論轉輪除濕凈化空調系統節能設計

摘要：本文給出了轉輪除濕凈化空調系統節能運行策略：采用轉輪蓄熱回收設計、再生熱回收設計、冷凝熱回收設計。通過運用節能策略系統與常規系統的比較，詳細分析了以上各項策略對系統節能運行的影響。

關鍵詞：轉輪除濕系統 節能設計 冷凝熱回收 板式熱交換器

0引言

隨著工業技術的不斷發展創新，各類生產的工藝對環境要求也越來越高，簡單的空調溫濕度控制已經遠遠達不到現代生產技術的要求。近10年來，轉輪除濕機漸漸地被人們所熟悉，并被廣泛應用于各個領域如：軍工保障，玻璃加工，生物化工，電池制造，食品生產，倉儲防腐等。然而，設備投資、運行能耗、維護費用等方面是一個較大的問題。

從表1可見，表中轉輪除濕機不僅設備成本較常規凈化空調高100%，而且運行費用也遠超常規凈化空調。隨著房間濕度要求的提高，轉輪除濕機的運維成本將會更加增加。由于在短時間內，無法找到一種能夠替代轉輪除濕機的除濕產品，因此，降低轉輪除濕機的能耗已成為一個亟需解決的問題。下文將通過幾點對轉輪除濕系統的節能運行作詳細介紹。

1 轉輪蓄熱回收節能設計

在整個轉輪除濕凈化空調系統中，轉輪除濕機的再生能耗約占系統總能耗50%以上，以表1中的轉輪除濕機為例，其再生能耗約為38kW，作用是將再生進風（32℃，70%）加熱到130℃來作為轉輪的再生風。

從圖1可見，常規除濕系統未考慮轉輪蓄熱的利用，當轉輪轉動過程中，原本90°的再生區經高溫脫濕后蓄積了大量熱能，隨著轉輪的轉動，當低溫的處理風經過轉輪的270°處理區時，轉輪中的蓄熱通過對流的形式轉移到處理風中，經過轉輪后的處理風溫升20～25℃，此溫升對整個系統毫無益處還將增加后表冷負荷。通過在轉輪處理風的出風側添加一個蓄熱回收區，能將部分轉輪蓄熱用作轉輪的再生能耗并降低后表冷的負荷。其流程如圖2所示。

在圖2中，將轉輪分成三個區，再生區90°，蓄熱回收區10°，除濕區260°。為方便與圖1常規轉輪除濕系統比較，現將除濕區的風量設計成10000CMH，常規除濕機轉輪除濕區迎面風速為2.5m/s。新型設計中除濕區迎面風速：2.5 m/s×270/260=2.6m/s。

從表3可見，本例轉輪蓄熱回收節能設計的除濕系統較常規除濕系統節能3.3kW，節能率4.5%。

2 再生熱回收設計

由圖2可見，經轉輪蓄熱回收后的轉輪除濕系統仍有高溫高濕的再生出風（66℃，38.58g/kg）排至室外，然而通過熱交換器，再生出風同再生進風（32℃，70%）熱交換能夠降低再生加熱能耗[2]。

現實中，存在多種類型的熱交換器，如：板式熱交換器、熱管式熱交換器、轉輪式熱交換器?？紤]到制作安裝方便要求，一般采用板式熱交換器。板式顯熱交換器的結構是采用防腐鋁箔作為基材；單元體的波紋板交叉疊積，并用膠使其峰谷與隔板粘結而成。當隔板兩側之間存在溫度差時，將產生熱傳導。

如圖3所示，當再生出風（66℃，38.58g/kg）與再生新風（32℃，70%）交叉經過熱交換器換熱時，按顯熱回收效率60%計算，則本例可節省再生電加熱能耗8kW，節能率10.9%。

3 冷凝熱回收設計

在常規除濕系統中，轉輪除濕機所用的再生加熱能耗為高品位電能，雖然在系統的配置上簡單了，但是超高的再生能耗卻讓用戶較難承受，一個成型的5000m2鋰電池生產線，其再生加熱能耗在200kW以上。房間除濕的代價遠遠高于降溫的代價。

由于除濕系統是常規凈化空調系統的升級，其不僅控制房間的溫度而且控制濕度。在除濕系統控制房間溫度的過程中需要用到制冷，而逆卡諾循環的制冷過程中有低品位的冷凝熱排出，一般情況下不作回收利用。考慮到除濕系統轉輪再生需要用熱，因此，若將制冷時的冷凝熱作為再生熱，系統不僅可以免去排除廢熱所需付出的代價而且可以節省再生能耗，一舉兩得。

如圖4所示，可以將壓縮機的冷凝熱用于再生加熱，通過合理配置，冷凝器可以將再生新風（32℃，70%）加熱到55℃，本例可節省再生能耗約8kW，節能率11%。

4 結論

通過上文對10000CMH常規除濕系統與常規凈化空調系統比較和含節能設計的除濕系統與常規除濕系統能耗比較，雖然常規除濕系統能耗較常規凈化空調高154%，但是通過節能設計可以將除濕系統能耗降低15～20%。按除濕系統年運行150天，每天運行10小時考慮，節能型年平均節能約19000kWh，使用一年節省的能耗便可將設備節能改造成本省回來。按轉輪除濕機使用壽命8年考慮，則至少可節省12萬元運行成本。

參考文獻

[1] 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊第二版.中國建筑工業出版社，2008

[2] Lew Harriman， Geoff Brundrett and Reinhold Kittler. ASHRAE 90421Humidity Control Design Guide for Commercial and Institutional Buildings， 2001

作者簡介： 沈軍夫，男，1986年12月，本科，學士學位，助理工程師，設計主管。