高温双冷源热泵热回收机在温湿度独立系统的应用

吕 智 程 权

(1.广东浩特普尔空调有限公司，广东 佛山 528225； 2.山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

高温双冷源热泵热回收机在温湿度独立系统的应用

吕 智1程 权2

(1.广东浩特普尔空调有限公司，广东 佛山 528225； 2.山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

介绍了高温冷水的双冷源热泵全热回收新风空调工作原理及适合温湿度独立控制系统的应用，测试了机组出风状态所能达到的含湿量及能效比，通过排风能量全热回收及热泵冷凝热回收技术与系统16 ℃～19 ℃高温冷水的综合应用，计算了机组的节能潜力。

温湿度独立控制系统，双冷源，全热回收，热泵

温湿度独立控制空调系统作为一种全新风系统设备，能避免回风对建筑环境安全的潜在威胁以及因回风交叉污染造成传染性疾病传播的可能。其中新风采用低温送风方式，承担空调房间的全部湿负荷，使室内末端装置实现干工况运行，避免室内凝水滋生细菌，污染空调环境。温湿度独立控制空调系统在防止病毒、细菌扩散方面具有其他空调系统无法比拟的优越性[1-3]，逐渐受到人们的重视，成为一项实现建筑环境安全性和健康性目标的有利措施。

目前温湿度独立控制空调系统大部分应用于16 ℃～19 ℃高温冷水机组+深度除湿新风空调[4-6]。新风机组不但承担了新风全部湿负荷，还包括了室内全部湿负荷及部分显热负荷，由此可见，高温冷水的双冷源热泵全热回收新风空调的除湿效果对温湿度独立控制空调系统的成功应用起着关键的作用。

1 系统原理及运行模式

高温冷水的双冷源热泵全热回收新风空调应用了排风能量全热回收及热泵冷凝热回收两项具有自主知识产权技术研发，其系统原理图如图1所示。

1.1 夏季高温高湿室外空气处理过程

高温潮湿的室外新风依次经过全热回收器12及高温冷水盘管11、蒸发器4、冷凝热回收器5，新风被全热回收器12预冷及高温冷水盘管11冷却除湿后，再经过蒸发器4进一步降温除湿，然后经过冷凝热回收器5升温后送入室内。室内排风分别经过全热回收器12后再经过冷凝器2排出室外；排风经过全热回收器12与新风进行全热交换，有助于新风预冷；室内的低温排风有助于冷却冷凝器2以增强其散热能力，及降低耗电量提高能效比。全热回收器12、高温冷水盘管11、蒸发器4及冷凝热回收器5串联使用，有助于降低新风含湿量及调节新风出风温度，提高机组能效比及热交换效率。

1.2 冬季低温干燥空气处理过程

当室外空气为低温干燥空气时，开启压缩机1，通过四通阀10换向实现蒸发器和冷凝器的相互转换。室外干燥、低温的新风依次经过全热回收器12及冷凝器4，被全热回收器12预热及冷凝器4加热后送入室内,冷凝器4的排热量用于加热新风。室内高温高湿空气分别通过全热回收器12，再经过蒸发器2，降温后被排出室外；电磁阀8开启，电磁阀7关闭，冷凝热回收器5不工作。

2 新风机组实验测试

在新风机组实际运行过程中，新风与排风先进行全热交换，对经过全热交换器的新风入口及出口的温湿度进行测试，以确定全热回收器的热回收效率；然后确定经过高温冷水盘管后的空气状态，再通过温湿度独立控制空调系统要求新风的含湿量，确定直接蒸发器的冷量，最后以要求的出风温度18确定冷凝热回收量。

全热回收器的效率及回收冷量的测量与计算。考虑到新风的高能耗及室内排风的低焓值，对二者进行能量交换，以降低新风机组对新风处理的能耗，达到节能目的。

由能量平衡式：

m1(h1-h2)=m2(h4-h3)

(1)

及质量平衡式：

m1(d1-d2)=m2(d4-d3)

(2)

m=vSρ

(3)

其中，m为质量流量；h为空气焓；d为空气含湿量；v为空气流速；S为通道面积；ρ为空气密度，1.2 kg/m3。

新风机风量为1 150 m3/h时，测量得新风入口，室内空气及设备各部位状态参数见表1。

表1 室内空气及设备各部位状态参数

通过全热交换效率式：

(4)

及全热回收冷量式：

Q=m(h1-h2)

(5)

全热交换器新风出口状态点参数计算：

(6)

(7)

得出夏季全热交换效率ηh=52%，显热交换效率ηt=64%。

计算全热交换器回收冷量：

Q1=1 150×1.2×(h2-h3)/3 600=6.5 kW。

表冷器制冷量：

Q2=1 150×1.2×(h2-h4)/3 600=7.2 kW。

蒸发器制冷量：

Q3=1 150×1.2×(h4-h5)/3 600=8 kW。

压缩机冷凝热回收升温热量：

Q4=1 150×1.2×(h6-h5)/3 600=2.26 kW。

压缩机输入功率Q5：1.63 kW。

压缩机EER=4.9。

3 方案比较

高温冷水机组+高温冷水的双冷源热泵全热回收新风空调的温湿度独立控制系统与常规中央空调冷水机系统的方案比较。

以10 000 m2办公场所为例，常规中央空调冷水机系统采用7 ℃/12 ℃冷冻水(方案1)，末端负荷为50 W/m2，1次换气；高温冷水机组+高温冷水的双冷源热泵全热回收新风空调的温湿度独立控制系统采用16 ℃/19 ℃高温冷冻水(方案2)，末端负荷为80 W/m2，1次换气。

两种方案的计算参数及结果如表2所示。

表2 10 000 m2办公场所空调系统计算参数及结果

由此可见，基于高温冷水的双冷源热泵全热回收新风空调在温湿度独立控制系统只是常规中央空调冷水机系统耗电量的140.8/246=57.23%。

4 结语

1)双冷源热泵全热回收新风空调由于回收低温排风冷量，利用低温排风冷却制冷系统冷凝器，升温除湿利用冷凝器排放废热进行除湿，压缩机EER达到4.9，空调系统能效大幅提高。

2)高温冷水机组+高温冷水双冷源热泵全热回收新风的中央空调系统只是常规中央空调耗电量的57.23%左右，节能效果明显。

[1] 殷 平.室内环境的安全性和独立新风系统[J].暖通空调,2003(3)：13-15.

[2] 左远志,杨晓西,丁 静.转轮除湿与单元式空调机相结合的空气处理系统[J].建筑科学,2008(6)：34-36.

[3] 刘拴强,刘晓华,江 亿.温湿度独立控制空调系统中独立新风系统的研究(1):湿负荷计算[J].暖通空调,2010(1)：18-19.

[4] 张海强,刘晓华,江 亿.温湿度独立控制空调系统和常规空调系统的性能比较[J].暖通空调,2011(1)：21-24.

[5] 贾 磊,张秀平,田旭东,等.温湿度独立控制空调系统关键设备的研究进展[J].流体机械,2011(4)：27-29.

[6] 田旭东,史 敏,周建诚,等.温湿度独立控制空调系统中冷水设计温差的选取探讨[J].流体机械,2008(12)：32-34.

High temperature double cold heat source heat pump heat recovery conditioning in the application of the temperature and humidity independent control system

Lv Zhi1Cheng Quan2

(1.GuangdongHead-PowerAirConditioninglimitedCompany,Foshan528225,China; 2.ShanxiArchiteeturalDesignandResearchInstitute,Taiyuan030013,China)

Introduces the double cold heat cold water source heat pump heat recovery air conditioning work principle and suitable for the application of temperature and humidity independent control system, tested the unit state can achieve the wind out of moisture content and can effect comparing, through the full heat recovery and exhaust air energy heat pump condensing heat recovery technology with 16 ℃～19 ℃ high temperature cooling water system of integrated application, calculation of the unit energy-saving potential.

temperature and humidity independent control system, double cold source, all the heat recovery, heat pump

1009-6825(2017)20-0132-02

2017-04-20

吕 智(1972- )，男，工程师； 程 权(1976- )，男，高级工程师

TU821

A