热气旁通技术在全新风调温除湿机上的应用

术用于全新风调温除湿机。 热气旁通技术被广泛用于空气源冷 ( 热) 水机 组、 热泵热水器等设备上, 起到融霜的作用 。热气 旁通, 即将压缩机排出的高温高压的制冷剂气体不 经过冷凝器冷凝, 直接送入蒸发器后回到压缩机。 在这里 , 笔者将热气旁通技术 引申到全新风 调温除湿机上, 用以解 决低负荷运行时的 负荷过 高导致的送风湿度过低的 问题。如图 2 所示 , 首 先, 在普通的全新风调 温除湿机的压缩机 排气管 上分出一根旁通管连接到蒸发 器分液管前端 , 旁 通管路上安装有电磁阀和能量调节阀。当全新风 调温除湿机工作在小负荷的条 件下, 压缩 机的制 冷量已达到压缩机自身容量范 围的最小值时 , 开 启热气旁通路电磁阀 , 热气旁通能量调节 阀则根 据所测得的送风湿度控制自身的开度以精确地调 节进入蒸发器的热气量。将热气旁通到蒸发器的
温除湿机上以解决机组的小负荷运行问题, 并比较运用热气旁通技术的全新风调温除湿机和普通全 新风调 温除湿机在各环境工况下的性能, 进一步指出热气旁通技术的应用可将全新风除湿机的工作环境温 度范围 向低温区域拓展。 关键词 热气旁通; 全新风调温除湿机; 热气旁通调节阀; 低温工况; 低负荷运行
Application of hot gas by pass technology into fresh air temperature regulation type dehumidifier
作用是利用高温高压的制冷剂气体与低温的气液 混合态制冷剂完全混合, 稳定 其蒸发温度和蒸 发 压力, 以满足负荷要求, 提供满足温湿度要求的新 鲜空气。由于 这种 方法 稳定的 是机 组的 蒸发 压 力 , 故不会对压缩机造成任何影响。 但是 , 将热气旁通到蒸发器必须要注意旁 通 量的控制, 旁通量过大一方面会导致制冷量偏低 , 造成送风湿度过高, 另一方面 会影响到压缩机 的 性能。这主要是由于压缩机此时的工作负荷已经 是其自身最小负荷, 若旁通过多则造成回油困难。 在环境温度不断下 降的情况下, 机组根据 负 荷情况 , 不断调节热气旁通 量, 稳定 蒸发压力 , 以 满足送风温湿度条件。因此, 全新风调温除湿 机 的工作环境温度可向更低温度拓展。对于全新风 调温除湿机, GB/ T 20109 2006 全新风除湿机 规定工作环境温度范围为 15~ 43 , 但全新风调 温除湿机采用热气旁通技术稳定 蒸发压力后 , 工 作环境温度可以低于 15 。 热气旁通技术解决低负荷运行是利用将未冷 凝的高压制冷剂气体与蒸发器内节流后的制冷剂 混合, 再进入蒸发器, 使得蒸发器内的制冷剂温度 和压力产生变化, 以达到控制 蒸发器后出风露 点 温度的特点。这样的应用可以弥补压缩机的低负 荷调节的缺陷, 并且热气旁通 技术在许多领域 都 已经应用, 是相当 成熟的技术。在热气旁通应 用 上 , 可以采用已有的热气旁通机械阀, 也可以采用 电子控制的热气旁通阀 , 应用上都比较精确, 能够 满足使用特点。 2 实例对比论证 笔者针对全新风调温除湿机在安装热气旁通
第11卷 第 3 期 2 0 1 1 年 6 月
REFRI GERA T ION A ND A IR 术在全新风调温除湿机上的应用
吴瑾1)
1)
张建珍2)
2)
( 泰豪科技股份有限公司 )
( 江西省化学工业设计院)
摘
要
介绍全新风调温除湿机在小负荷条件下运行时遇到的问题, 提出将热气旁通技术应用在全 新风调
收稿日期: 2010 10 14 作者简介: 吴瑾, 本科, 工程师, 主要从事空调产品研究。
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冷剂气体在三通调节阀的调节下 , 根据送风温 度 要求分配给附加冷凝器 C 2 和风冷冷凝器 C 1。制 冷剂在冷凝器中冷凝后 , 进入膨胀阀节流, 再经蒸 发器 E 蒸发为低温低压的气体回到压缩机。而外 部新鲜空气首先经过蒸发器 E 降温除湿后, 被风机 强制吸入通过风冷冷凝器 C1 升温后送出。蒸发器 后温湿度传感器采集送风湿度, 送风温度传感器采 集送风温度, 再输入控制器对机组进行控制。 目前 , 全新风调温除湿机的压缩机一般采 用 半封闭螺杆式压缩机 , 受压缩机自身条件限制 , 其 调节范围为压缩机输出制冷量的 25% ~ 100 % , 当 新风负荷小于 25% , 压缩机不可调, 导致制冷量偏 高 , 相对湿度过低 , 不能满足使用要求。 对于此问题 , 现市场上的除湿机方案主要有 2
( 上接第 31 页) [ 4] N eslihan Colak, A rif H epbasli. A review of heat pump drying ( H PD) : P art 2 A pplications and perfor mance as sessments [ J] . Ener gy Co nv ersion and M anagement, 2009 , 50: 2187 2199. GB/ T 23118 2008 家用和类似用途 滚筒式洗 衣干衣
度 28 ) 运行 , 安装有热气旁通路的机组与未 安 装的机组运行状态无区别。
表 1 热气旁通在全新风除湿机上的应用比较
出风 高压/ MPa 1. 95 1. 94 1. 22 1. 22 0. 90 0. 92 0. 71 0. 90 压力 低压/ M Pa 0. 52 0. 52 0. 34 0. 34 0. 27 0. 34 0. 21 0. 34 备注 干球温度/ 湿球温度/ 干球温度/ 相对湿度/ 干球温度/ 相对湿度/ % % 35. 22 28. 12 13. 45 90. 2 42. 58 23. 2 34. 91 16. 36 16. 12 9. 98 10. 21 5. 15 5. 10 28. 08 14. 23 14. 26 8. 06 7. 99 2. 12 2. 08 13. 32 2. 60 2. 62 - 0. 88 2. 66 - 3. 85 2. 54 89. 8 88. 9 87. 6 89. 5 88. 2 89. 5 90. 1 42. 09 23. 62 23. 83 15. 72 16. 84 11. 28 15. 52 24. 3 26. 8 27. 5 28. 2 24. 7 29. 6 25. 2
进风 运行工况 标准 工况 最小负 荷工况 低温 工况 低于低 温工况 1# 机组 2# 机组 1# 机组 2# 机组 1# 机组 2# 机组 1# 机组 2# 机组 蒸发器后
低于标准规定的范围内 4 个工况点对全新风调温 除湿机进行测试 , 测试结果见表 1 。 在标准工况下 ( 进 风干球温度 35 , 湿球 温
第3期
吴瑾 等: 热气旁通技术在全新风调温除湿机上的应用
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图 1 全新风调温除湿机系统原理图
图 2 热气旁通技术在全新风调温除湿机上的应用
种: 一种是采用多台压缩机并联连接方式, 也可改 变可调范围, 且随压缩机台数的增多 , 可调范围逐 渐扩大; 另外一种是采用变频可调压缩机, 其调节 范围可达到 10% ~ 100% 。 压缩机 的台数增加不仅带来成本的增长 , 而 且增大了控制系统和加工工艺的复杂度。而变频 可调压缩机的投入在导致成本 明显增加的同 时, 也由于厂家目前生产的变频可调压缩机最大的制 冷量不超过 30 kW, 这么小的制冷量根本不足以 满足大容量要求 , 所以 即使采用变频可调 压缩机 也必须采用多台压缩机并联连接方式。这样又遇 到了第一种方案的问题。 1 热气旁通技术及其在全新风调温除湿机上的 应用[ 2 8] 为了解 决以上问题, 笔者提出 将热气旁通技
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路前后的情况进行试验比对 , 现将该试验机组 基
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第 11 卷
本参数列出: 除湿量: 90 kg/ h; 制冷量: 120 kW; 额定功率: 37 kW; 风量: 6 000 m3 / h; 额定最大水流量: 30 m3 / h。 试验在经过国家认可的中央空调测试中心进 行, 分别在标准工况、 最小负荷工 况、 低温 工况和
现象相同
霜层厚, 低压不断降低 未出现结霜情况, 低压稳定 霜层厚, 低压不断降低 未出现结霜情况, 低压稳定
注: 1# 机组为未安装热气旁通路的全新风调温除湿机, 2# 机组为安装有热气旁通路的全新风调温除湿机。
通过对 1# 机组和 2# 机组相同工况下运行情 况的对比 , 可以看出 : 在新风负荷大于压缩机的最 低负荷时 , 机组的运行情况基本相同 ; 当新风负荷 小于压缩机的最低负荷时 , 也就是处于小 负荷的 情况下, 未安装热气旁 通路的全新风调温 除湿机 的蒸发温度偏低 , 而安 装了热气旁通路的 全新风 除湿机的蒸发温度可以等同于最小负荷工况的蒸 发温度。热气旁通技术的应用稳定了机组的蒸发 温度 , 拓宽了全新风调温除湿机的工作温度范围。 3 结束语 热气旁通技术不仅可在全新风调温除湿机上 应用以解决低负荷运行的问题 , 也可以应 用在冷 水机组、 冷藏机组等一系列的空调装置上, 以解决 低负荷运行的问题。 应该注 意的是, 热气旁通技术 的应用虽然解 决了机组低负荷运行的问题 , 但是它的应 用无疑 是不节能的。在 新风负荷小的情 况下, 热 气旁通 路将压缩机的多余气量旁通到蒸发器侧以稳定蒸 发温度, 但压缩机本身的排气量并没有降低, 所以 耗电功率并不能减 小。也就是说 , 机组提 供的制 冷量更少 , 耗电功率却不变 , 所以 COP 降低。但
Wu Jin 1)
1) 2)
Zhang Jianzhen 2)
( T ellhow Sci t ech Co., Lt d.) ( Jiang xi P rov incial Resear ch & Design Inst it ut e o f Chemistr y Indust ry)
ABSTRACT Intr oduces the problem s about t he f resh air t emper at ure regulation t y pe dehumidif ier under low lo ad, and put s f orw ard t he applicat ion of hot gas by pass t echnolo gy into t he dehum idifier to r esolve t he pr oblem about r unning under low load. Co nt rasts t he perf orm ance o f t he co mmon f resh air t em perat ur e r eg ulat ion t ype dehumidif ier and the unit w hich adopts t he hot gas by pass technolog y, f or f ur ther, put s f orw ard the applica t ion of hot g as by pass t echnolo gy co uld ex tend the operation range of low temperature. KEY WORDS hot g as by pass; f resh air t emperat ur e regulat ion t ype dehumidif ier ; hot g as by pass reg ulat ion valve; low t em perat ure condit ion; low load operat ion 目前 , 除湿设备已越来越广泛地应用于烟草、 石化、 精密仪器、 药品、 食品 生产、 国防工程、 人防 工程及地下工程等行业。一些特殊行业由于不能 采用回风循环, 而需要送入温度、 湿度稳定的新鲜 空气 , 全新风调温除湿机应运而生 。 全新风调温除湿机是将外部的新鲜空气进行降 湿调温处理, 达到用户所设要求后送入特定空间的 一种除湿设备。其特点是: 对外部空气进行降温除 湿, 而外部空气具有随季节温度湿度变化范围广的 特点, 所以全新风调温除湿机必须满足进风空气温 湿度变化广的特点。但是, 由于压缩机的限制, 在 小负荷的情况下 , 不能提供满足需要的空气。 全新风调温除湿机的原理如图 1 所示。全新 风调温除湿机工作时 , 压缩机排出高温高 压的制