风冷热泵热回收机组的一种创新应用

王 坚

约克广州空调冷冻设备有限公司 广东 清远 511685

1 前言

自21世纪以来,节能减排就是各个国家共同关注的全球化热点,而据各种统计数据说明,暖通空调系统消耗的能源占了建筑能源的一半。而且随着世界经济不断发展,人们的生活水平也得到了提高。人均对于能源的消耗量也在不断提高。空调已经成为现代生活中不可或缺的,为了实现节能,空调行业也在不断创新,寻找节约能源的方案。不仅在产品上创新,在工程应用中也需要创新,本文介绍的就是节能产品风冷热泵热回收机组一种新场合的创新应用。

此种产品是在风冷冷水(热泵)机组基础上开发的热回收机型,该机型在制取空调冷水的同时可以回收冷凝侧的热量,用于制热水。通常热水用于生活中。在同时需要空调制冷和制热水的场合具有非常好的节能效果,例如酒店,学校等。本文介绍的创新应用是利用风冷热泵热回收机型可以同时产出冷水和热水的功能,来实现仓库温、湿度的控制。相对仓库传统温、湿度方案,这种应用可显著节能,接下来分别进行介绍。

2 传统方案

应用的场合是对温、湿度有控制要求,但又不是很高精度的仓库等,例如某类食品储存的仓库,要求温度全年控制在22±2℃、湿度60%以下。在传统的空调方案中,一般会选用恒温恒湿机组(主)+除湿机(辅)。恒温恒湿机组原理示意见图1：

图1 恒温恒湿机原理示意图

恒温恒湿机组通过制冷系统的室内蒸发器,电加热,加湿器组合作用来控制出风温、湿度。除湿机则是利用一个空调系统中的蒸发器和冷凝器实现降湿升温功能,从而实现低相对湿度的送风功能。

根据温、湿的高低可以把实际工况分为四种,以下分别介绍四种工况下,机组的运行方式。

低温高湿工况,需要降湿和升温,这时则会优先开除湿机组,因为除湿机只是辅助设备,配备的容量肯定小,是无法组满足整个仓库的温、湿度控制要求的。主机恒温恒湿机组必须开启制冷来进行除湿,这时为了补偿制冷带来的降温需要开启恒温恒湿机组的电加热进行补偿。

高温高湿工况,开启恒温恒湿机组降温同时降湿,如果是湿度负荷大则辅以除湿机。

高温低湿工况,开启恒温恒湿机组降温就可以。

低温低湿工况,只需要加热功能,如果恒温恒湿机组制冷系统是热泵型,可以采用恒温恒湿机组的制热功能保证室内温度。如果恒温恒湿机组制冷系统是单冷型,则需要开启电加热升温。

3 热回收机型节能方案

针对以上应用场合,采用风冷热泵热回收机组配空气处理机(主)+除湿机(辅)

的方案,其中风冷热泵热回收机组配空气处理机原理示意见图2：

图2 风冷热泵热回收机组配空气处理机原理示意图

利用空气处理机的冷热水盘管实现温、湿度控制,图2中冷水电动阀和热水电动阀对于室内温、湿度的控制起重要作用。由PLC(可编程逻辑控制器)根据室内温、湿度采样值进行控制。

同样根据温、湿的高低的四种实际工况进行原理介绍。

低温高湿工况,需要降湿升温,在这种新型方案下,可以不需优先开除湿机组,先开启风冷热泵热回收机组和空气处理机组,由于热回收机组一般会有多个制冷系统,机组可以根据设定的水温自动选择制冷模式或制热水模式还是制冷同时制热水模式。只有当湿度负荷很大,风冷热泵热回收机组和空气处理机组无法满足要求时,才需要开启除湿机。

高温高湿工况,开启风冷热泵热回收机组和空气处理机组降温同时降湿,这时风冷热泵机组可以只运行制冷模式,如果湿负荷偏大,则可以开启热回收模式,实现除湿机的功能,如果仍然湿度接近控制目标,存在湿度超标的风险时,则启用除湿机。

高温低湿工况,开启风冷热泵热回收机组和空气处理机组就可以。

低温低湿工况,只需要加热功能,可以采用风冷热泵热回收机组的制热和制热水功能保证室内温度。

4 工程案例

东莞市某快递行业公司仓储基地,面积约1600m2,用于储存食品。选用两台风冷热泵热回收机组,室内采用3台冷热立式空气处理机组,同时配置3台5KG 除湿机。

实际运用中,机组能耗远低于传统恒温恒湿机组+除湿机的方案。节能性能显著,为客户节约了可观运行成本。所以在工程竞标中明显显示其优势。也得以在客户多个工程推广实施。

针对此工程案例,以温度16℃,湿度80%工况空气处理过程来说明其节能性,单台空气处理机组空气循环量13500m3/h,因为要降湿升温,调节制冷能力58k W,制热能力72k W。根据计算可以得出各空气点的状态,查空气焓湿图[1]

可得到各状态点的温、湿度等参数。这个过程中,空气经冷水盘管降温后,达到温度9℃,湿度98%状态点,然后升温到送风温度24.6℃,湿度36%状态点。如果采用电加热,当电加热转化率95%时,能耗75.78k W,而采用热回收机组,这些能量全部是免费回收的。因此一台机组一小时就可省电75.78度电。假设一天机组12小时在运行,则3台机组一天就可省电2728.1度。

5 结论

从以上原理介绍、分析和实际工程案例可以得到如下结论：对于此类温、湿度控制要求的场合,在低温低湿和高温低温的工况下,风冷热泵热回收机型热回收的能量替代了恒温恒湿机组的电加热能量,因此可大幅度减少能耗。在高温高湿的工况下,可以减少除湿机的应用,减少因降湿而导致温度过低,然后又需升温的耗能。此工程应用也启发我们,一种节能产品,除常用场合节能使用外,也可在工程应用场合进行创新。