新風(fēng)處理機(jī)組濕度控制在實(shí)驗(yàn)室中的應(yīng)用分析

謝亞麗

摘 ? ?要：目前實(shí)驗(yàn)室大多采用新風(fēng)處理機(jī)組加VRV空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式。但大多全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)和VRV空調(diào)系統(tǒng)只控制實(shí)驗(yàn)室內(nèi)溫度，不對(duì)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)濕度進(jìn)行控制;在濕度控制時(shí)要考慮運(yùn)行能耗，目前除濕大多采用新風(fēng)處理機(jī)組盤管降溫除濕后電加熱器再熱方式，運(yùn)行成本高。在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)非常有必要對(duì)濕度進(jìn)行控制。

關(guān)鍵詞：溫濕度獨(dú)立控制;新風(fēng)處理機(jī)組;冷卻;再熱;濕度控制

1 ?引言

溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)，是對(duì)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)熱濕聯(lián)合處理技術(shù)的一種突破與創(chuàng)新。溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)實(shí)質(zhì)是采用了溫度與濕度兩套獨(dú)立的空調(diào)控制系統(tǒng)，分別控制、調(diào)節(jié)室內(nèi)的溫度與濕度。對(duì)于溫度的控制技術(shù)較為成熟，對(duì)于濕度控制，熱回收冷凝除濕是一種值得大力推廣的濕度處理方式。

2 ?概述

在溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)系統(tǒng)中，采用新風(fēng)處理系統(tǒng)來控制室內(nèi)濕度。夏季新風(fēng)處理機(jī)組提供干燥的室外新風(fēng)，以滿足補(bǔ)風(fēng)、除濕、除味、稀釋二氧化碳和提供新鮮空氣的需求。由于實(shí)驗(yàn)室的特殊性，對(duì)溫度和濕度都有嚴(yán)格的要求。沿海及南方地區(qū)多個(gè)實(shí)驗(yàn)室由于沒有控制濕度，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室內(nèi)濕度特別大，室內(nèi)風(fēng)口結(jié)露現(xiàn)象明顯，既影響生產(chǎn)又會(huì)造成很大經(jīng)濟(jì)損失。在夏季只要實(shí)驗(yàn)內(nèi)新風(fēng)處理機(jī)組和室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)制冷，室內(nèi)相對(duì)濕度基本可以保證。但在過渡季節(jié)，如果實(shí)驗(yàn)室的新風(fēng)量很大，沿海地區(qū)或者南方地區(qū)遇上雨天，雖然室內(nèi)溫度滿足要求，但室內(nèi)的相對(duì)濕度會(huì)很高。因此必須控制新風(fēng)處理機(jī)組的送風(fēng)濕度。

3 ?各種除濕方式分類及介紹

（1）溶液除濕：將空氣直接與具有吸濕能力的鹽溶液（如溴化鋰、氯化鈣等）接觸，空氣中的水蒸氣被鹽溶液吸收，從而實(shí)現(xiàn)空氣的除濕過程。溶液除濕與轉(zhuǎn)輪除濕的機(jī)理相同，但由于溶液可以改變濃度、溫度和氣液比，因此可以實(shí)現(xiàn)空氣的加熱、加濕、降溫、除濕等各種處理過程。與轉(zhuǎn)輪相同，吸濕后的溶液需要濃縮再生后才能重新使用，但溶液的濃縮再生可采用70～80℃的熱水、冷凝器的排熱等低品味熱能。

（2）轉(zhuǎn)輪除濕：通過在轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)芯中添加具有吸濕性能的固體材料（如硅膠等），被處理空氣與固體吸濕材料直接接觸，從而完成對(duì)空氣的除濕過程。吸濕材料需要進(jìn)行再生，再生溫度一般在120℃左右，近年來也有研究采用60～90℃中低溫的再生方法。轉(zhuǎn)輪除濕方式中空氣的除濕過程接近于等焓過程，減濕升溫后的空氣需進(jìn)一步通過高溫冷源冷卻降溫。

（3）冷凝除濕：可以利用制冷系統(tǒng)制備冷水或冷媒，讓濕空氣流經(jīng)低溫表面，使空氣溫度降至露點(diǎn)溫度以下，濕空氣中的水汽冷凝而析出。但新風(fēng)經(jīng)過冷凝除濕后雖然含濕量較低，但相對(duì)濕度很高，溫度也較低，這樣的新風(fēng)如果直接送入室內(nèi)會(huì)造成人體不舒適，同時(shí)也會(huì)造成末端風(fēng)口結(jié)露等。

（4）——熱回收冷凝除濕：在新風(fēng)處理過程中，應(yīng)用熱回收技術(shù)是降低處理能耗的重要途徑。采用冷凝除濕方式時(shí)，配合熱回收再熱使用，優(yōu)先選用利用余熱，當(dāng)沒有余熱時(shí)，再熱優(yōu)先應(yīng)采用空調(diào)機(jī)的冷凝熱或采用熱泵制熱，提高加熱效率和降低運(yùn)行能耗。

溶液除濕的初投資非常大，一般情況下不建議采用;轉(zhuǎn)輪除濕初投資也很高，且需要高溫?zé)嵩磥碓偕芎暮艽?單純的冷凝除濕需要增加電再熱段，運(yùn)行能耗較大;綜合成本和運(yùn)行能耗方面考慮，熱回收冷凝除濕是一種很好的除濕方式，可在實(shí)驗(yàn)室新風(fēng)處理機(jī)組中大力推廣。

4 ?目前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所采用的溫度空調(diào)控制系統(tǒng)主要分類及介紹

在實(shí)驗(yàn)室溫度控制空調(diào)系統(tǒng)中，為確保每個(gè)房間的溫度達(dá)到要求，室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷通常采用VRV空調(diào)系統(tǒng)或風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)。

（1）VRV空調(diào)系統(tǒng)：實(shí)驗(yàn)室內(nèi)各個(gè)房間可設(shè)置VRV空調(diào)末端裝置，各個(gè)房間的溫度可自行調(diào)節(jié)。VRV空調(diào)系統(tǒng)的制冷量只需考慮房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷。該方案的優(yōu)點(diǎn)是可以不用校核滿足室內(nèi)溫度需要的最小新風(fēng)量，還可以提高空調(diào)系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)新風(fēng)機(jī)組的制冷機(jī)發(fā)生故障時(shí)，還能確保實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的溫度不至于與設(shè)計(jì)溫度相差太大。該方案的缺點(diǎn)是室內(nèi)有空氣循環(huán)，不是完全的全新風(fēng)空調(diào)。采用VRV空調(diào)系統(tǒng)控制房間的溫度、濕度時(shí)，新風(fēng)再熱應(yīng)設(shè)在新風(fēng)機(jī)組內(nèi)，空調(diào)機(jī)夏季制冷、冬季制熱，對(duì)溫度進(jìn)行微調(diào)。

（2）風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)：在有可用冷凍水的情況下，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)可設(shè)置風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)，各個(gè)房間的溫度可自行調(diào)節(jié)。風(fēng)機(jī)盤管的制冷量只需考慮房間圍護(hù)結(jié)構(gòu)的空調(diào)負(fù)荷。該方案的優(yōu)點(diǎn)是可以不用校核滿足室內(nèi)溫度需要的最小新風(fēng)量，還可以提高空調(diào)系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)新風(fēng)機(jī)組的制冷機(jī)發(fā)生故障時(shí)，還能確保實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的溫度不至于與設(shè)計(jì)溫度相差太大。該方案的缺點(diǎn)是室內(nèi)有空氣循環(huán)，不是完全的全新風(fēng)空調(diào)。采用風(fēng)機(jī)盤管控制房間的溫度、濕度時(shí)，新風(fēng)再熱應(yīng)設(shè)在新風(fēng)機(jī)組內(nèi)，風(fēng)機(jī)盤管夏季制冷、冬季制熱，對(duì)溫度進(jìn)行微調(diào)。

5 ?實(shí)驗(yàn)室中新風(fēng)處理機(jī)組選用分析

對(duì)于溫濕度獨(dú)立控制系統(tǒng)，基于濕度控制系統(tǒng)的主要目的是除濕。但對(duì)于實(shí)驗(yàn)室來說，由于新風(fēng)量非常大，新風(fēng)除要承擔(dān)室內(nèi)的濕負(fù)荷外，還要承擔(dān)新風(fēng)本身的熱負(fù)荷。新風(fēng)處理機(jī)組可以分為兩種。一種是直膨式新風(fēng)處理機(jī)組，即機(jī)組本身自帶自帶壓縮機(jī)，其系統(tǒng)中液態(tài)制冷劑在其蒸發(fā)盤管內(nèi)直接蒸發(fā)（膨脹）實(shí)現(xiàn)對(duì)盤管外的室外新風(fēng)吸熱而制冷，此種方式由于冷媒的蒸發(fā)溫度較低，所以可以達(dá)到很好的除濕效果。壓縮機(jī)大多選用數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)、直流變頻壓縮機(jī)等形式。直膨式新風(fēng)處理機(jī)組雖然除濕效果很好，但一般需要電加熱再熱，運(yùn)行費(fèi)用較高。另一種新風(fēng)處理機(jī)組的表冷段通冷凍水來除濕降溫，冷凍水可以由風(fēng)冷冷水機(jī)組、風(fēng)冷熱泵機(jī)組、四管制風(fēng)冷機(jī)組等來提供，當(dāng)采用四管制風(fēng)冷機(jī)組時(shí)在降溫除濕的同時(shí)，提供免費(fèi)的熱水對(duì)新風(fēng)進(jìn)行再熱，是一種節(jié)能的除濕方式。

6 ?項(xiàng)目案例分析

6.1 ?項(xiàng)目情況

沿海地區(qū)某實(shí)驗(yàn)室，由于夏季室外空氣濕度非常大，現(xiàn)有的直膨式新風(fēng)機(jī)組，由于采用螺桿壓縮機(jī)，室外機(jī)沒有調(diào)節(jié)能力，所以新風(fēng)機(jī)組的風(fēng)量只能設(shè)定在80%運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)組設(shè)定溫度滿足要求后，室外壓縮機(jī)將停機(jī)，此時(shí)大量未經(jīng)處理的室外空氣直接進(jìn)入室內(nèi)，導(dǎo)致室內(nèi)濕度過高。需要對(duì)改機(jī)組進(jìn)行改造使其滿足要求。

6.2 ? 原有機(jī)組介紹

實(shí)驗(yàn)室內(nèi)原有直膨式新風(fēng)機(jī)組1臺(tái)，風(fēng)量20867m3/h～43573m3/h，制冷量367kW?，F(xiàn)場(chǎng)由于噪音太大，新風(fēng)機(jī)組實(shí)際使用風(fēng)量為80%的設(shè)計(jì)風(fēng)量定頻運(yùn)行，每臺(tái)外機(jī)只有一個(gè)螺桿壓縮機(jī)，沒有調(diào)節(jié)能力。此臺(tái)新風(fēng)機(jī)組的功能段依次為：進(jìn)風(fēng)段+初、中效過濾段+加熱盤管段+直膨表冷盤管段+送風(fēng)機(jī)段。

6.3 ?改造解決方案

在新風(fēng)機(jī)組入口前，將新風(fēng)分為兩路，對(duì)其中一路采用預(yù)冷水盤管進(jìn)行預(yù)冷處理，處理后的新風(fēng)與室外新風(fēng)混合后進(jìn)入新風(fēng)機(jī)組，經(jīng)過新風(fēng)機(jī)組內(nèi)原有的表冷盤管進(jìn)行降溫和除濕處理后，由送風(fēng)機(jī)送出。在新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)管道上設(shè)置熱水加熱盤管，采用四管制風(fēng)冷機(jī)組的熱水把經(jīng)過除濕處理的新風(fēng)機(jī)組溫度提高到舒適溫度后送入相應(yīng)房間內(nèi)。四管制風(fēng)冷機(jī)組夏季同時(shí)制冷制熱，制冷量105.6kW，制熱量135.5kW，輸入功率34kW。當(dāng)夏季室外環(huán)境溫度較低時(shí)，此時(shí)機(jī)組負(fù)荷較小，室外螺桿壓縮機(jī)有可能會(huì)間歇性停機(jī)，當(dāng)室外壓縮機(jī)停機(jī)后，需要將新風(fēng)機(jī)組風(fēng)機(jī)的風(fēng)量相應(yīng)調(diào)小。經(jīng)過改造后室內(nèi)溫度為25/17.3℃，相對(duì)濕度46.5%，完全滿足要求。

6.4 ?此方案的優(yōu)缺點(diǎn)

（1）優(yōu)點(diǎn)：預(yù)冷和加熱都由四管制風(fēng)冷機(jī)組提供，不需要額外設(shè)置電加熱，節(jié)能、電力增容小，當(dāng)原有螺桿壓縮機(jī)停機(jī)后，四管制風(fēng)冷機(jī)組也可以提供部分冷量;（2）缺點(diǎn)：四管制風(fēng)冷機(jī)組外機(jī)尺寸較大，需要配置水箱、水泵等系統(tǒng)較復(fù)雜。

7 ?結(jié)束語

為確保實(shí)驗(yàn)室的安全穩(wěn)定運(yùn)行和降低運(yùn)行能耗，很有必要對(duì)實(shí)驗(yàn)室新風(fēng)濕度進(jìn)行控制，可以根據(jù)項(xiàng)目情況，綜合考慮選用合適的新風(fēng)除濕方式。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張俊.中心化驗(yàn)室濕度控制及空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].煉油技術(shù)與工程，2013（43）：62.