热回收型转轮复合型除湿系统的实验研究

袁 艳，欧阳惕，林创辉，万夏红

(广东申菱空调设备有限公司，广东佛山528313)

1 引言

目前空气除湿有制冷除湿、转轮除湿、溶液除湿、制冷与转轮结合的复合除湿系统［1］(本文简称转轮复合除湿系统)等。转轮复合除湿系统突出制冷除湿高露点工况下低能耗的优势和转轮低湿条件下不受露点限制的特点，近年来在国内外得到广泛应用和重视。

无论是转轮除湿还是转轮复合型除湿系统，再生能耗高仍然是此类系统的缺点之一［2］。本文立足于节省转轮再生能耗和避免转轮再生废热排放，提出了热回收型转轮复合型除湿空调系统［3－6］，该产品已经申请相关专利并获得国家实用新型专利证书。通过对不同室外进风温度下该系统的能耗进行实验测试，从而与常规转轮复合除湿系统进行比较分析，获得实际运行能耗，为此类系统的设计提供参考。

2 系统组成及原理

2.1 系统原理

该系统由前、后级制冷系统、转轮除湿和热回收系统 (板式热回收和冷凝热回收)组成。图1为带热回收型转轮复合除湿系统的原理图。新风A与经过预除湿的再生风混合得到混风点B，然后经过制冷系统进一步降温除湿，达到转轮进风前的进风点C，从此旁通部分风量作为转轮的再生近风点F，其余风量经过转轮深度除湿后达到点D，然后经过制冷系统降温达到送风状态点E;旁通的再生风经过热回收和电加热升温达到再生风状态点H，通过转轮带走湿负荷，达到排风点I，转轮的再生排风经过热回收降温和制冷系统除湿后，然后与新风A混合，以此循环。

图1 制冷与转轮复合除湿系统

2.2 与普通转轮复合除湿机对比

热回收型转轮复合除湿机与普通型 (见图2)相比，在于通过增加热回收系统，回收转轮再生排风的热量和制冷系统冷凝热，提高转轮的再生进风温度，减少电加热的功耗;其次，通过热回收平衡处理转轮再生排风的功耗，使再生排风可重复循环利用，同时取消转轮的再生排风管道，使转轮除湿机组不必考虑再生排风的排放问题，节省工程安装量。

图2 普通转轮复合型除湿机流程图

3 实验研究

3.1 实验原理

利用焓差多功能实验室分别测试6000m3/h新风量的热回收型和普通型转轮除湿机，本实验室通过国家压缩机制冷设备质量监督检验中心认证，可以模拟各种环境工况，可准确测定机组的制冷/制热量、系统压力、功率、电流、除湿量、机组进、出风干/湿球温度、机组进出口水压差、水流量、进出水温度等参数。

3.2 机组测点布置

实验装置示意图，如图3所示。

机组由制冷系统、转轮除湿系统和热回收系统组成。

其中制冷系统包括压缩机、蒸发器、水冷冷凝器、储液器、热力膨胀阀;转轮除湿系统包括除湿转轮、转轮电机、电加热器;热回收系统包括板式换热器和冷凝热回收器，风系统为离心风机和电机。

制冷系统监测吸气，排气压力，吸气、排气温度，制冷节流前、节流后温度，蒸发器前、后空气温、湿度，压缩机输入功率，压缩机电流，冷却水进、出水温度，冷却水流量。

转轮除湿系统监测转轮处理风空气温、湿度，转轮再生风进风前、后空气温、湿度，转轮输入功率、运行电流。机组测点布置分别见图4和图5。

图3 实验装置示意图

图4 制冷系统测点布置图

图5 转轮系统测点布置图

3.3 测试工况

为了对比热回收型和非热回收型转轮复合除湿机在不同干、湿球温度下的运行特性，实验测试工况如表1所示。

4 实验结果及分析

从实际测试可知，热回收型转轮复合除湿系统在5～35℃全新风进风时，总功耗 (包括水泵功耗)均低于普通转轮复合除湿机，见图6，比普通型约低6%～20%，当新风温度越低时，热回收型转轮复合除湿系统的节能优势越明显，这是因为新风温度越低，普通型除湿机所需的再生功耗越大。从图7可看出，热回收型转轮复合除湿机的再生功耗随温度变化不是很明显，约55～60kW之间，但普通型转轮复合除湿机的再生功耗与温度线性相关，约65～85kW，相同进风温度下，热回收型转轮复合除湿机再生功耗比普通型低10%以上。

表1 试验工况

图6 总功耗对比

图7 再生风加热功耗对比

图8、9是转轮复合除湿系统的前、后级制冷系统的功耗。前级制冷系统使处理风达到转轮前的进风温、湿度要求，因为转轮前的进风温、湿度会影响转轮后处理风的含湿量;后级制冷系统是为达到房间要求的温度要求，处理风经过转轮除湿后，温度会显著升高。

图8 前级制冷系统功耗

图9 后级制冷系统功耗

从图8可以看出，当进风温度≥25℃时，前级制冷系统能耗:热回收型≤普通型;当温度低于＜25℃时，前级制冷系统能耗:热回收型＞普通型;原因如下:当温度低于25℃时，新风的焓值低于再生风处理后的焓值 (热回收型复合除湿系统，是将再生排风经过热回收降温后，再经过制冷系统降温除湿，然后与新风混合)，因此，新风与再生风混合后，焓值升高，导致前级制冷系统的功耗增加。当新风温度低于8℃时，热回收型除湿机的前级制冷系统关闭;当新风温度低于12℃时，普通型复合除湿机前级制冷系统关闭。

从图9可以看出，当进风温度＞12℃时，后级制冷系统能耗:热回收型=普通型;当进风温度＜11℃时，后级制冷系统能耗:热回收型＞普通型;当11℃≤温度≤12℃时，热回收型＜普通型;原因如下:进风温度≤12℃，普通型复合除湿系统的前级制冷系统关闭，导致转轮进风前的焓值高于热回收型，因此后级处理功耗增加，但随着进风焓值的降低，转轮进风前的焓值慢慢低于热回收型，后级处理功耗也随着降低。

图10是热回收型转轮复合除湿系统中热回收量和处理转轮再生排风消耗的制冷功耗。

从图中可以看出板式热回收量随着进风温度的降低而升高，原因如下:

进风温度低，含湿量降低，即转轮再生进风的含湿量也降低，而转轮再生排风的温度随湿度的降低而升高，因此板式热回收两股气流的温差加大，热回收量也增加。冷凝热回收量随温度变化较小，约3.5～5kW，约占热回收总量的20%，再生风处理的功耗也比较稳定，约6～8kW，占热回收总量的40%。

从测试可知:仅增加板式热回收系统就可以平衡再生排风的处理功耗，因此完全可以通过增加热回收系统和再生排风的处理系统，从而减少转轮的再生排风管。

5 结论

本文通过对热回收型和普通型 (不带回收)转轮复合除湿系统进行测试，可以测出以下结论:

(1)通过增加热回收系统可以平衡掉处理再生风所需的功耗，因此完全可以实现转轮再生排风的循环利用，减少转轮再生风管，从而达到转轮除湿系统的一体化设计，节省工程量。

(2)通过增加热回收系统实现转轮再生排风的循环利用，当进风温度从5～35℃变化时，热回收型转轮除湿系统的功耗比普通型低6%～20%。

(3)热回收型转轮复合除湿系统中，通过热回收可实现系统总功耗约22%的能量回收，其中板式热回收量占总功耗的18%，冷凝热回收占4%，处理再生排风所需功耗占总功耗的8%，因此也可以仅增加板式热回收来实现再生排风的循环利用。

［1]周亚素，陈沛霖.转轮除湿复合式空调系统 ［J］.暖通空调，1999，29:64－66

［2]转轮式除湿空调研究与应用最新进展 ［J］，制冷学报，2009，30:1－8

［3]李敏华，袁艳，欧阳惕，等.带热回收功能的转轮除湿装置:中国，ZL201020608459.7［P］.2011－06－05

［4]李芳，袁艳，黄云材，等.冷凝热回收式复合型除湿机:中国，ZL201120079545.8［P］.2011－11－16

［5]原志锋，袁艳，黄云材，等.组合式除湿机:中国，ZL201120079567.4［P］.2011－10－16

［6]林来豫，庞先卿，潘展华，等.无再生排风的热回收型转轮除湿机组:中国，201120282379.1［P］.2012－05－02