在10%以內(nèi)，又較大的降低每小時(shí)的設(shè)備運(yùn)行能耗，減少了運(yùn)行成本。

改造后的系統(tǒng)能力滿足了生產(chǎn)所需的要求，取得了較好的節(jié)能減排的效果，也減少了制冷機(jī)組使用時(shí)間，延長設(shè)備使用壽命。同時(shí)利用轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生的廢熱，提升循環(huán)回60000立方米/小時(shí)組合式空調(diào)機(jī)組新增表冷的冷凍水溫，既具有升高組合式空調(diào)機(jī)組新風(fēng)溫度，防止組合式空調(diào)機(jī)組后段表冷器冬季結(jié)冰，凍裂表冷器情況發(fā)生的作用；又起到預(yù)熱組合式空調(diào)機(jī)新風(fēng)，降低后端加熱器耗能的作用。

改造后的系統(tǒng)能滿足使用要求，又產(chǎn)生了較顯著的節(jié)能效果，并且減少設(shè)備使用時(shí)間、解決表冷器結(jié)冰凍裂設(shè)備的問題，保護(hù)設(shè)備，延長使用壽命。

6 暖通節(jié)能改造的擴(kuò)展前景

風(fēng)冷卻表冷器提供冷量的節(jié)能技術(shù)已在我所組合式空調(diào)機(jī)組和除濕機(jī)組改造中得到運(yùn)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，且該技術(shù)改造成本低、施工操作簡單，可消除冬季制冷機(jī)組的運(yùn)行問題，并起到保護(hù)設(shè)備及延長使用壽命的效果。我國大部分地區(qū)有豐富的水冷、風(fēng)冷資源，空調(diào)機(jī)組有天然的改造條件，如能合理運(yùn)用，暖通設(shè)備節(jié)能改造將在節(jié)能減排項(xiàng)目中具有廣闊的發(fā)展空間。

[1]陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調(diào)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007:56-58.

[2]呂良才. 自然風(fēng)冷式冷卻器的計(jì)算及應(yīng)用[J].節(jié)能，1998; (3):15-17.

[3]錢存存，康侍民，劉雄偉.自然風(fēng)冷卻技術(shù)在深圳市某信息機(jī)房應(yīng)用研究[J].建筑熱能通風(fēng)空調(diào)，2015;(2):93-95.

Transformation Practice on Operation of Natural Air-cooled Replacement Refrigeration Unit in Winter

Sun Qinghe, Jiang Fudong, Li Yali, Li Zejun

(Materials Research Institute of China Academy of Engineering Physics, Jiangyou 621908, China)

According to the principle of energy saving and emission reduction of HVAC equipment, the heat exchange for the surface cooler and the power consumption and operation state of cooling system are analyzed. Combined with heat load characteristics of freezing and adsorption combined dehumidifi cation unit, climatic conditions of local area and related data, a set of winter cooling energy-saving equipment is designed. And energy saving foreground about natural air-cooled replacement refrigeration unit in winter is analyzed.

dehumidifi cation machine; air conditioner; refrigeration; energy conservation; transformation

TP23

：A

10.3969/j.issn.1673-0968.2016.12.014

孫慶和（1964-），男，四川綿陽人，中級(jí)技師，研究方向?yàn)榕üこ虦貪穸日{(diào)節(jié)。