冬季自然風冷替代制冷機組運行的改造實踐

孫慶和，蔣富冬，李亞力，李澤均

（中國工程物理研究院材料研究所 四川江油 621908）

冬季自然風冷替代制冷機組運行的改造實踐

孫慶和，蔣富冬，李亞力，李澤均

（中國工程物理研究院材料研究所 四川江油 621908）

根據(jù)暖通設備節(jié)能減排的改造原理，對表面冷卻器換熱性與制冷機組供冷的功耗和運行狀態(tài)進行分析；結合冷凍吸附組合式除濕機組熱負荷特點、本地區(qū)氣候條件、相關資料，設計改造了一套冬季風冷節(jié)能設備，且分析了冬季風冷表冷器替代制冷機組運行的節(jié)能前景。

除濕機；空調；制冷；節(jié)能；改造

1 引言

節(jié)能減排已成為一項基本國策，暖通空調設備能耗占我所科研生產能耗比例約為55%-65%，相關節(jié)能減排工作勢在必行[1-2]。我們以如何利用自然環(huán)境冷、熱能源，取得節(jié)能減排效果的技術、方法為主要的節(jié)能發(fā)展方向，對相關設備進行了節(jié)能改造。通過利用冬季冷風進行設備改造，既滿足了工作生產所需環(huán)境要求，又取得了較好節(jié)能減排效果。

2 地區(qū)氣候條件分析

本地區(qū)的年平均氣溫為17℃，根據(jù)相關資料和設備性能的分析，在10月下旬到4月上旬室外溫度低于18℃時，環(huán)境適合于自然風冷卻冷凍循環(huán)水的要求。

3 工作系統(tǒng)運行狀態(tài)分析

本工作區(qū)域所需環(huán)境氣溫為22±2℃，相對濕度10%以下，為此安裝了冷凍吸附組合式除濕機組空氣處理系統(tǒng)。由于新風空氣經過除濕機組除濕轉輪后溫度達到32±2℃，在冬季低溫環(huán)境的狀態(tài)下，系統(tǒng)仍需使用制冷機組為高溫空氣提供冷量進行降溫，使處理空氣達到使用要求。為解決以上問題，并達到降低系統(tǒng)能耗的目的，對此系統(tǒng)進行相關改造。

4 改造及操作方案

現(xiàn)利用該區(qū)域的60000立方米/小時組合式空調機組，重新制造安裝一臺熱交換器（表冷器），加裝于空調機組的進風段，利用冬季低溫空氣為熱交換器中的循環(huán)冷凍水提供冷量[3]，此冷凍水最終將達到冷卻低濕機組轉輪后的高溫空氣（32 ±2℃）的目的。

改造后，冬季可以停止運行相關冷水機組的主要耗能部件，只利用冬季冷風冷卻系統(tǒng)冷凍水，提供冷量。整個過程只需運行11Kw的冷凍水泵為系統(tǒng)提供循環(huán)壓力，降低了設備能耗，并能延長壓縮機等部件的使用壽命。

60000立方米/小時空調機組新增表冷進出水口與冷凍吸附組合除濕機組表冷器的回水管路相連。系統(tǒng)改造原理如圖1所示，夏季系統(tǒng)工作時，關閉閥門1、2，打開閥門3，以及冷凍吸附組合除濕機組表冷器的閥門4、5，形成2個單獨工作的系統(tǒng)。冬季工作時，改造設備只需運行冷凍水循環(huán)水泵，開啟閥門1、2，關閉閥門3和除濕轉輪前的表冷器閥門4、5，使新增表冷器和冷凍吸附組合除濕機組后端表冷器相連接。利用風冷降低新增表冷器處的循環(huán)冷凍水水溫，使冷凍吸附組合除濕機組表冷器具備足夠的冷量，對高溫空氣進行降溫，達到為服務工號提供穩(wěn)定溫濕度保障的作用。

圖1 系統(tǒng)改造原理圖

5 改造后系統(tǒng)性能效果分析

改造前冬季WCFX12A0制冷機組保持運行，其主要設備能耗分別為：全封閉式螺桿壓縮機110Kw，冷卻塔風機5Kw，冷卻水泵5.5Kw，冷凍水泵11Kw，每小時耗能為131.5K，據(jù)工作人員統(tǒng)計，螺桿壓縮機、冷卻塔風機冬季每天運行時間約為6小時，冷卻水泵、冷凍水泵每天運行24小時。 每年10月中旬到4月中旬接近6個月的低溫時間內，設備運行耗能約為195480Kw。

改造后，在10月中旬到4月中旬接近6個月的低溫時間內，只保持冷卻水泵24小時運行，總耗能約47520Kw，改造后每年可節(jié)約148000Kw的能耗，具有較大的節(jié)能和環(huán)保效果。

表1 風冷表冷器供冷與制冷壓縮機組供冷能耗空調參數(shù)對比表

由上表1可看出，在室外氣溫低于18℃時，采用風冷卻表冷器提供冷量的節(jié)能手段，不僅保證了工作環(huán)境要求，將房間溫度控制在24℃以內，濕度控制在10%以內，又較大的降低每小時的設備運行能耗，減少了運行成本。

改造后的系統(tǒng)能力滿足了生產所需的要求，取得了較好的節(jié)能減排的效果，也減少了制冷機組使用時間，延長設備使用壽命。同時利用轉輪產生的廢熱，提升循環(huán)回60000立方米/小時組合式空調機組新增表冷的冷凍水溫，既具有升高組合式空調機組新風溫度，防止組合式空調機組后段表冷器冬季結冰，凍裂表冷器情況發(fā)生的作用；又起到預熱組合式空調機新風，降低后端加熱器耗能的作用。

改造后的系統(tǒng)能滿足使用要求，又產生了較顯著的節(jié)能效果，并且減少設備使用時間、解決表冷器結冰凍裂設備的問題，保護設備，延長使用壽命。

6 暖通節(jié)能改造的擴展前景

風冷卻表冷器提供冷量的節(jié)能技術已在我所組合式空調機組和除濕機組改造中得到運用，取得了良好的經濟和社會效益，且該技術改造成本低、施工操作簡單，可消除冬季制冷機組的運行問題，并起到保護設備及延長使用壽命的效果。我國大部分地區(qū)有豐富的水冷、風冷資源，空調機組有天然的改造條件，如能合理運用，暖通設備節(jié)能改造將在節(jié)能減排項目中具有廣闊的發(fā)展空間。

[1]陸亞俊，馬最良，鄒平華.暖通空調[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007:56-58.

[2]呂良才. 自然風冷式冷卻器的計算及應用[J].節(jié)能，1998; (3):15-17.

[3]錢存存，康侍民，劉雄偉.自然風冷卻技術在深圳市某信息機房應用研究[J].建筑熱能通風空調，2015;(2):93-95.

Transformation Practice on Operation of Natural Air-cooled Replacement Refrigeration Unit in Winter

Sun Qinghe, Jiang Fudong, Li Yali, Li Zejun

(Materials Research Institute of China Academy of Engineering Physics, Jiangyou 621908, China)

According to the principle of energy saving and emission reduction of HVAC equipment, the heat exchange for the surface cooler and the power consumption and operation state of cooling system are analyzed. Combined with heat load characteristics of freezing and adsorption combined dehumidifi cation unit, climatic conditions of local area and related data, a set of winter cooling energy-saving equipment is designed. And energy saving foreground about natural air-cooled replacement refrigeration unit in winter is analyzed.

dehumidifi cation machine; air conditioner; refrigeration; energy conservation; transformation

TP23

：A

10.3969/j.issn.1673-0968.2016.12.014

孫慶和（1964-），男，四川綿陽人，中級技師，研究方向為暖通工程溫濕度調節(jié)。