调温除湿机又名恒温除湿机用蒸发器与冷凝器来对空气进行处理,从而达到调温除湿的目的。其工作过程中回收系统的冷凝热,来弥补空气中因为冷却除湿时散失的热量,是一种节能的除湿方式,已经广泛应用于*、人防工程、烟草及石化行业、地铁车站、航天领域净化工程、实验室、电讯器材室、档案室、食品房、制药或胶片车间、特种玻璃制造、粮食、木材等的除湿干燥和高湿空间的除湿与温度控制等有除湿要求的场所。
对并联型调温除湿系统停机现象进行了分析,指出双冷凝器压力不平衡是产生制冷剂积存、压力波动导致停机的原因.存此探讨了几种改进策略,指出了各方法的优缺点.提出了在由调温除湿向冷冻除湿模式转换时将再热冷凝器作为蒸发器的双蒸发器模式设想,并搭建了实验台,进行了相关实验研究,结果表明:该模式可解决制冷剂积存而导致停机的问题,可实现不同运行模式的转换,制冷除湿效果优于单蒸发器模式的效果.
调温除湿机利用蒸发器为空气降温除湿,并可回收冷凝热来调节送风温度,已广泛应用于仓库、机房及各类地下工程中。调温除湿机一般采用双冷凝器方案,其中一个冷凝器为水冷冷凝器(或蒸发式冷凝器),用于排除余热;另一个冷凝器为风冷再热冷凝器。冷凝器有串联和并联两种模式。
2001年,在测试某调温除湿机性能时,发现串连型调温除湿机存在调温盲区问题。2006年,朱志平、王克勇、程宝义等人申请了无盲区调温除湿机,提出双冷凝器并联模式。冷凝器并联具有阻力小,回收预热方便,克服了串联存在的调温盲区、控制较为复杂、制冷剂行程长、压缩机功耗较大等问题,可实现送风温度连续(或分级)调节,是除湿机发展研究的重要方向。
然而,并联型调温除湿机在调温除湿模式和冷冻除湿模式之间转换时常出现冷凝器中制冷剂分配不平衡现象,可导致调温除湿能效下降,甚至停机。此外,并联型调温除湿机在由冷冻除湿模式向调温除湿模式转换时,往往由于前一阶段制冷剂积存,导致无法转换。通过分析以上问题,提出了几种改进和优化策略,并对各个策略的优缺点做了探讨,特别分析了双蒸发器运行的模式,并搭建实验台测试了双蒸发器模式运行的可行性及其性能。
1机组的不足及原因
并联型调温除湿系统如图1所示,由压缩机、并联的蒸发式冷凝器和风冷冷凝器、储液器、节流装置、蒸发器以及三通比例调节阀(以下简称:调节阀)等组成,通过调节阀控制流经两个冷凝器的制冷剂流量,达到调温目的。双冷凝器并联模式如图2所示,两冷凝器i、ii通过调节阀实现并联,为防止制冷剂回流,在连接储液器iii前增加了两个单向阀。当两个冷凝器内压力平衡时,且-p,制冷剂可自由进出。
当机组运行调温模式,需控制调节阀的开度(一般在40%~80%的线性区间)。无论开度偏向其中任何~个,制冷剂在两个冷凝器内的流量分配将产生变化,冷凝器容积为一固定值,因此两冷凝器内压力将产生变化,原有平衡被打破,假设pk,贝,因此,冷凝器ii中制冷剂则无法全部流出,出现制冷剂积存。积存越多,则参与制冷循环的制冷剂量越少,效率则越低,甚至出现停机故障。当机组运行于冷冻除湿模式,则再热冷凝器侧*关闭,再热冷凝器侧一直处于低温低压环境中,其内部压力远远低于压缩机侧压力,则可能导致:*制冷系统内部压力平衡会被打破,可能会造成很大的压力波动,压缩机可能会因吸气压力过低而停机保护;第二制冷剂慢慢渗入,致使机组效率下钔。第三除湿机长期运行于冷冻除湿模式,系统也将因制冷剂则不断积存,导致在再热冷凝器无法周期工作,失去了调温除湿的功能,即无法运行调温除湿模式。
2传统的改良策略分析
2.1大量填充制冷剂
为削弱制冷剂大量积存导致制冷剂不足而引起压缩机低压停机保护问题,采取了大量充注制冷剂的方法,并选择容积合适的储液器以适应机组变工况运行的需要,从而确保制冷系统形成稳定的蒸发压力和吸气压力。
大量充注制冷剂使得积存于水冷(蒸发式)冷凝器侧的制冷剂量增多,以减小其内部有效空间(即参与制冷循环的制冷剂所需空间),提高冷凝温度,而使得参与循环的制冷剂量不会太少,改变压力较低的冷凝器的有效容积,从而在经过一段时间之后,使得两冷凝器内制冷剂压力相等。
采用大量填充制冷剂的方法,可有效解决系统停机问题。然而需增加储液装置,一方面造成成本的大量增加;另一方面其并没有从根本上解决制冷剂死循环问题,从而使得机组的制冷除湿效果并不理想。
2.2制冷剂抽吸
为了使得在升温除湿向冷冻除湿转变时,减少制冷剂在风冷冷凝器中的积存,有人提出了制冷剂抽吸的方法。其方法是在再热冷凝器下游至压缩机侧增加旁通阀,当调温除湿机由升温除湿模式转换为冷冻除湿模式时,打开旁通阀,使制冷剂被部分吸入低温低压的蒸发器中,以减少在风冷冷凝器中的积聚量。
然而采取这种模式,存在两个问题:一是旁通阀打开及关闭的时机问题。因大量冷凝成液态的制冷剂未经蒸发器蒸发即被吸入压缩机,若启闭时机把握不当,很容易引起压缩机因吸液而导致冲缸;另一方面,则是旁通阀的不断启闭可能导致制冷系统不能正常运行不断地启闭将影响该电磁阀的寿命。
2.3冷凝器串联模式
调温除湿机产品类型
调温除湿机,实质是在普通除湿机的基础上增加调温模块(升温和降温功能模块),对空气的湿负荷及冷/热同时进行控制。按冷凝方式分为:风冷型调温除湿机和水冷型调温除湿机。
风冷型调温除湿机
共有有两个冷凝器和一个蒸发器;其中一个冷凝器放置室外,一个冷凝器放置在室内主机内,它们在四通阀的作用下抽进热能或排出热能,达到对室内温度控制目的;松岛除湿机室内主机中的蒸发器,起到抽湿的作用。
调温除湿机产品特点:
1、机组选配的全封闭制冷压缩机、膨胀阀、、电磁阀等零部件均采用进口产品。
2、控制开关采用触摸式按钮,操作面板具有工作运行指示和故障显示功能。
3、机组配备的风机采用高性能、低噪音的离心风机,具有噪音低、风量大、静压高等优点。
4、机组可实现*控制,根据用户要求配置通信接口,实现远距离计算机集中控制和显示。
5、机组运平稳、操作简便、外型美观、维护工作量小。
水冷型调温除湿机
是用水壳管或水盘管做冷凝器,其冷凝热由流经的冷却水给带走。作为冷凝器的水壳管或水盘管曾同心圆管设计,在内圆管流动制冷剂(氟利昂),外圆管流动冷却水,两种液体在除湿机工作时呈逆向运动,这样热量交换无疑是zui为充分的。水冷调温除湿机,具有除湿效率高,节能等特点,如杭州松岛水冷调温除湿机被广泛应用于人防、地铁、电站、宾馆、光伏产品车间、写字楼等对湿负荷、冷/热负荷都有要求的场所。
温度调节方法(水冷调温型)
采用风冷冷凝器和水冷冷凝器各一只,利用调节水冷冷凝器冷却水量的手段,来控制空气在风冷冷凝器时的升温,从而达到调节出口空气温度的目的。
调温除湿机产品特点:
调温除湿机是提供一种可以在不同室内、外温度下对室内进行供热、制冷和除湿以满足室内温湿度要求的管道式调温调湿方法及其设备,具有如下优点:
(1)降温除湿模式
当室内温湿度都比较高,而且室内冷负荷比较大时,系统运行于降温除湿模式。此时四通阀不带电,系统按制冷方式运行,室内第二换热器支路为电磁阀关断,室外换热器为冷凝器,室内*换热器为蒸发器。室内空气只被室内*换热器降温除湿,成为低温低湿的空气返回室内。在这种模式下,还可以调节室外换热器的风量或水量进一步调节制冷量和除湿量,制冷量和除湿量都随着室外换热器风量或水量的增加而上升。
(2)调温除湿模式
当室内湿度和湿负荷都比较高,而且室内冷负荷比较小时,系统运行于调温除湿模式。此时四通阀不带电,系统仍按制冷方式运行,室外换热器和室内第二换热器为两个并联的冷凝器,室内*换热器为蒸发器。室内空气被室内*换热器降温除湿后,经过室内第二换热器时被部分冷凝热进行再热后,空气返回室内。在这种模式下,还可以调节室外换热器的风量和水量来调节两个冷凝器换热量的分配,进一步控制室内再热量,从而达到控制室内空气温度的目的。
(3)升温除湿模式
当室内湿度和湿负荷都比较高,但是室内温度低且热负荷比较小时,系统运行于升温除湿模式。此时四通阀不带电,系统按制冷方式运行,室外换热器支路被电磁阀关断,室内第二换热器为冷凝器,室内*换热器为蒸发器。由于室内第二换热器2中也有高温制冷剂流过,室内空气被室内*换热器降温除湿后,经过室内第二换热器全部冷凝热都被用来再热空气。在这种模式下,由于室外换热器的制冷剂流路关断,全部冷凝热都由室内第二换热器承担,系统冷凝热要大于蒸发热,所以被处理的空气湿度下降温度上升。
(4)制热模式
当室内温度很低,而且热负荷比较大时,尽管相对湿度比较高,但是含湿量比较低,出去空气中的水分比较困难,但是将空气加热后,含湿量不变的情况下,空气的相对湿度就迅速下降,因此可以通过系统制热运行,来实现对室内温湿度的控制。此时四通阀带电,系统按制热方式运行,室内第二换热器被电磁阀关断,室外换热器为蒸发器,室内*换热器为冷凝器。在这种模式下,室内空气被室内*换热器加热后,经过室内第二换热器不进行换热后返回室内。这样空气的温度上升、湿度下降,从而实现对室内温湿度的控制。
(5)自动除霜
当系统运行于模式(1)-(3)时,室内*换热器为蒸发器,当蒸发器表面温度低于0oc,进入蒸发器的空气相对湿度大时,空气中的水分可能在蒸发器外表面结霜,当霜达到一定厚度后,使得空气侧压力损失上升,空气流量降低,换热效果差,需要进行除霜。此时,使得机组运行于制热调湿模式(?),室内*换热器作为冷凝器,高温制冷剂的进入使得霜迅速融化后,恢复原来的运行模式。
当系统运行于制热模式(4)时,室外换热器为蒸发器,当室外空气温度低湿度高而且蒸发器表面温度低于0℃时,室外换热器外表面也可能结霜,当霜达到一定厚度后,使得机组运行于调温除湿模式(2),室外换热器作为冷凝器,高温制冷剂的进入使得霜迅速融化,室内第二换热器也作为冷凝器,防止被室内*换热器降温的空气直接进入室内,当霜*除掉后,恢复制热调温模式。