3 全無級(jí)調(diào)載除濕機(jī)樣機(jī)設(shè)計(jì)方案
3.1 樣機(jī)基本參數(shù)
3.1.1 處理量6000m3/h；
3.1.2 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)風(fēng)狀態(tài)tg=35℃，ts=28℃ ；
3.1.3 蒸發(fā)器后露點(diǎn)溫度12.7℃±1℃；（可在12.7℃～20℃范圍內(nèi)根據(jù)需要任意設(shè)定，進(jìn)風(fēng)溫度較低時(shí)最低可調(diào)至8℃）
3.1.4 出風(fēng)溫度13～36℃±1.5℃（壓縮機(jī)減載時(shí)出風(fēng)溫度上限相應(yīng)降低）；
3.1.5 除濕量最大90kg/h；
3.1.6 壓縮機(jī)功率30kW；
3.1.7 壓縮機(jī)工質(zhì)R22；
3.1.8 外形尺寸1900×1500×1800，重量1500kg。
3.2 樣機(jī)的制冷循環(huán)流程設(shè)計(jì)
樣機(jī)的制冷循環(huán)流程原理如圖3所示。
3.3 樣機(jī)換熱器選擇
圖3樣機(jī)流程原理圖
1.半封閉雙螺桿壓縮機(jī)2.蒸發(fā)器3.風(fēng)冷冷凝器 4.水冷冷凝器
5.膨脹閥6.膨脹閥溫包7.分液器8.貯液器 9.電動(dòng)調(diào)節(jié)閥
10.控制器11.出風(fēng)溫度傳感器12.露點(diǎn)溫度傳感器13.電磁閥
14.電磁閥１15.電磁閥２16.單向閥17.過濾器 18.冷凝壓力表
19.蒸發(fā)壓力表20.高壓繼電器21.低壓繼電器22.制冷劑注入口
23.水封彎24.擋水板 25.風(fēng)機(jī)（機(jī)外）26.Y型過濾器
3.3.1 蒸發(fā)器采用紫銅套親水膜翅片式；
3.3.2 與普通除濕機(jī)相比，全除濕機(jī)的蒸發(fā)器和風(fēng)冷冷凝器由于過風(fēng)量小，風(fēng)速低，造成外表面換熱系數(shù)比常規(guī)小，因而總傳熱系數(shù)變小，換熱強(qiáng)度降低。為了加大換熱面積以得到足夠的換熱量。蒸發(fā)器和風(fēng)冷冷凝器都采用了容積可自動(dòng)調(diào)節(jié)的多級(jí)形式。
3.3.3 水冷冷凝器選擇不銹鋼板式換熱器
3.4 樣機(jī)控制方式
3.4.1 全機(jī)采用可編程控制器(PLC)控制，有遠(yuǎn)程通訊接口，可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制。
3.4.2 露點(diǎn)溫度傳感器設(shè)在蒸發(fā)器后（見圖3）。開機(jī)前先根據(jù)季節(jié)及洞庫內(nèi)溫度在觸摸液晶顯示器上設(shè)定欲控制的露點(diǎn)溫度，開機(jī)后，控制器將不斷根據(jù)露點(diǎn)溫度傳熱器測(cè)得的實(shí)際露點(diǎn)溫度與設(shè)定值比較，以PID方式發(fā)出調(diào)載指令控制壓縮機(jī)的制冷量，使之與動(dòng)態(tài)的負(fù)荷相匹配，自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行。
3.4.3 采用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制冷卻水量的方式改變水冷和風(fēng)冷冷凝器的換熱量比例，實(shí)現(xiàn)出風(fēng)溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)。
3.5 樣機(jī)壓縮機(jī)選擇
選擇半封閉雙螺桿無級(jí)容調(diào)壓縮機(jī)，能量調(diào)節(jié)范圍為25%～100%；輸出功率30kW，該壓縮機(jī)具有雙重殼體結(jié)構(gòu)，振動(dòng)小、噪聲低、能效比高。
3.6 膨脹閥選擇
采用外平衡式膨脹閥多級(jí)分控，或采用電子膨脹閥。
4 樣機(jī)測(cè)試及檢驗(yàn)結(jié)果
全無級(jí)調(diào)載除濕機(jī)樣機(jī)在試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行了各項(xiàng)性能測(cè)試及節(jié)能效果測(cè)試，并通過了國家制冷設(shè)備檢驗(yàn)中心的檢驗(yàn)。
4.1 基本性能測(cè)試
4.1.1 在標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)風(fēng)狀態(tài)下,出風(fēng)露點(diǎn)控制范圍為10～20℃, 在各種進(jìn)風(fēng)狀態(tài)下出風(fēng)露點(diǎn)控制精度可穩(wěn)定在±1℃。
4.1.2 出風(fēng)調(diào)溫范圍隨進(jìn)風(fēng)狀態(tài)變化而有不同，最大達(dá)13～36℃。出風(fēng)溫度傳感器裝于機(jī)上出風(fēng)口時(shí)控溫精度為±1.5℃，裝于被調(diào)房間時(shí)控溫精度為±1℃。
4.1.3 在標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)風(fēng)狀態(tài)下除濕量為90.6 kg/h。單位輸入功率除濕量為3.55kg(h.kW)
4.1.4 經(jīng)國家制冷設(shè)備檢驗(yàn)中心的檢驗(yàn)，所檢項(xiàng)目符合Q/SLJ005-2003、 JB/T7769-1995標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。
4.2 節(jié)能效果測(cè)試
4.2.1 壓縮機(jī)調(diào)載運(yùn)行中的功率測(cè)試
圖4 不同進(jìn)風(fēng)狀態(tài)和不同出風(fēng)露點(diǎn)
溫度下實(shí)測(cè)壓縮機(jī)功率各種進(jìn)風(fēng)狀態(tài)
●tg=35℃ ts=28℃△tg=30℃ ts=25℃
□tg=26℃ ts=22℃○tg=16℃ ts=14.5℃
全無級(jí)調(diào)載除濕機(jī)運(yùn)行中有兩個(gè)因素可以決定壓縮機(jī)的實(shí)際功率，其一是出風(fēng)露點(diǎn)溫度的設(shè)定，出風(fēng)露點(diǎn)溫度設(shè)定值越低所需的制冷量越大，壓縮機(jī)功率就大；其二是狀態(tài)點(diǎn)的變化，焓值越高所需的制冷量越大，壓縮機(jī)的功率就大，圖4是在這兩種因素作用下，實(shí)測(cè)樣機(jī)壓縮機(jī)自動(dòng)調(diào)載時(shí)的功率變化情況。可以看出，在滿負(fù)荷和部分負(fù)荷下樣機(jī)壓縮機(jī)的實(shí)際功率都是很低的，與定功率的串聯(lián)機(jī)組實(shí)際功率（24～30KW）相比，節(jié)能率是很高的，平均能達(dá)到40%以上。
4.2.2 冷卻水用量測(cè)試
樣機(jī)的冷卻水用量測(cè)試，按照出風(fēng)溫度的變化可分為冷風(fēng)工況、熱風(fēng)工況和調(diào)溫工況。在冷風(fēng)工況下，樣機(jī)的冷卻水用量與串聯(lián)機(jī)基本相等，都在24 m3/h左右。而在我們最關(guān)心的地下建筑最常用的熱風(fēng)工況下（即把出風(fēng)溫度設(shè)定在36℃以上）冷卻水用量就大不相同了，從圖 5可以看出，在出風(fēng)露點(diǎn)溫度設(shè)定為12.7℃，冷卻水溫保持在30/35℃，冷凝壓力保持在1.49MPa情況下，先將進(jìn)風(fēng)狀態(tài)保持在twg=35℃；tws=28℃，可測(cè)得樣機(jī)的冷卻水用量?jī)H為6.4m3/h ，而在同樣條件下串聯(lián)機(jī)組的冷卻水用量是16.2 m3/h 。然后逐漸降低進(jìn)風(fēng)溫度，樣機(jī)會(huì)自動(dòng)調(diào)載減少制冷量，冷卻水流量也跟著減少，當(dāng)進(jìn)風(fēng)溫度降到twg=27℃；tws =22.5℃時(shí)，測(cè)得冷卻水流量降為0 m3/h ，即此時(shí)樣機(jī)可以在完全不用冷卻水的情況下運(yùn)行，而在同樣情況下，串聯(lián)機(jī)組由于上游機(jī)必須用冷卻水且不能調(diào)載，其冷卻水用量仍為16.2 m3/h 。
圖5 熱風(fēng)工況下不同進(jìn)風(fēng)狀態(tài)冷卻水用量對(duì)比
●樣機(jī)用水量○串聯(lián)機(jī)用水量
同理，在調(diào)溫工況下樣機(jī)冷卻水用量也大大小于串聯(lián)機(jī)組。圖6是在進(jìn)風(fēng)狀態(tài)保持twg=35℃；tws=28℃不變，把出風(fēng)溫度設(shè)定值由高向低改變測(cè)得的。
圖6 調(diào)溫工況下不同出風(fēng)溫度冷卻水用量對(duì)比
●樣機(jī)用水量○串聯(lián)機(jī)用水量
測(cè)試結(jié)果證明,樣機(jī)可以在地下建筑最常用的熱風(fēng)工況下，用很少的冷卻水或不用冷卻水運(yùn)行。這不僅大大節(jié)約了冷卻水耗量，而且提高了送風(fēng)溫度，省掉了大功率電加熱器，從而大大提高了熱能利用率，避免了串聯(lián)機(jī)組的熱能浪費(fèi)現(xiàn)象。
5 試用情況
經(jīng)過在各種地下建筑中的使用，證實(shí)該機(jī)的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，它解決了普通除濕機(jī)串聯(lián)運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的所有問題，具有總體造價(jià)低，占地面積小、輔助工程量小、安裝便捷等優(yōu)點(diǎn)。操控極其容易，實(shí)現(xiàn)了“一鍵開機(jī)”全自動(dòng)運(yùn)行，能可靠地保證地下建筑的環(huán)境質(zhì)量。特別是其獨(dú)有的隨負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)載功能更具有重大的節(jié)能意義。該機(jī)不僅適用于地下建筑，在其他需要全恒露點(diǎn)兼恒溫的工業(yè)及醫(yī)療領(lǐng)域也具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。
感謝作者：林來豫 龐憲卿 趙永順 連九勇 易新文 大力支持 如需轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源
參考文獻(xiàn)
1 趙榮義.簡(jiǎn)明空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè). 北京: 中國建筑工業(yè)出版社, 1998
2 陳沛霖.空調(diào)與制冷技術(shù)手冊(cè). 上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1990
作者簡(jiǎn)介林來豫.男，1951年7月生，高級(jí)工程師，地址：河南省洛陽市96531部隊(duì)12分隊(duì)
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