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1、节能2009年第5期—16—ENERGYCONSERVATION(总第322期)恒温恒湿实验室空调系统的节能优化设计12马长捷,朱凤(11石家庄铁道学院机械工程分院,河北石家庄050043;21石家庄铁路运输学校车辆部,河北石家庄050011)摘要:分析现有的几种恒温恒湿实验室设计方法,针对其空气处理过程中共同存在的再热方法进行优化设计。分析和实例表明,采用优化设计的空气处理方式能明显降低空调系统能耗。针对改进方案的特点,指出其适用范围。关键词:恒温恒湿;实验室;空调;节能中图分类号:TU83115文献标识码:A
2、文章编号:1004-7948(2009)05-0016-03引言工况条件下,由室内相对湿度信号控制送风的机器恒温恒湿实验室即将某一实验室通过空气调节露点,室温信号控制加热器的再热量来保持室内的技术,使其室内温湿度符合某一调湿和试验用标准恒温恒湿,可以达到相对湿度±2%的精度要求。但大气的要求。其空调系统与舒适性空调相比,对室该类系统必须再配单独的冷、热源设备及自控系统,内的温度和湿度的稳定性要求特别高。随着各行业设备投资大,适用于所需送风量较大的大型实验室工艺技术的飞速进步,必然要求温、湿度的波动范围或有多个实验
3、室的情况。更小,从而对恒温恒湿空调系统提出更高的要求。112造成能量损耗的原因分析基于目前常用的设计方法,这一要求又会大大增加从上述方法对空气处理的方式来看(见图1),空调系统的能耗,因此,有必要寻求一种合理的空气都在投入冷量对空气冷却去湿的同时启用了加热器处理方法来消除不必要的能量损失,降低系统运行对空气再热,造成冷热量抵消。的能耗。1现有恒温恒湿实验室设计方法及分析为保证达到控制精度和区域内温湿度均匀,必须符合规范对送风换气次数及送风温差的规定。因图1空气处理过程此,恒温恒湿空调系统通常采用全空气定风量方式。
4、设计工况条件下夏季空气处理过程焓湿(见图111常见的三种设计方法2),可清楚地揭示冷热量抵消产生原因。(1)选用恒温恒湿空调机,配备多级电加热器、再热量为:电极加湿罐及微电脑控制器。在冷却去湿工况条件Q=Gc(ts-tl)下,蒸发盘管使空气温度低于露点温度而去湿,通过式中:G—空调送风量,kg/s;c—空气比热容,加热器的再热控制室内温度保持在设定值。一般宜kJ/(kg·℃)。用于相对湿度控制精度在±5%的实验室。(2)选用风冷柜式空调机,加装电加热器、加湿器以及专用微机温湿度控制器,该类系统为非定型产品。在冷却
5、去湿工况条件下,压缩机持续运行,向气流中投入相对稳定的冷量,通过闭环自动控制系统调节加热量和加湿量,从而达到设定的温度和湿度,系统抗干扰能力较强,可以达到相对湿度±2%N-室内空气状态;W-室外空气状态;C-新回风混合状态;的精度要求。L-机器露点;S-送风状态。(3)选用空调箱以冷冻水作冷却介质,配备过图2夏季空气处理过程焓湿图滤、表冷或喷淋、加热、加湿等功能段。在冷却去湿2009年第5期节能(总第322期)ENERGYCONSERVATION—17—实际运行中由于恒温恒湿室采用定风量空调系统方案如图4所示。统
6、,当室内空调冷负荷减小时,只能通过提高送风温度的手段来维持室内空气参数,因而造成了再热量的进一步增加和更多的冷热量抵消。增加的再热量为:Q=Q0-Q′式中:Q0—设计冷负荷,kW;图4恒温恒湿实验室空调系统改进方案Q′—实际冷负荷,kW。本方案中采用精密恒温恒湿机作为干工况冷却2非再热系统的节能设计设备。其机组占地面积小,自控程度高,温度波动可从前面的论述中可以看出,常规恒温恒湿空调以控制在l℃左右;特别是处理空气焓差小、送风量的设计通常都存在冷热抵消过程。为了避免这种情大,机组的湿冷量占总冷量95%以上,对空气
7、的处况,对空气处理过程进行了优化设计。理为等湿的干冷却过程。211空气处理过程优化设计思路在设计选型时,首先应根据夏季的设计冷量确鉴于绝大多数恒温恒湿实验室内部产湿量很定机组的规格,而后根据冬季工况进行电加热器、加少,房间的热湿比数值ε趋于+∞,可近似认为送入湿器容量的校核以及系统的阻力计算,选择是否要室内的空气状态按等湿变化,若将新风单独处理到加大部件的配置规格(如加大风机规格来增加送风与室内空气含湿量相同的机器露点,然后同室内回量、机外静压等),通常该类机组的生产厂商都可提风再混合,通过对混合空气进行干冷却处
8、理以保证供标准配置以外的备选配置。送风温差满足相应的规范要求,则在控制室内温度新风空调箱应选用自带冷源形式的机组。虽然的同时也限制了相对湿度的波动范围,不但满足了目前使用中央空调相当普遍,往往实验室所在的建实验室控制精度的要求,同时也免除了再热造成的筑已设计有冷冻水管路系统,且供水温度可以满足冷热量抵消,其空气处理过程焓湿如图3所示。新风机组处理空气的需要,但考虑到制冷机
