熱回收型轉輪復合型除濕系統的實驗研究

袁 艷，歐陽惕，林創輝，萬夏紅

(廣東申菱空調設備有限公司，廣東佛山528313)

1 引言

目前空氣除濕有制冷除濕、轉輪除濕、溶液除濕、制冷與轉輪結合的復合除濕系統［1］(本文簡稱轉輪復合除濕系統)等。轉輪復合除濕系統突出制冷除濕高露點工況下低能耗的優勢和轉輪低濕條件下不受露點限制的特點，近年來在國內外得到廣泛應用和重視。

無論是轉輪除濕還是轉輪復合型除濕系統，再生能耗高仍然是此類系統的缺點之一［2］。本文立足于節省轉輪再生能耗和避免轉輪再生廢熱排放，提出了熱回收型轉輪復合型除濕空調系統［3－6］，該產品已經申請相關專利并獲得國家實用新型專利證書。通過對不同室外進風溫度下該系統的能耗進行實驗測試，從而與常規轉輪復合除濕系統進行比較分析，獲得實際運行能耗，為此類系統的設計提供參考。

2 系統組成及原理

2.1 系統原理

該系統由前、后級制冷系統、轉輪除濕和熱回收系統 (板式熱回收和冷凝熱回收)組成。圖1為帶熱回收型轉輪復合除濕系統的原理圖。新風A與經過預除濕的再生風混合得到混風點B，然后經過制冷系統進一步降溫除濕，達到轉輪進風前的進風點C，從此旁通部分風量作為轉輪的再生近風點F，其余風量經過轉輪深度除濕后達到點D，然后經過制冷系統降溫達到送風狀態點E;旁通的再生風經過熱回收和電加熱升溫達到再生風狀態點H，通過轉輪帶走濕負荷，達到排風點I，轉輪的再生排風經過熱回收降溫和制冷系統除濕后，然后與新風A混合，以此循環。

圖1 制冷與轉輪復合除濕系統

2.2 與普通轉輪復合除濕機對比

熱回收型轉輪復合除濕機與普通型 (見圖2)相比，在于通過增加熱回收系統，回收轉輪再生排風的熱量和制冷系統冷凝熱，提高轉輪的再生進風溫度，減少電加熱的功耗;其次，通過熱回收平衡處理轉輪再生排風的功耗，使再生排風可重復循環利用，同時取消轉輪的再生排風管道，使轉輪除濕機組不必考慮再生排風的排放問題，節省工程安裝量。

圖2 普通轉輪復合型除濕機流程圖

3 實驗研究

3.1 實驗原理

利用焓差多功能實驗室分別測試6000m3/h新風量的熱回收型和普通型轉輪除濕機，本實驗室通過國家壓縮機制冷設備質量監督檢驗中心認證，可以模擬各種環境工況，可準確測定機組的制冷/制熱量、系統壓力、功率、電流、除濕量、機組進、出風干/濕球溫度、機組進出口水壓差、水流量、進出水溫度等參數。

3.2 機組測點布置

實驗裝置示意圖，如圖3所示。

機組由制冷系統、轉輪除濕系統和熱回收系統組成。

其中制冷系統包括壓縮機、蒸發器、水冷冷凝器、儲液器、熱力膨脹閥;轉輪除濕系統包括除濕轉輪、轉輪電機、電加熱器;熱回收系統包括板式換熱器和冷凝熱回收器，風系統為離心風機和電機。

制冷系統監測吸氣，排氣壓力，吸氣、排氣溫度，制冷節流前、節流后溫度，蒸發器前、后空氣溫、濕度，壓縮機輸入功率，壓縮機電流，冷卻水進、出水溫度，冷卻水流量。

轉輪除濕系統監測轉輪處理風空氣溫、濕度，轉輪再生風進風前、后空氣溫、濕度，轉輪輸入功率、運行電流。機組測點布置分別見圖4和圖5。

圖3 實驗裝置示意圖

圖4 制冷系統測點布置圖

圖5 轉輪系統測點布置圖

3.3 測試工況

為了對比熱回收型和非熱回收型轉輪復合除濕機在不同干、濕球溫度下的運行特性，實驗測試工況如表1所示。

4 實驗結果及分析

從實際測試可知，熱回收型轉輪復合除濕系統在5～35℃全新風進風時，總功耗 (包括水泵功耗)均低于普通轉輪復合除濕機，見圖6，比普通型約低6%～20%，當新風溫度越低時，熱回收型轉輪復合除濕系統的節能優勢越明顯，這是因為新風溫度越低，普通型除濕機所需的再生功耗越大。從圖7可看出，熱回收型轉輪復合除濕機的再生功耗隨溫度變化不是很明顯，約55～60kW之間，但普通型轉輪復合除濕機的再生功耗與溫度線性相關，約65～85kW，相同進風溫度下，熱回收型轉輪復合除濕機再生功耗比普通型低10%以上。

表1 試驗工況

圖6 總功耗對比

圖7 再生風加熱功耗對比

圖8、9是轉輪復合除濕系統的前、后級制冷系統的功耗。前級制冷系統使處理風達到轉輪前的進風溫、濕度要求，因為轉輪前的進風溫、濕度會影響轉輪后處理風的含濕量;后級制冷系統是為達到房間要求的溫度要求，處理風經過轉輪除濕后，溫度會顯著升高。

圖8 前級制冷系統功耗

圖9 后級制冷系統功耗

從圖8可以看出，當進風溫度≥25℃時，前級制冷系統能耗:熱回收型≤普通型;當溫度低于＜25℃時，前級制冷系統能耗:熱回收型＞普通型;原因如下:當溫度低于25℃時，新風的焓值低于再生風處理后的焓值 (熱回收型復合除濕系統，是將再生排風經過熱回收降溫后，再經過制冷系統降溫除濕，然后與新風混合)，因此，新風與再生風混合后，焓值升高，導致前級制冷系統的功耗增加。當新風溫度低于8℃時，熱回收型除濕機的前級制冷系統關閉;當新風溫度低于12℃時，普通型復合除濕機前級制冷系統關閉。

從圖9可以看出，當進風溫度＞12℃時，后級制冷系統能耗:熱回收型=普通型;當進風溫度＜11℃時，后級制冷系統能耗:熱回收型＞普通型;當11℃≤溫度≤12℃時，熱回收型＜普通型;原因如下:進風溫度≤12℃，普通型復合除濕系統的前級制冷系統關閉，導致轉輪進風前的焓值高于熱回收型，因此后級處理功耗增加，但隨著進風焓值的降低，轉輪進風前的焓值慢慢低于熱回收型，后級處理功耗也隨著降低。

圖10是熱回收型轉輪復合除濕系統中熱回收量和處理轉輪再生排風消耗的制冷功耗。

從圖中可以看出板式熱回收量隨著進風溫度的降低而升高，原因如下:

進風溫度低，含濕量降低，即轉輪再生進風的含濕量也降低，而轉輪再生排風的溫度隨濕度的降低而升高，因此板式熱回收兩股氣流的溫差加大，熱回收量也增加。冷凝熱回收量隨溫度變化較小，約3.5～5kW，約占熱回收總量的20%，再生風處理的功耗也比較穩定，約6～8kW，占熱回收總量的40%。

從測試可知:僅增加板式熱回收系統就可以平衡再生排風的處理功耗，因此完全可以通過增加熱回收系統和再生排風的處理系統，從而減少轉輪的再生排風管。

5 結論

本文通過對熱回收型和普通型 (不帶回收)轉輪復合除濕系統進行測試，可以測出以下結論:

(1)通過增加熱回收系統可以平衡掉處理再生風所需的功耗，因此完全可以實現轉輪再生排風的循環利用，減少轉輪再生風管，從而達到轉輪除濕系統的一體化設計，節省工程量。

(2)通過增加熱回收系統實現轉輪再生排風的循環利用，當進風溫度從5～35℃變化時，熱回收型轉輪除濕系統的功耗比普通型低6%～20%。

(3)熱回收型轉輪復合除濕系統中，通過熱回收可實現系統總功耗約22%的能量回收，其中板式熱回收量占總功耗的18%，冷凝熱回收占4%，處理再生排風所需功耗占總功耗的8%，因此也可以僅增加板式熱回收來實現再生排風的循環利用。

［1]周亞素，陳沛霖.轉輪除濕復合式空調系統 ［J］.暖通空調，1999，29:64－66

［2]轉輪式除濕空調研究與應用最新進展 ［J］，制冷學報，2009，30:1－8

［3]李敏華，袁艷，歐陽惕，等.帶熱回收功能的轉輪除濕裝置:中國，ZL201020608459.7［P］.2011－06－05

［4]李芳，袁艷，黃云材，等.冷凝熱回收式復合型除濕機:中國，ZL201120079545.8［P］.2011－11－16

［5]原志鋒，袁艷，黃云材，等.組合式除濕機:中國，ZL201120079567.4［P］.2011－10－16

［6]林來豫，龐先卿，潘展華，等.無再生排風的熱回收型轉輪除濕機組:中國，201120282379.1［P］.2012－05－02