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      環保空調在高溫低濕環境通風系統中的節能運用

      來源:蘇州諾華德環保空調 發布時間:2012年05月31日 瀏覽量:3466

      1工程概況

      本工程位于昆山著名五星級酒店佳華廣場3樓某高檔海鮮酒樓,為一大型魚池的恒溫風冷冷凝循環機組的機房通風系統,按照恒溫循環機組的運行要求,環境溫度不能高于40℃,常年24h運行。

      酒樓位于酒店3樓內區,受與酒店承租范圍的限制,恒溫風冷冷凝循環機組的機房設置在魚池旁,機房不能直接對外,故恒溫循環機組安裝方僅僅利用機房內的1個截面積為0.3m2的排風豎井排風,設置了1臺風量為6000m3/h的排風機,并利用門縫負壓進風及偶爾開門補風,詳見圖1。

      圖1恒溫機房平面圖(改造前)

      機組投入運行后,恒溫風冷冷凝循環機組開啟約15min后機房溫度就達到了45℃,造成機組冷凝器自動關機保護,待機房內溫度降低至約32~35℃時,保護解除,機組又啟動。機組啟停頻繁,造成海鮮魚池水溫波動較大,不能保證海鮮產品的正常生活環境,因此需要通過對通風系統的改造保證魚池恒溫風冷冷凝循環機組的正常運行。

      2問題分析

      2.1魚池恒溫風冷冷凝循環機組參數

      機房設置了4臺風冷冷凝循環機組,單臺制冷量為14kW,總制冷量為56kW,總制冷輸入功率為17kW,冷凝器排熱量共63kW。機組要求環境溫度≤40℃,對濕度無明確要求。

      2.2采用全通風方案的通風量計算

      2.2.1送、排風狀態點的確定

      機房外進風為酒樓室內空氣,夏季中央空調系統室內溫度設定為25℃,相對濕度為60%;冬季室內溫度設定為22℃,相對濕度為40%。為了確保恒溫風冷冷凝循環機組的正常運行,排風溫度設定為38℃,相對濕度不限。

      按全通風系統考慮,認為機房外進風進入機房經風冷循環機組的冷凝排熱加熱,為一個等濕增焓過程,在焓濕圖上可查得排風狀態點的相對濕度夏季為28.7%,冬季為16.0%。各狀態點的參數值見表1。

      表1全通風方案各狀態點參數值

      狀態點

      干球溫度/℃

      相對濕度/%

      焓值/(kJ/kg)

      含濕量/(g/kg干空氣)

      夏季進風點(X)

      25

      60

      63.36

      14.96

      夏季排風點(A)

      38

      28.7

      76.84

      14.96

      冬季進風點(X1)

      22

      40

      43.14

      8.23

      冬季排風點(A1)

      38

      16

      59.54

      8.23

      2.2.2全通風量計算

      夏季進風按等濕增焓過程由進風狀態點(X)到排風狀態點(A),冬季進風按等濕增焓過程由進風狀態點(X1)到排風狀態點(A1)。

      按消除余熱通風量計算(夏季):G=4.67kg/s,昆山地區平均空氣密度為0.9m3/kg,則風量為18700m3/h。采用自然進風、機械排風,排風機需配置功率為5.5kW的電機。

      按消除余熱通風量計算(冬季):G=3.84kg/s,昆山地區平均空氣密度為0.9m3/kg,則風量為15366m3/h。采用自然進風、機械排風,排風機需配置功率為5.5kW的電機。

      2.3問題分析

      通過以上計算可知,按機房內的運行溫度要求,現有的6000m3/h全面通風量遠小于計算所需要的全面通風量,并且原設計的進風僅靠機房門縫負壓進風和機房門偶然開啟補風,造成了機組運行后很快停機保護的不利情況。

      3改造方案設計

      1)按全通風系統設計,加大機械排風量及進風量。此方案將大大加大從酒樓空調區域的進風,勢必將造成酒樓內的空調溫度波動較大,并造成空調冷熱量的極大浪費,同時排風豎井較小,不太有利于大風量的排風。

      2)采用等焓加濕技術,利用環保空調加大機房內空氣的含濕量,通過加濕過程降低機房內的空氣溫度,減少排風量。此方案可保留原來的排風機,排風量仍為6000m3/h,在機房內加設1臺環保空調,增加從機房外空調區域的負壓進風百葉,詳見圖2。機房內的空氣處理過程簡化為:機房外進風→冷凝器(等濕加熱)→環保空調(等焓加濕)→排風機組排風。

      圖2恒溫機房平面圖(改造后)

      夏季進風狀態點(X)先等濕加熱至中間狀態點(B),再經等焓加濕至85%濕度線到狀態點(D),85%的加濕效率為環保空調設備廠家樣本提供的最大加濕效率,考慮工程富裕量取70%,至狀點(C)。

      冬季進風狀態點(X1)先等濕加熱至中間狀態點(B1),再經等焓加濕至85%濕度線到狀態點(D1),85%的加濕效率為環保空調設備廠家樣本提供的最大加濕效率,同樣考慮工程富裕量取70%,至狀態點(C1)。

      以6000m3/h的排風量計算,得到夏季等濕加熱后中間狀態點(B)的焓值為103.82kJ/kg,冬季等濕加熱后中間狀態點(B1)的焓值為83.26kJ/kg。各狀態點的參數見表2。

      表2環保空調方案各狀態點的參數值

      狀態點

      干球溫度/℃

      相對濕度/℃

      焓值/(kJ/kg)

      含濕量/(g/kg干空氣)

      夏季進風點(X)

      25

      60

      63.36

      14.96

      夏季中間點(B)

      64

      7.9

      103.82

      14.96

      夏季排風點(C)

      32.6

      70

      103.82

      27.68

      夏季排風點(D)

      29.9

      85

      103.82

      28.81

      冬季進風點(X1)

      22

      40

      43.14

      8.23

      冬季中間點(B1)

      61.1

      5

      83.26

      8.23

      冬季排風點(C1)

      28.3

      70

      83.26

      21.42

      冬季排風點(D1)

      25.8

      85

      83.26

      22.46

      通過計算,采用等濕加熱再經等焓加濕,在通風量為6000m3/h時,夏季機房內溫度可以最大降低至約30℃,冬季機房內溫度可以最大降低至約26℃,完全滿足機房內的溫度要求及設備運行的濕度要求。

      實際運行時,因機房內氣流為無組織的循環處理,故運行的中間狀態點B和B1的位置會大大下移,即狀態點的運行溫度會比較低。

      由以上分析可知,增加排風含濕量將顯熱負荷轉化為潛熱負荷,可以以較小的機械排風量滿足消除室內余熱的要求,大幅度降低了機械排風系統的能耗。針對本工程,還可以減少由于機房通風對酒樓空調系統能耗的影響,綜合節能意義較大。

      4改造方案實施

      根據環保空調風量選擇經驗公式:

      Q=Lρcp[e(Tg-Ts)+(Tn-Tg)]/3600

      式中,Q為全冷量,kW;L為冷氣機送風量,m3/h;ρ為出風口空氣密度,kg/m3;cp為空氣比熱,取值為1.01kJ/kg;e為冷氣機飽和效率,一般取為85%,本工程考慮工程富裕量,取為70%;(Tg-Ts)為室外干濕球溫差,℃;(Tn-Tg)為室內外空氣溫差,℃。經計算,夏季的送風量為8213m3/h,冬季為8322m3/h。查設備樣本,選用送風量為9000m3/h,功率為0.55kW的環保空調1臺可滿足要求。考慮機房需要常年24h恒溫,故環保空調定購安裝2臺,按1用1備模式運行。另外,增設約1.0m2面積的負壓進風百葉以保證送、排風量基本平衡。

      5運行效果及節能分析

      通過2010年2~3月的實際運行觀察及測量,風冷冷凝循環機組在24h內2~4組循環開啟,機房室內空氣溫度在27~33℃之間波動,能達到使用要求。機房外空調系統的能耗基本沒有影響,通風系統也未改動,僅增加了環保空調及冷水管。改造前后2種方案的系統運行費用比較見表3。

      表3改造前后2種方案的系統運行費用比較

      方案

      電功率/kW

      運行時間/h

      電價(元/kWh)

      水價(元/m3

      耗水量(kg/h)

      每天運行費用/元

      全年運行總費用/元

      全通風消除余熱排風

      5.5

      24

      0.8

      -

      -

      105.6

      38.544

      采用環保空調等焓加濕排風

      1.65

      24

      0.8

      3.45

      72

      37.64

      13.739

      相比而言,采用環保空調等焓加濕排風比全通風消除余熱排風全年節約用電約33000kWh,節能效果明顯。增加的初投資約為1.2萬元,可在1a內收回。

      6結論

      1)對室內顯熱負荷很大而無潛熱負荷或是潛熱負荷很小的設備房間(如高低壓配電室、柴油發電機房、電信移動無人值班機房等),在考慮通常的機械全通風系統的同時,可以根據現場情況考慮將顯熱負荷轉化為潛熱負荷,可實現通風量的減少并能保證設備房間內空氣溫度的要求,具有較好的節能效果。

      2)運用加濕方式將顯熱負荷轉化為潛熱負荷以減少通風量,設計時應注意室內排風溫度及相對濕度的設定,特別應注意設備對室內相對濕度的要求。

      3)等焓加濕設備的選擇應注意加濕系統的經濟性,對加濕精度要求不高的場所可優先采用環保空調,環保空調的加濕能力與設備加濕填料有關,應根據廠家提供的實驗擬合曲線或公式綜合選擇環保空調設備。

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