隨著社會(huì)的進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的地方需要精確控制溫度和濕度。恒溫恒濕機(jī)屬于過(guò)程空調(diào)，可廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、儀器儀表、郵電通信、電子廠房、計(jì)算機(jī)房、藥品倉(cāng)庫(kù)、彈藥倉(cāng)庫(kù)等許多特殊場(chǎng)合。適用于一些需要使用新空氣的場(chǎng)合，如易燃易爆車間、醫(yī)院手術(shù)室和傳染病房、藥物檢測(cè)機(jī)構(gòu)、特殊實(shí)驗(yàn)室等。設(shè)計(jì)了一套具有針對(duì)性要求的新型空氣恒溫恒濕空調(diào)機(jī)組。這個(gè)箱子的使用場(chǎng)所需要新鮮空氣供應(yīng)。室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)是低溫低濕。此外，戶外是多山的叢林。這種氣候的特點(diǎn)是高溫高濕。這注定了該機(jī)組能耗大、控制精度高、使用環(huán)境惡劣。本文主要研究在惡劣工況下新型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)和節(jié)能方法。
1常規(guī)恒溫恒濕機(jī)的設(shè)計(jì)
如圖1所示，傳統(tǒng)恒溫恒濕機(jī)的工作原理如下：
新型空氣多級(jí)節(jié)能恒溫恒濕機(jī)的設(shè)計(jì)
圖1常規(guī)恒溫恒濕機(jī)的工作原理
注：1。壓縮機(jī)2。冷凝器3。冷凝器風(fēng)扇4。5號(hào)水庫(kù)。過(guò)濾器6。電磁閥7。膨脹閥8。蒸發(fā)器9。電加熱10。加濕器11。吹風(fēng)機(jī)
常規(guī)恒溫恒濕機(jī)的工作原理是：根據(jù)室內(nèi)溫度和濕度要求，設(shè)計(jì)蒸發(fā)溫度，對(duì)制冷系統(tǒng)進(jìn)行冷卻除濕，將空氣處理到低溫低濕狀態(tài)，然后用電加熱器提高空氣溫度，實(shí)現(xiàn)對(duì)室溫的精確控制。另外，配備電極或電加熱加濕器進(jìn)行等溫加濕，以滿足旱季室內(nèi)相對(duì)濕度精確控制的要求。
為了滿足濕度的需要，制冷系統(tǒng)必須采用冷卻和除濕的方法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的蒸發(fā)溫度必須滿足除濕露點(diǎn)溫度的要求，露點(diǎn)溫度相對(duì)較低，機(jī)組能效比相應(yīng)降低。另外，由于傳統(tǒng)的恒溫恒濕機(jī)大多使用能量不可調(diào)的壓縮機(jī)，控制上采用簡(jiǎn)單的雙位控制方式，即通過(guò)啟動(dòng)和停止壓縮機(jī)、電加熱器和加濕器來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度和濕度的控制，這種方式基本上可以滿足采用回風(fēng)式空調(diào)機(jī)組的要求，但全新的空調(diào)機(jī)組的工況全年變化很大，山區(qū)晝夜溫差甚至高達(dá)10以上。如果采用傳統(tǒng)的恒溫蒸發(fā)和電加熱補(bǔ)償方式，能耗將會(huì)增加。
2新型空氣多級(jí)蒸發(fā)恒溫恒濕機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)例
項(xiàng)目條件：四川某彈藥推進(jìn)劑暫存間溫度控制范圍為13 ~ 17，控制精度為1，濕度控制范圍為60% ~ 80%，控制精度為5%?；诎踩?，室內(nèi)溫濕度傳感器必須防爆，適用于易燃易爆環(huán)境，具有防爆認(rèn)證和防爆行業(yè)生產(chǎn)許可證。防爆等級(jí)不得低于防爆等級(jí)BT4。該機(jī)組需要采用全新的空氣機(jī)組。操作環(huán)境是山區(qū)。夏季環(huán)境溫度為42.2，相對(duì)濕度為72%。冬季-5，相對(duì)濕度82%。
系統(tǒng)受現(xiàn)場(chǎng)條件限制，沒(méi)有冷凍水或冷卻水源，因此采用風(fēng)冷直接蒸發(fā)制冷方式。為滿足機(jī)組全年運(yùn)行、夏季高溫高濕、晝夜溫差大的特點(diǎn)，特考慮以下幾個(gè)方面：(1)制冷系統(tǒng)壓縮機(jī)配置，多系統(tǒng)分類工作；(2)冷凝器運(yùn)行控制，冷凝溫度恒定；(3)電加熱PID控制輸入；(4)加濕器的PID控制。
2.1單位組成
主壓縮機(jī)冷凝單元和空調(diào)箱，包括一級(jí)效果過(guò)濾器，
機(jī)組按15次換氣次數(shù)選擇，風(fēng)量按5000 m3/h計(jì)算，所需參數(shù)的溫度控制范圍為13 ~ 17，控制精度為1，濕度控制范圍為60% ~ 80%，控制精度為5%，露點(diǎn)溫度為11，機(jī)組總制冷量為173千瓦。
一級(jí)蒸發(fā)溫度設(shè)定為12.5，出口溫度控制在24，制冷量為110千瓦。采用雙系統(tǒng)制冷循環(huán)，每個(gè)系統(tǒng)為55kW，選用兩臺(tái)VR190谷物渦旋壓縮機(jī)，壓縮機(jī)功率為12.5kW/臺(tái)。
二級(jí)蒸發(fā)溫度設(shè)定為8，出口溫度控制在16，制冷量為45kW。采用雙系統(tǒng)制冷循環(huán)，每個(gè)系統(tǒng)22.5千瓦。選用兩臺(tái)谷物渦旋壓縮機(jī)VR94，壓縮機(jī)功率為6.15千瓦/臺(tái)。
第三級(jí)蒸發(fā)溫度設(shè)定為3.5，出口空氣溫度控制在11，制冷量為23kW。采用雙系統(tǒng)制冷循環(huán)，每個(gè)系統(tǒng)11.5千瓦，選用兩臺(tái)谷物渦旋壓縮機(jī)VR61，壓縮機(jī)功率為4.2千瓦/臺(tái)。其中一個(gè)系統(tǒng)增加了一個(gè)熱氣旁通閥，用于在惡劣條件下卸載。
電加熱量由39kW配置，PID控制。電加熱加濕器35公斤/小時(shí)；風(fēng)扇功率為3.0千瓦；機(jī)組夏季總制冷量為178千瓦，制冷功率為45.7千瓦，風(fēng)機(jī)功率為3.0千瓦，制冷能效為3.655。
3性能比較
3.1節(jié)能效果比較
該系統(tǒng)采用多級(jí)蒸發(fā)，在相同冷凝溫度下，提高了前一級(jí)的蒸發(fā)溫度，從而提高了機(jī)組的能效。
如果采用常規(guī)恒溫恒濕機(jī)的原理設(shè)計(jì)和選擇冷卻負(fù)荷，機(jī)組蒸發(fā)溫度設(shè)定為3.5，出口溫度控制在11，制冷量為178千瓦。如果選擇雙系統(tǒng)制冷循環(huán)，由于谷物輪壓縮機(jī)中沒(méi)有如此大型的壓縮機(jī)，因此選擇了三套，每套系統(tǒng)為59.5千瓦，選擇了三套谷物輪渦旋壓縮機(jī)ZR310，壓縮機(jī)功率為19.9千瓦/套。
機(jī)組夏季總制冷量為178千瓦，制冷功率為59.7千瓦，風(fēng)機(jī)功率為3.0千瓦，制冷能效為2.84。
與兩種類型相比，多級(jí)蒸發(fā)系統(tǒng)能效比提高了28.7%，壓縮機(jī)節(jié)能效率達(dá)到30.6%，節(jié)能效果顯著。
3.2適應(yīng)工作條件的比較
采用多級(jí)蒸發(fā)式，制冷系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止水平可根據(jù)新鮮空氣溫度來(lái)判斷。在新風(fēng)入口處安裝溫度探頭，當(dāng)新風(fēng)溫度高于24時(shí)，三級(jí)制冷系統(tǒng)將全部啟動(dòng)。當(dāng)新風(fēng)溫度低于24且高于16時(shí)，一級(jí)制冷系統(tǒng)不啟動(dòng)，二級(jí)和三級(jí)制冷系統(tǒng)啟動(dòng)。當(dāng)新風(fēng)溫度低于16且高于11時(shí)，一、二級(jí)制冷系統(tǒng)不啟動(dòng)，三級(jí)制冷系統(tǒng)啟動(dòng)。當(dāng)新鮮空氣溫度低于11時(shí)，啟動(dòng)電加熱檢測(cè)新鮮空氣的含水量，判斷是否啟動(dòng)加濕器。
該機(jī)組可根據(jù)外界新鮮空氣溫度自動(dòng)多級(jí)卸載，適用于各種工況，有利于壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行，避免頻繁啟停，延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。然而，傳統(tǒng)方式設(shè)計(jì)的恒溫恒濕機(jī)僅根據(jù)檢測(cè)到的室內(nèi)工況進(jìn)行卸載，無(wú)法提前判斷，導(dǎo)致壓縮機(jī)頻繁啟停，溫度波動(dòng)范圍大。
該機(jī)組已投入運(yùn)行一年半，并在春、夏、秋、冬不同工況下進(jìn)行了試驗(yàn)。整體性能穩(wěn)定，運(yùn)行穩(wěn)定，能保證房間內(nèi)的溫濕度波動(dòng)在控制范圍內(nèi)。表1是各種工況下不同季節(jié)有代表性的機(jī)組運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)匯總。
新型空氣多級(jí)節(jié)能恒溫恒濕機(jī)的設(shè)計(jì)
表1四季運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)
3.3原理簡(jiǎn)介
根據(jù)本單位的實(shí)際使用場(chǎng)所、環(huán)境工作條件和使用目的，進(jìn)行有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。新空氣機(jī)組的蒸發(fā)系統(tǒng)采用多級(jí)蒸發(fā)來(lái)提高前一級(jí)的蒸發(fā)溫度，以達(dá)到提高機(jī)組能效比和節(jié)能的目的。該機(jī)組已調(diào)試完畢，并已正常運(yùn)行一年。全年在各種工作條件下均，能滿足室內(nèi)溫度、濕度和精度要求。
參考
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4 .趙慶、蘇。恒溫恒濕空調(diào)方案的選擇。制冷和空調(diào)，2009.336057-60
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