地下建筑專用全新風(fēng)無(wú)級(jí)調(diào)載除濕機(jī)研制（一）

　　1.1普通除濕機(jī)的適用場(chǎng)合

　　常用的普通型調(diào)溫除濕機(jī)帶有風(fēng)冷和水冷兩個(gè)串聯(lián)的冷凝器。該機(jī)除了可用于降低所服務(wù)區(qū)域空氣濕度外，還可利用風(fēng)冷和水冷冷凝器換熱量比例的變化兼控出風(fēng)溫度?？梢灾苯臃旁谑覂?nèi)使用，也可以安裝在通風(fēng)系統(tǒng)中用于處理回風(fēng)和少量的。它的運(yùn)行特點(diǎn)是必須通過(guò)回風(fēng)使室內(nèi)空氣反復(fù)循環(huán)經(jīng)過(guò)除濕機(jī)才能逐漸消除室內(nèi)余濕?？梢哉f(shuō)普通除濕機(jī)用于地下建筑時(shí)主要是用來(lái)克服洞庫(kù)的內(nèi)部濕負(fù)荷的，它的適用場(chǎng)合是有限的。

　　1.2地下洞庫(kù)的環(huán)境特點(diǎn)

　　夏季地下洞庫(kù)受巖石溫度較低的影響，室內(nèi)的壁面溫度也較低，由于地下水的滲透作用，室內(nèi)壁面有持續(xù)散濕現(xiàn)象，空氣相對(duì)濕度高。夏季室外含濕量大，露點(diǎn)溫度很高，如果除濕機(jī)不能把露點(diǎn)溫度控制得足夠低，進(jìn)入地下洞庫(kù)室內(nèi)就會(huì)結(jié)露，使環(huán)境條件惡化，造成各種設(shè)備因受潮而損壞。為了防止出現(xiàn)這種情況，應(yīng)當(dāng)采取減少比例，多用回風(fēng)的辦法。但國(guó)防工程的地下建筑中有大量的存有特殊材料的洞庫(kù)因涉及到有害物質(zhì)和有害氣體的散發(fā)問(wèn)題，不能采用回風(fēng)方式，通風(fēng)系統(tǒng)只能設(shè)計(jì)成全的方式。這就給除濕機(jī)的使用提出了特殊的要求。

　　1.3地下洞庫(kù)中全系統(tǒng)送風(fēng)狀態(tài)的確定

　　我國(guó)華東、華中及華南大部分地區(qū)夏季空調(diào)室外計(jì)算溫度都很高。鄭州tg=35.6℃，ts=27.4℃；長(zhǎng)沙tg=35.8℃，ts=27.7℃；福州tg=35.2℃，ts=28℃。在這些地區(qū)的地下建筑通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,根據(jù)工藝需要的溫濕度條件及洞庫(kù)壁溫和洞庫(kù)內(nèi)空氣的熱濕比，一般規(guī)定全系統(tǒng)的送風(fēng)狀態(tài)為tg=20℃，φ=60%。露點(diǎn)溫度約為12.7℃。平時(shí)洞庫(kù)內(nèi)沒(méi)有工藝余熱時(shí)，可將送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)沿等d線上移，把送風(fēng)溫度提高到30℃左右,以克服洞庫(kù)壁傳熱負(fù)荷。送風(fēng)露點(diǎn)溫度可以隨洞庫(kù)壁溫和室溫升高而改變,但不得高于壁溫,只有控制住露點(diǎn)溫度,才能保證進(jìn)入洞庫(kù)與洞庫(kù)壁面接觸后不會(huì)結(jié)露,同時(shí)與洞庫(kù)壁面散濕混合后仍能保持合適的相對(duì)濕度。以上過(guò)程用焓濕圖表示，可參見(jiàn)圖1。在圖1中，設(shè)夏季室外平均狀態(tài)點(diǎn)為W，twg=35℃、φ＝60％，除濕機(jī)的機(jī)器露點(diǎn)為L(zhǎng)，tL=12.7℃，送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)為O或O’，tog=20℃,tos=15.1℃；to’g=30℃,to’s=18.5℃,室內(nèi)狀態(tài)為N，tNg=22℃，φ=70%。從圖1中可查得處理到機(jī)器露點(diǎn)的焓差△h=54kJ/kg干空氣，濕差△d=12.5g/kg干空氣。

　　1.4普通除濕機(jī)的串聯(lián)用法

　　圖1處理過(guò)程

　　普通除濕機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)風(fēng)狀態(tài)是tg=27℃，ts=21.2℃。其所配壓縮機(jī)的制冷量只能保證達(dá)到在額定風(fēng)量下產(chǎn)品規(guī)定的除濕量之需要。如果某全系統(tǒng)確定進(jìn)風(fēng)量為L(zhǎng)=6000m3/h，用圖1中查得的數(shù)據(jù)可以算出該全系統(tǒng)所需要的制冷量Q和除濕量W分別為

　　Q=LρΔh/3600=108kW（1）

　　W=LρΔd/1000=90kg/h（2）

　　式中空氣密度ρ=1.2kg/m3。

　　圖23臺(tái)普通型除濕機(jī)串聯(lián)運(yùn)行方式

　　而額定風(fēng)量為6000m3/h的普通除濕機(jī)名義制冷量只有36kW，除濕量只有25kg/h，只及所需制冷量和除濕量的三分之一（設(shè)計(jì)中一般不考慮實(shí)際空調(diào)工況下壓縮機(jī)的制冷量變化）。為了保證全系統(tǒng)的需要，設(shè)計(jì)中只好采用如圖2所示的三臺(tái)普通調(diào)溫除濕機(jī)串聯(lián)運(yùn)行的方式，力圖保證夏季進(jìn)入地下建筑洞庫(kù)后達(dá)到規(guī)定的露點(diǎn)溫度，避免結(jié)露現(xiàn)象。

　　1.5除濕機(jī)串聯(lián)運(yùn)行帶來(lái)的問(wèn)題

　　雖然從理論上說(shuō)除濕機(jī)串聯(lián)運(yùn)行可以解決處理時(shí)制冷量不夠的問(wèn)題，但長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐證明，除濕機(jī)串聯(lián)運(yùn)行是一種很無(wú)奈的設(shè)計(jì)選擇，它會(huì)帶來(lái)許多無(wú)法解決的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。

　　1.5.1串聯(lián)工作的除濕機(jī)不能在平等的進(jìn)風(fēng)狀態(tài)下工作，處在串聯(lián)下游的除濕機(jī)進(jìn)風(fēng)溫度很低，蒸發(fā)器工作效率低，從而導(dǎo)致整機(jī)工作狀態(tài)差，運(yùn)行不穩(wěn)定，常出現(xiàn)因蒸發(fā)器結(jié)霜而導(dǎo)致故障停機(jī)現(xiàn)象。

　　1.5.2處在串聯(lián)上游的除濕機(jī)必須以水冷方式工作。只有最后一臺(tái)機(jī)才可以用風(fēng)冷方式工作，而地下洞庫(kù)內(nèi)平時(shí)溫度是偏低的，是需要熱量來(lái)降低相對(duì)濕度的。但是只能看著大量的冷凝熱量被冷卻水帶入下水道，既流失了大量的能量，又耗費(fèi)了地下洞庫(kù)內(nèi)十分珍貴的水源。

　　1.5.3串聯(lián)運(yùn)行的除濕機(jī)由于工作狀態(tài)不同，操控困難，操作手對(duì)于最終的露點(diǎn)控制效果心中無(wú)數(shù)，更談不上隨著負(fù)荷的變化及時(shí)調(diào)整開啟臺(tái)數(shù)，寧可多開，不敢少開，盲目性很大。

　　1.5.4串聯(lián)運(yùn)行的除濕機(jī)占地面積大，送風(fēng)阻力大，送風(fēng)機(jī)功耗大。為了提高送風(fēng)溫度還要設(shè)置較大功率的電加熱器。另外設(shè)計(jì)中還必須考慮較大的冷卻水庫(kù)容及相應(yīng)的水源設(shè)備，電站容量也會(huì)因此而增加。輔助工程量方面的代價(jià)是很高的。

　　1.6小結(jié)

　　綜上所述，可以認(rèn)為普通除濕機(jī)不能滿足地下建筑通風(fēng)系統(tǒng)的全工作方式的需要。應(yīng)當(dāng)開發(fā)能滿足這種需要的專用型全除濕機(jī)，這對(duì)于提高地下建筑的環(huán)境質(zhì)量，節(jié)省工程造價(jià)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行有著十分重要的意義。

　　2全除濕機(jī)設(shè)計(jì)中要解決的關(guān)鍵問(wèn)題

　　2.1解決大制冷量和大換熱量問(wèn)題

　　普通除濕機(jī)規(guī)格很多，當(dāng)然也有大制冷量的機(jī)型。但是因?yàn)閾Q熱器傳熱結(jié)構(gòu)方面的原因，大制冷量的除濕機(jī)只能在額定的大風(fēng)量下工作，全除濕機(jī)雖需較大的制冷量，但其額定風(fēng)量只有同樣制冷量的普通除濕機(jī)的幾分之一，所以是不能簡(jiǎn)單地用普通大規(guī)格除濕機(jī)來(lái)代替的。全除濕機(jī)采用了大制冷量壓縮機(jī)后，必須對(duì)蒸發(fā)器和風(fēng)冷冷凝器的傳熱結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，以保證在額定風(fēng)量下有理想的換熱量。同時(shí)還要解決好在負(fù)荷大幅度變動(dòng)情況下怎樣保持換熱器內(nèi)制冷劑壓力穩(wěn)定問(wèn)題。最后還要考慮最大限度地利用好風(fēng)冷工況下的冷凝熱量，使除濕機(jī)出風(fēng)溫度上限得到大大擴(kuò)展，僅在需要調(diào)溫運(yùn)行時(shí)或冷凝壓力較高時(shí)才合理地使用一些冷卻水，做到既節(jié)能又省水。

　　2.2解決恒露點(diǎn)送風(fēng)控制問(wèn)題

　　地下建筑洞庫(kù)內(nèi)溫度較低，且一年四季變化不大。但室外空氣溫度變化是很大的。全除濕機(jī)根據(jù)夏季負(fù)荷選擇了大制冷量的壓縮機(jī)，這在過(guò)渡季節(jié)使用顯然是不合算的。既便是在夏季，一天中負(fù)荷也是逐時(shí)變化的，并不是一直處在最高點(diǎn)。為了節(jié)能，應(yīng)當(dāng)以滿足地下洞庫(kù)內(nèi)相對(duì)濕度為基本條件，使全除濕機(jī)以恒定的露點(diǎn)溫度送風(fēng)。當(dāng)室外溫度下降，負(fù)荷減少時(shí)，恒露點(diǎn)控制系統(tǒng)能迅速地跟隨負(fù)荷的變化發(fā)出指令，使壓縮機(jī)自動(dòng)調(diào)載減少輸入功率，從而減少制冷量，保持出風(fēng)露點(diǎn)溫度不變，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行。

　　2.3解決壓縮機(jī)的自動(dòng)調(diào)載問(wèn)題

　　壓縮機(jī)的自動(dòng)調(diào)載是全除濕機(jī)最具節(jié)能意義的重要特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)載的辦法有三種，比較如下：

　　2.3.1多機(jī)頭分級(jí)調(diào)載

　　如果壓縮機(jī)總功率為35kW，可以采用5kW、10kW、20kW三臺(tái)全封閉壓縮機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)每級(jí)為5kW的七級(jí)調(diào)載。這種方式的缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，調(diào)節(jié)級(jí)差大，露點(diǎn)控制精度低。

　　2.3.2變頻調(diào)載

　　采用變頻器可以使壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)載，但由于壓縮機(jī)不適宜在低轉(zhuǎn)數(shù)下工作，所以用變頻器調(diào)載的范圍是很有限的，不能滿足全除濕機(jī)在低負(fù)荷下的節(jié)能運(yùn)行需要。而直接采用變頻壓縮機(jī)則受到單機(jī)功率較小和品種規(guī)格較少的限制，不易實(shí)現(xiàn)最佳選配。

　　2.3.3小型螺桿式壓縮機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)載

　　目前螺桿式壓縮機(jī)最小的型號(hào)已有功率為25kW的，完全進(jìn)入了全除濕機(jī)適合選用的范圍。采用現(xiàn)代技術(shù)制造的螺桿式壓縮機(jī)工藝精良，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，更可貴的是其具有獨(dú)特的滑閥調(diào)載功能，可很方便地使能量在25%～100%范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。雖然價(jià)格稍貴，重量也稍大，但其優(yōu)異的性能和所能帶來(lái)的節(jié)能效益足以彌補(bǔ)這些不利因素。與前兩種調(diào)載方式比較，螺桿式壓縮機(jī)完全滿足了全除濕機(jī)的需要，具有最佳性價(jià)比，是最好的選擇。

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