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        雙冷源新風(fēng)機(jī)組的實(shí)現(xiàn)方式與發(fā)展之路展望

        2020-07-24 06:01:14趙紅梅
        冶金動(dòng)力 2020年6期
        關(guān)鍵詞:冷源冷凝水新風(fēng)

        趙紅梅

        (江蘇致遠(yuǎn)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(zhì)量的提高,對新風(fēng)的需求越來越多,對其品質(zhì)處理要求也越來越高,加上日益增長的能源危機(jī),迫使技術(shù)人員在不斷滿足人們對高品質(zhì)新風(fēng)需求的同時(shí),更關(guān)注節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)。

        溫濕度獨(dú)立調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)作為新型的空調(diào)節(jié)能解決方案,正在不斷地被采納;新風(fēng)主要是以承擔(dān)室內(nèi)全部濕負(fù)荷和部分顯熱負(fù)荷出現(xiàn)的。傳統(tǒng)新風(fēng)機(jī)組不能滿足上述要求;溶液新風(fēng)除濕機(jī)需要在有廢熱可利用的條件下應(yīng)用才能節(jié)能,且體積大、易腐蝕和存在帶液等問題。雙冷源新風(fēng)機(jī)組利用兩種不同的工作溫度對新風(fēng)進(jìn)行除濕、降溫處理,可以充分實(shí)現(xiàn)能源的梯級利用,并實(shí)現(xiàn)對新風(fēng)溫度、濕度的精確控制。目前深度除濕新風(fēng)機(jī)組剛剛興起,還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),其實(shí)現(xiàn)的形式呈多樣化,且在實(shí)現(xiàn)能源階梯化利用的同時(shí),尋求著新風(fēng)機(jī)組更大的節(jié)能,如:回收回風(fēng)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(jié)能,無源回收裝置等。

        2 方案分析

        雙冷源新風(fēng)機(jī)組需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)是:1)送風(fēng)露點(diǎn)溫度≤10 ℃;2)避免送風(fēng)結(jié)露,送風(fēng)溫度不能過低,溫度以16~18 ℃為宜。下面根據(jù)節(jié)能實(shí)現(xiàn)手段不同,例舉幾種實(shí)施方案,分析其優(yōu)劣,以此為基礎(chǔ),尋求更佳解決方案。

        2.1 方案1

        如圖1 所示:本方案對新風(fēng)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(shí)現(xiàn)深度除濕的目的,再通過回用高溫冷凍水的回水對新風(fēng)進(jìn)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(dá)到設(shè)定目標(biāo),要看水溫的高低,對于冷水機(jī)組,低溫水一般為7~12 ℃,處理到露點(diǎn)溫度10 ℃以下比較困難;2)系統(tǒng)內(nèi)只有水表冷器,結(jié)構(gòu)比較簡單,易于控制;3)在計(jì)算能效時(shí)需要綜合考慮兩級水源機(jī)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(gè)節(jié)能點(diǎn);5)本方案沒有回收回風(fēng)能量和冷凝水能量,節(jié)能不充分。

        2.2 方案2

        如圖2 所示,本方案對新風(fēng)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(fā)器降溫除濕,來實(shí)現(xiàn)深度除濕的目的,再通過其配置的直膨系統(tǒng)的冷凝器對新風(fēng)進(jìn)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(dá)到設(shè)定目標(biāo),要看蒸發(fā)器的處理能力,蒸發(fā)溫度在2~5 ℃間是合適的,處理到露點(diǎn)溫度10 ℃以下可行;2)對于采用冷凝器來再熱處理,出風(fēng)溫度容易高于18 ℃,造成新風(fēng)增加空調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷;3)同樣的在計(jì)算能效時(shí)需要綜合考慮高溫水源機(jī)組和輸送的水泵功耗;4)但本方案沒有回收回風(fēng)能量和冷凝水能量,利用冷凝熱回收的同時(shí)又增加了系統(tǒng)熱負(fù)荷。

        2.3 方案3

        如圖3所示,本方案新、回風(fēng)口處采用了板式熱回收,回風(fēng)能量可為新風(fēng)所用,降低系統(tǒng)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(fā)器降溫除濕,來實(shí)現(xiàn)深度除濕的目的,再通過回用高溫冷凍水的回水對新風(fēng)進(jìn)行再熱處理,其中直膨系統(tǒng)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(gè)升溫一個(gè)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(diǎn)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(fēng)進(jìn)行再熱處理,可以滿足出風(fēng)溫度在16~18 ℃,降低了其回水的能量消耗;3)回風(fēng)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(tǒng)復(fù)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(fā)器降溫除濕,來實(shí)現(xiàn)深度除濕的目的,再通過其配置的直膨系統(tǒng)的冷凝器對新風(fēng)進(jìn)行再熱處理。其配置的直膨系統(tǒng)一分為二,一個(gè)系統(tǒng)冷凝熱為風(fēng)冷+蒸發(fā)冷型,在回風(fēng)側(cè),一個(gè)系統(tǒng)為風(fēng)冷冷凝型,在新風(fēng)側(cè)。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(diǎn)溫度10 ℃以下可行;2)通過配置合適的壓縮機(jī)產(chǎn)生冷凝熱對新風(fēng)進(jìn)行再熱處理,可以滿足出風(fēng)溫度在16~18 ℃;3)回風(fēng)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(shù)相對成熟。本方案相對而言考慮比較全面。需要進(jìn)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(chǎn)自銷;但會增加風(fēng)系統(tǒng)阻力,冬季對系統(tǒng)也會產(chǎn)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(fā)器降溫除濕,來實(shí)現(xiàn)深度除濕的目的,再通過其配置的直膨系統(tǒng)的冷凝器對新風(fēng)進(jìn)行再熱處理。其配置的直膨系統(tǒng)冷凝熱分為兩部分,一部分位于回風(fēng)側(cè),為風(fēng)冷+蒸發(fā)冷型,一部分位于送風(fēng)側(cè),且附有風(fēng)閥調(diào)控手段(送風(fēng)的一部分通過低溫空氣流量調(diào)節(jié)閥,另一部分通過再熱空氣流量調(diào)節(jié)閥后,再進(jìn)入再熱冷凝器進(jìn)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(diǎn)溫度10 ℃以下可行;2)通過控制再熱風(fēng)量和制冷系統(tǒng)產(chǎn)生冷凝熱對新風(fēng)進(jìn)行再熱處理,可以滿足出風(fēng)溫度在16~18 ℃,但由于冷凝熱經(jīng)多重處理,彼此間相互制約,控制難度大;3)回風(fēng)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(fēng)系統(tǒng)閥門的控制精度要求高,同時(shí)還需進(jìn)一步探討冷凝水如何以合理的能耗加以利用。

        3 結(jié)論

        綜合以上幾種方案,對于雙冷源新風(fēng)機(jī)組,機(jī)組的節(jié)能方向主要有1)回風(fēng)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(jié)果的穩(wěn)定性及是否會帶來其他不利影響進(jìn)行綜合評價(jià)。另外對于雙冷源新風(fēng)機(jī)組,若想達(dá)到理想的運(yùn)行效果,還必須要全面考慮一年四季的穩(wěn)定運(yùn)行,而非單獨(dú)滿足某個(gè)季節(jié)的需求;當(dāng)然對于高溫高濕的夏季最不利工況時(shí) 對深度穩(wěn)定的除濕效果的追求是必然的。根據(jù)前期對各方案的比較來看,方案4 是比較全面的一個(gè)方案。

        本文就雙冷源新風(fēng)機(jī)組目前處理方式和自身節(jié)能措施進(jìn)行了方案匯總和羅列分析,指出了雙冷源新風(fēng)機(jī)組中可以采用的各種節(jié)能形式,明確了節(jié)能利用的能量的有限性,如何最大限度在滿足目標(biāo)要求的前提下穩(wěn)定回收能量,是方案優(yōu)劣的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

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