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恒温恒湿实验室空调系统的节能优化设计.doc

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节 能 2 0 0 9 年第 5 期 E N E R G Y CON SE R VA T ION ( 总第 3 2 2 期 ) ) 1 6 ) 恒温恒湿实验室空调系统的节能优化设计 1 , 朱 凤 2 马长捷 ( 1 1 石家庄铁道学院 机械工程分院, 河北 石家庄 0 5 0 0 4 3 ; 2 1 石家庄铁路运输学校 车辆部, 河北 石家庄 0 5 0 0 1 1 ) 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: T U 8 3 1 1 5 文献标识码: A 文章编号: 1 0 0 4 - 7 9 4 8 ( 2 0 0 9 ) 0 5 - 0 0 1 6 - 0 3 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 或有多个实验室的情况。 更小, 从而对恒温恒湿空调系统提出更高的要求。 1 1 2 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。 1 1 1 常见的三种设计方法 ( 1 ) 选用恒温恒湿空调机, 配备多级电加热器、 电极加湿罐及微电脑控制器。在冷却去湿工况条件 Q = G c ( t s - t l ) 下, 蒸发盘管使空气温度低于露点温度而去湿, 通过 加热器的再热控制室内温度保持在设定值。一般宜 用于相对湿度控制精度在 ? 5 % 的实验室。 产品。在冷却去湿工况条件下, 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 加热器的再热控制室内温度保持在设定值。一般宜 用于相对湿度控制精度在 ? 5 % 的实验室。 产品。在冷却去湿工况条件下, 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 加热器的再热控制室内温度保持在设定值。一般宜 用于相对湿度控制精度在 ? 5 % 的实验室。 器以及( 2 专) 选用用微风机冷温柜湿式度空控调制机器, ,加该装类电系加统热为器非、加定湿型 气产流品中。在投冷入却相去对湿稳工定况的条冷件量下, 通, 压过缩闭机环持自续动运控行制, 系向 统度调, 系节统加抗热干量扰和能加力湿较量强, 从, 可而以达达到到设相定对的湿温度度? 和2 湿% 设计工况条件下夏季空气处理过程焓湿 ( 见图 2 ) , 可清楚地揭示冷热量抵消产生原因。 再热量为: 的精度要求。 ( 3 ) 选用空调箱以冷冻水作冷却介质, 配备过 滤、表冷或喷淋、加热、加湿等功能段。在冷却去湿 N - 室内空气状态; W - 室外空气状态; C - 新回风混合状态; L - 机器露点; S - 送风状态。 图 2 夏季空气处理过程焓湿图 2 0 0 9 年第 5 期 节 能 ( 总第 3 2 2 期 ) E N E R G Y CON SE R VA T ION ) 1 7 ) 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, 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 = Q 0 - Q c 式中: Q 0 ) 设计冷负荷, k W; 图 4 恒温恒湿实验室空调系统改进方案 Q c ) 实际冷负荷, k W。 2 非再热系统的节能设计 从前面的论述中可以看出, 常规恒温恒湿空调 的设计通常都存在冷热抵消过程。为了避免这种情 况, 对空气处理过程进行了优化设计。 2 1 1 空气处理过程优化设计思路 鉴于绝大
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