能量回收型全新風(fēng)處理機(jī)組性能分析

余圖勇

（成都雙流國(guó)際機(jī)場(chǎng)股份有限公司，四川 成都 610000）

在新風(fēng)處理設(shè)備中，直接蒸發(fā)式全新風(fēng)空氣處理機(jī)組具有安裝靈活、使用方便、處理新風(fēng)精確等優(yōu)點(diǎn)。為了有效地降低新風(fēng)處理能耗，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，能量回收成為新風(fēng)機(jī)組節(jié)能的重要手段。使用多孔膜作為能量回收裝置的材料進(jìn)行研究，結(jié)果表明，在一個(gè)固定板換熱器上進(jìn)行膜模擬，可實(shí)現(xiàn)合理的、潛在的熱回收。熱管是一種有效的傳熱方式，利用熱管進(jìn)行能量回收的過(guò)程中兩種氣流可以完全分離，且不存在流動(dòng)混合的風(fēng)險(xiǎn)，這可以防止交叉污染。系統(tǒng)內(nèi)沒(méi)有移動(dòng)部件，可靠性高，維護(hù)費(fèi)用低，系統(tǒng)緊湊。由于流體可以自由地在熱管周?chē)鲃?dòng)，系統(tǒng)能夠根據(jù)室內(nèi)和氣候條件，在兩個(gè)方向上回收能量，冷卻或變暖空氣。但上述方式也存在無(wú)法回避的問(wèn)題，通過(guò)轉(zhuǎn)輪熱交換器進(jìn)行能量回收會(huì)導(dǎo)致氣流的交叉污染，不適用于醫(yī)院等場(chǎng)所；固定板換熱器使用過(guò)程中會(huì)在結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)形成冷凝，這種冷凝的形成會(huì)嚴(yán)重地降低熱交換器的熱性能和效率；使用熱管進(jìn)行能量回收時(shí)，由于管道間間距很小易發(fā)生堵塞并造成壓力損失，因此，本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)帶混風(fēng)箱的排風(fēng)能量回收型全新風(fēng)機(jī)組，選取不同室外環(huán)境溫度工況條件，進(jìn)行排風(fēng)能量回收型機(jī)組室外新風(fēng)與排風(fēng)最佳混合比例的試驗(yàn)分析。

1 樣機(jī)及其測(cè)試裝置

試驗(yàn)在焓差實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成測(cè)試，采用一臺(tái)帶有用于混合排風(fēng)和室外新風(fēng)的混風(fēng)箱的樣機(jī)，包括排風(fēng)全熱回收系統(tǒng)、制冷循環(huán)系統(tǒng)、混風(fēng)箱和風(fēng)道。本試驗(yàn)根據(jù)GB/T 25128-2010《直接蒸發(fā)式全新風(fēng)機(jī)組》要求的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試，且溫度調(diào)節(jié)范圍及儀器儀表精度均符合GB/T 17758-2010《單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)》的規(guī)定。

試驗(yàn)方案為選取排風(fēng)干球溫度為27 ℃、濕球溫度19.5℃，環(huán)境溫度為29℃、32℃、35℃、38℃、41℃的五種工況，在5 種工況條件下，保持室內(nèi)排風(fēng)量不變，改變混入混風(fēng)箱的室外新風(fēng)量，研究不同室外新風(fēng)流量時(shí)機(jī)組制冷量，輸入功率，能效比的變化規(guī)律。試驗(yàn)樣機(jī)測(cè)試流程圖如圖1所示。

圖1 試驗(yàn)樣機(jī)測(cè)試流程圖

選取的6 種室外新風(fēng)流量為0m3/h、400m3/h、700m3/h、1000m3/h、1300m3/h、1600m3/h。選取的各工況點(diǎn)溫度參數(shù)如表1 所示。

表1 測(cè)試工況溫度

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 固定配比分析

固定混風(fēng)箱內(nèi)室外新風(fēng)與室內(nèi)排風(fēng)配比時(shí)，制冷量伴隨室外環(huán)境溫度的升高而增加，如圖2 所示，這是因?yàn)槔湄?fù)荷隨著室外環(huán)境溫度的上升而增大。由圖可知，當(dāng)環(huán)境溫度高于35℃時(shí)，制冷量的增加率逐漸降低，這是由于溫度的上升會(huì)使機(jī)組制冷劑溫度隨之上升，制冷劑與新風(fēng)溫差的增加率也逐漸降低。同時(shí)因?yàn)槔淠郎囟壬撸瑝嚎s機(jī)輸入功率隨之增加，因此機(jī)組能效比將開(kāi)始降低。圖3 中能效比的變化規(guī)律可驗(yàn)證上述分析。

圖2 固定配比時(shí)室外環(huán)境溫度對(duì)制冷量的影響

圖3 固定配比時(shí)室外環(huán)境溫度對(duì)能效比的影響

2.2 非固定配比分析

冷凝器換熱量可用公式Q=KFΔtm來(lái)進(jìn)行計(jì)算，其中，K 為冷凝器的總體換熱系數(shù)，F(xiàn) 為總換熱面積，對(duì)于實(shí)驗(yàn)用的冷凝器，其總換熱面積不變，Δtm為對(duì)數(shù)平均溫差，其計(jì)算方法見(jiàn)公式（1）：

由計(jì)算所得數(shù)據(jù)可知，室外環(huán)境溫度為29℃時(shí)，制冷量在室外新風(fēng)流量為1300m3/h 時(shí)達(dá)到最大值11.21kW；室外環(huán)境溫度為32℃、35℃、38℃、41℃時(shí)，制冷量在室外新風(fēng)流量為1000m3/h 時(shí)分別達(dá)到最大值12.28kW、13.70kW、13.84kW、13.73kW。因?yàn)閴嚎s機(jī)吸氣壓力與排氣壓力隨著室外新風(fēng)流量的增加而減小，壓縮機(jī)輸入功率也隨之減小，機(jī)組采用變速風(fēng)機(jī)，經(jīng)過(guò)計(jì)算，機(jī)組輸入功率隨室外新風(fēng)流量變化規(guī)律如圖5 所示，室外環(huán)境溫度為29℃、32℃、35℃、38℃時(shí)，輸入功率隨室外新風(fēng)流量的增加而減小，室外環(huán)境溫度為41℃時(shí)，輸入功率隨室外新風(fēng)流量的增加而增加。各個(gè)工況條件下，能效比隨室外新風(fēng)流量增加的變化規(guī)律見(jiàn)圖6。從圖中可以明顯看出，室外環(huán)境溫度為29℃、32℃時(shí)，能效比在室外新風(fēng)流量為1300m3/h 時(shí)達(dá)到最大值3.8W/W，3.88W/W；室外環(huán)境溫度為35℃、38℃時(shí)，能效比在室外新風(fēng)流量為1000m3/h 時(shí)分別達(dá)到最大值3.98W/W 與3.97W/W；室外環(huán)境溫度為41℃時(shí)，能效比在室外新風(fēng)流量為0m3/h 時(shí)達(dá)到最大值3.58W/W。

3 結(jié)語(yǔ)

本文在定排風(fēng)工況、變環(huán)境工況、變室外新風(fēng)流量與排風(fēng)配比的條件下對(duì)排風(fēng)能量回收型全新風(fēng)機(jī)組進(jìn)行了性能測(cè)試，對(duì)以上試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和整理后可得以下結(jié)論：機(jī)組選擇固定配比時(shí)，固定室外新風(fēng)流量1000m3/h、室內(nèi)排風(fēng)量為3000m3/h 時(shí)能效比最大，為最佳選擇。不同室外環(huán)境溫度下，新風(fēng)流量與排風(fēng)量固定配比3000:1000 與非固定配比對(duì)比，非固定配比工況優(yōu)于固定配比工況。

圖4 不同室外新風(fēng)流量對(duì)制冷量的影響

圖5 不同室外新風(fēng)流量對(duì)輸入功率的影響

圖6 不同室外新風(fēng)流量對(duì)能效比的影響

圖7 固定配比與非固定配比時(shí)能效比