淺析熱管節(jié)能技術(shù)在組合式空調(diào)柜前期設(shè)計的重要性

周友華 王谷洪 趙海金 黃 磊

江西江中濟(jì)海制藥有限責(zé)任公司 江西 南昌 330000

引言

通過對組合式空調(diào)柜設(shè)備原理的掌握及熱柜節(jié)能改造投資對比分析，結(jié)合熱管節(jié)能技術(shù)目前在制藥行業(yè)中改造后成功得到廣泛應(yīng)用，可見熱管式組合空調(diào)柜在新建項目或新購組合式空調(diào)柜中將成為行業(yè)主流，為企業(yè)的運行成本將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

一、熱管節(jié)能技術(shù)

(一)熱管換熱器在組合式空調(diào)機(jī)組的結(jié)構(gòu)及工作原理

熱管典型工作原理:隨之能耗隨著先進(jìn)熱管超導(dǎo)換熱技術(shù)的應(yīng)用，利用超導(dǎo)環(huán)流循環(huán)、溫差動力循環(huán)技術(shù)，組成能量閉式循環(huán)能源換熱系統(tǒng)，不需要任何外部運轉(zhuǎn)能耗，實現(xiàn)在空調(diào)柜表冷器前后進(jìn)行預(yù)冷與加熱循環(huán)，代替原空調(diào)柜用蒸汽再熱方式進(jìn)行除濕控制手段，減少除濕冷量及再熱蒸汽用量目的，節(jié)能效果顯著。

圖1

熱管的基本工資原理如圖(1)所示，典型的熱管由管殼、工作液吸液芯和端蓋組成，將管內(nèi)抽成1.3*10－1～1.3*10－4 Pa的負(fù)壓后充以適當(dāng)?shù)墓ぷ饕后w，使工作液吸液芯充滿工作液。熱管的一段為蒸發(fā)段，另外一段為冷凝段，根據(jù)應(yīng)用需要在兩端中間布置絕熱段。當(dāng)熱管的一段受熱時毛細(xì)芯中的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端釋放出熱量凝結(jié)成工作液，工作液再沿工作液洗液芯作用流回蒸發(fā)段。如此循環(huán)，熱量由熱管的一端傳至另外一段。由于工作液密封在熱管管殼內(nèi)部，且熱管內(nèi)部熱阻很小，所以能以較小的溫差傳送較大的熱量。

(二)熱管的技術(shù)特點

a、熱管傳熱效率高，表面溫度均勻，在熱管表面不存在傳熱死角。

b、基本無需維護(hù)，靠組合式空調(diào)機(jī)組表冷器前后溫差工作，無需另外能源，無需維護(hù)，只需定期清潔即可。

c、熱管安全性高，熱流通過熱管的蒸發(fā)段管壁和冷凝段管壁傳到冷流體，而熱管一般不可能在蒸發(fā)段和冷凝段同時破壞，所以大大增強(qiáng)了設(shè)備運行的可靠性。

d、冷、熱段結(jié)構(gòu)和位置布置靈活，熱管組成的換熱設(shè)備的受熱部分和放熱部分結(jié)構(gòu)可根據(jù)不同場合進(jìn)行設(shè)計，由于結(jié)構(gòu)緊湊占地空間小，因此可適用于不同大小的組合式空調(diào)機(jī)組。

e、有效提升表冷器除濕量，預(yù)冷模組降低進(jìn)入表冷器的溫度，減少表冷器原來用于顯熱冷卻的負(fù)荷，增加潛熱冷卻的功率，提升除濕量。預(yù)冷－再熱溫差動力循環(huán)——減少降溫能耗，降低再熱能耗；除濕熱管環(huán)流循環(huán)工作，將預(yù)冷與再熱合二為一，能源互補(bǔ)式利用，徹底取消預(yù)冷及再熱能源消耗。降低供風(fēng)的相對濕度，干燥供風(fēng)，再熱模組提升供風(fēng)溫度，降低相對濕度，實現(xiàn)干燥供風(fēng)，降低霉菌污染的可能性。

f、濕度控制，在藥品及保健食品生產(chǎn)潔凈區(qū)廠房內(nèi)，濕度控制是非常重要的、關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。除濕熱管以更為有效、節(jié)能的方式幫助空調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)濕度控制。

g、降低表冷器負(fù)荷，節(jié)約空調(diào)運行費用，除濕熱管降低進(jìn)入表冷器的空氣溫度，從而降低負(fù)荷，恒溫恒濕空調(diào)設(shè)定溫度可以提高些，從而節(jié)約空調(diào)運行費用。

二、組合式空調(diào)柜的原理

組合式空調(diào)機(jī)組是由各種空氣處理功能段組裝而成的一種空氣處理設(shè)備。適用于阻力大于100Pa的空調(diào)系統(tǒng)。機(jī)組空氣處理功能段有空氣混合、均流、過濾、冷卻、一次和二次加熱、去濕、加濕、送風(fēng)機(jī)、回風(fēng)機(jī)、噴水、消聲、熱回收等單元體。如圖(2)所示新風(fēng)進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，與室內(nèi)來的回風(fēng)在混合段中混合，混風(fēng)經(jīng)過初效過濾段，濾去塵埃和雜物，再經(jīng)過中效過濾段進(jìn)行二次過濾，濾去更小的塵埃和雜物。再經(jīng)過表冷段或加熱段進(jìn)行降溫或加熱后使空氣達(dá)到所需的溫度。再經(jīng)過加濕段加濕到系統(tǒng)所需的溫度要求即達(dá)到指定的送風(fēng)狀態(tài)點，最后通過風(fēng)機(jī)段把處理好的空氣送入室內(nèi)。

三、前期設(shè)計的重要性

通過對熱管節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用的了解，如熱管通過改造節(jié)能，效果雖好，但不是最佳方案，因在改造過程存在一定的問題:如改造周期問題、改造成本問題、改造后空調(diào)質(zhì)量問題等等，如在項目建設(shè)前期或設(shè)備采購前期考慮周全，則可以大大改善及節(jié)約成本，可見前期設(shè)計的重要性。

圖2

(一)節(jié)約時間

組合式空調(diào)在運行后進(jìn)行熱管改造，從現(xiàn)場勘察到安裝調(diào)試預(yù)計需要3個月時間，因設(shè)備改造過程，相關(guān)部件拆除需要保護(hù)性拆除及安裝，每臺設(shè)備停機(jī)改造時間約7天，可見在設(shè)備采購時，做好前期設(shè)計規(guī)劃，可節(jié)約車間停產(chǎn)時間，并一次性實現(xiàn)空調(diào)節(jié)能效果。

(二)節(jié)約成本

熱管技術(shù)是近幾年在制冷行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，設(shè)備在改造時成本較高，其主要成本在設(shè)備改造、安裝成本上，而不是熱管制造成本上，改造、安裝費用占比40－60%，由于大部分組合式空調(diào)柜安裝在技術(shù)夾層，施工空間及條件有限，造成在改造過程技術(shù)措施費較高，且施工人員存在一定安全隱患。如在設(shè)備采購前期做好規(guī)劃，一并將熱管節(jié)能要求寫入組合式空調(diào)技術(shù)要求中去，可節(jié)約二次改造成本。

(三)提升產(chǎn)品品質(zhì):

組合式空調(diào)機(jī)組是在出廠時一般要求做耐壓、密封性等驗收指標(biāo)檢測，其中空調(diào)的密封性是組合式空調(diào)柜致命問題，也是最容易出現(xiàn)的問題，因組合式空調(diào)柜在改造過程中需把整個空調(diào)柜箱體進(jìn)行剖解，在加裝熱管后進(jìn)行打膠密封，因各種因素，改造后組合式空調(diào)柜的密封性肯定被破壞，如密封性不好，效率低。

在原有組合式空調(diào)柜上加裝U型熱管后，組合式空調(diào)柜系統(tǒng)阻力也隨之改變，這時需重新考慮空調(diào)風(fēng)機(jī)余量與熱管阻力之間的平衡。

結(jié)合以上優(yōu)點，綜合性價比考慮，建議在項目設(shè)計前期及設(shè)備采購時一并考慮熱管節(jié)能技術(shù)與組合式空調(diào)一并設(shè)計、采購。

四、結(jié)束語

通過理論分析及案例應(yīng)用分析，在項目建設(shè)時，建議在開展對組合式空調(diào)柜設(shè)備調(diào)研時，一并考慮熱管集成應(yīng)用，同時與設(shè)計院進(jìn)行技術(shù)溝通、確認(rèn)；確保新建項目采購到的組合空調(diào)柜不僅節(jié)能，而且價格實惠，同時提升產(chǎn)品品質(zhì)。