風冷熱泵熱回收機組的一種創新應用

王 堅

約克廣州空調冷凍設備有限公司 廣東 清遠 511685

1 前言

自21世紀以來,節能減排就是各個國家共同關注的全球化熱點,而據各種統計數據說明,暖通空調系統消耗的能源占了建筑能源的一半。而且隨著世界經濟不斷發展,人們的生活水平也得到了提高。人均對于能源的消耗量也在不斷提高。空調已經成為現代生活中不可或缺的,為了實現節能,空調行業也在不斷創新,尋找節約能源的方案。不僅在產品上創新,在工程應用中也需要創新,本文介紹的就是節能產品風冷熱泵熱回收機組一種新場合的創新應用。

此種產品是在風冷冷水(熱泵)機組基礎上開發的熱回收機型,該機型在制取空調冷水的同時可以回收冷凝側的熱量,用于制熱水。通常熱水用于生活中。在同時需要空調制冷和制熱水的場合具有非常好的節能效果,例如酒店,學校等。本文介紹的創新應用是利用風冷熱泵熱回收機型可以同時產出冷水和熱水的功能,來實現倉庫溫、濕度的控制。相對倉庫傳統溫、濕度方案,這種應用可顯著節能,接下來分別進行介紹。

2 傳統方案

應用的場合是對溫、濕度有控制要求,但又不是很高精度的倉庫等,例如某類食品儲存的倉庫,要求溫度全年控制在22±2℃、濕度60%以下。在傳統的空調方案中,一般會選用恒溫恒濕機組(主)+除濕機(輔)。恒溫恒濕機組原理示意見圖1：

圖1 恒溫恒濕機原理示意圖

恒溫恒濕機組通過制冷系統的室內蒸發器,電加熱,加濕器組合作用來控制出風溫、濕度。除濕機則是利用一個空調系統中的蒸發器和冷凝器實現降濕升溫功能,從而實現低相對濕度的送風功能。

根據溫、濕的高低可以把實際工況分為四種,以下分別介紹四種工況下,機組的運行方式。

低溫高濕工況,需要降濕和升溫,這時則會優先開除濕機組,因為除濕機只是輔助設備,配備的容量肯定小,是無法組滿足整個倉庫的溫、濕度控制要求的。主機恒溫恒濕機組必須開啟制冷來進行除濕,這時為了補償制冷帶來的降溫需要開啟恒溫恒濕機組的電加熱進行補償。

高溫高濕工況,開啟恒溫恒濕機組降溫同時降濕,如果是濕度負荷大則輔以除濕機。

高溫低濕工況,開啟恒溫恒濕機組降溫就可以。

低溫低濕工況,只需要加熱功能,如果恒溫恒濕機組制冷系統是熱泵型,可以采用恒溫恒濕機組的制熱功能保證室內溫度。如果恒溫恒濕機組制冷系統是單冷型,則需要開啟電加熱升溫。

3 熱回收機型節能方案

針對以上應用場合,采用風冷熱泵熱回收機組配空氣處理機(主)+除濕機(輔)

的方案,其中風冷熱泵熱回收機組配空氣處理機原理示意見圖2：

圖2 風冷熱泵熱回收機組配空氣處理機原理示意圖

利用空氣處理機的冷熱水盤管實現溫、濕度控制,圖2中冷水電動閥和熱水電動閥對于室內溫、濕度的控制起重要作用。由PLC(可編程邏輯控制器)根據室內溫、濕度采樣值進行控制。

同樣根據溫、濕的高低的四種實際工況進行原理介紹。

低溫高濕工況,需要降濕升溫,在這種新型方案下,可以不需優先開除濕機組,先開啟風冷熱泵熱回收機組和空氣處理機組,由于熱回收機組一般會有多個制冷系統,機組可以根據設定的水溫自動選擇制冷模式或制熱水模式還是制冷同時制熱水模式。只有當濕度負荷很大,風冷熱泵熱回收機組和空氣處理機組無法滿足要求時,才需要開啟除濕機。

高溫高濕工況,開啟風冷熱泵熱回收機組和空氣處理機組降溫同時降濕,這時風冷熱泵機組可以只運行制冷模式,如果濕負荷偏大,則可以開啟熱回收模式,實現除濕機的功能,如果仍然濕度接近控制目標,存在濕度超標的風險時,則啟用除濕機。

高溫低濕工況,開啟風冷熱泵熱回收機組和空氣處理機組就可以。

低溫低濕工況,只需要加熱功能,可以采用風冷熱泵熱回收機組的制熱和制熱水功能保證室內溫度。

4 工程案例

東莞市某快遞行業公司倉儲基地,面積約1600m2,用于儲存食品。選用兩臺風冷熱泵熱回收機組,室內采用3臺冷熱立式空氣處理機組,同時配置3臺5KG 除濕機。

實際運用中,機組能耗遠低于傳統恒溫恒濕機組+除濕機的方案。節能性能顯著,為客戶節約了可觀運行成本。所以在工程競標中明顯顯示其優勢。也得以在客戶多個工程推廣實施。

針對此工程案例,以溫度16℃,濕度80%工況空氣處理過程來說明其節能性,單臺空氣處理機組空氣循環量13500m3/h,因為要降濕升溫,調節制冷能力58k W,制熱能力72k W。根據計算可以得出各空氣點的狀態,查空氣焓濕圖[1]

可得到各狀態點的溫、濕度等參數。這個過程中,空氣經冷水盤管降溫后,達到溫度9℃,濕度98%狀態點,然后升溫到送風溫度24.6℃,濕度36%狀態點。如果采用電加熱,當電加熱轉化率95%時,能耗75.78k W,而采用熱回收機組,這些能量全部是免費回收的。因此一臺機組一小時就可省電75.78度電。假設一天機組12小時在運行,則3臺機組一天就可省電2728.1度。

5 結論

從以上原理介紹、分析和實際工程案例可以得到如下結論：對于此類溫、濕度控制要求的場合,在低溫低濕和高溫低溫的工況下,風冷熱泵熱回收機型熱回收的能量替代了恒溫恒濕機組的電加熱能量,因此可大幅度減少能耗。在高溫高濕的工況下,可以減少除濕機的應用,減少因降濕而導致溫度過低,然后又需升溫的耗能。此工程應用也啟發我們,一種節能產品,除常用場合節能使用外,也可在工程應用場合進行創新。