基于排风冷凝热回收技术的高效除湿新风机组

刘邦武

山东新达能环保科技有限公司 山东菏泽 274000

随着节能、环保、绿色的呼声日益高涨，各种节能技术层出不穷。以电子膨胀阀技术、变频技术、冷凝热回收技术为代表的制冷空调技术的发展，使广大学者将其应用到实际的制冷循环中。笔者在原有节能技术的基础上，在排风通道内设置一台主冷凝器，用于对室内排风进行热回收，通过将室内排风作为系统主要的冷热源，达到进一步降低能耗、优化系统的目的。

1 理论分析

通过对逆卡诺循环效率公式进行分析，可得出蒸发温度和冷凝温度对制冷/制热效率的影响。逆卡诺循环给出了制冷、制热效率公式，其中制冷效率为：

式中：εo为逆卡诺循环制冷系数；Te为制冷剂的冷凝温度，K；To为制冷剂的蒸发温度，K。冷凝温度的变化对制冷效率的影响，可以通过式（1）对Te求偏导数得出，即

当得出结果小于0时，表示当冷凝温度提高，制冷效率是呈下降的趋势，故一般通过降低制冷剂的冷凝温度来提高机组的效率。蒸发温度的变化对制热效率的影响，可以通过式（2）对To求偏导数得出，即

当得出结果大于0时，蒸发温度提高，制热效率也呈增加的趋势。故通常通过降低冷凝温度或者提高蒸发温度来提高机组的效率。

2 带排风冷凝热回收的高效除湿新风机组的工作原理

该机组主要有室内机和室外机两部分组成，其中室内机为双通道设计，即送风通道和排风通道[1]。在送风通道内依次设置有蒸发器和再热器，其中再热器采用冷凝热回收的方式，对冷却除湿后的空气进行再加热，满足送风温湿度的要求；排风通道内设置一个主冷凝器，用于回收室内排风的能量，并将回收的能量作为机组的部分冷热源，以此达到制热时提高蒸发温度、制冷时降低冷凝温度的目的，从而提高了机组的制热效率与制冷效率；同时，室外还设置一个辅助风冷冷凝器，这3个冷凝器采用并联连接的方式，通过控制3段管路的相应电磁阀的开关及电子膨胀阀的开度，来控制各个管路的开闭。制冷工况下，在送风通道内，室外新风经送风过滤器过滤后，通过蒸发器降温除湿，满足湿度要求，然后经再热冷凝器再加热至送风温度，最后经送风机送入室内。在排风通道内，室内排风经过滤后，通过主冷凝器，用于冷凝高温的制冷剂气体，室内排风温度升高，排出室内，室外风冷冷凝器在夏季正常开启，作为辅助冷凝器使用。制热工况下，再热冷凝器与室外辅助冷凝器均关闭，仅蒸发器和主冷凝器开启，此时主冷凝器和蒸发器使用功能互换[2]。在送风通道内，室外新风经过滤之后通过蒸发器（制热时功用为冷凝器），吸收冷凝热量后，空气温度升高，送入室内。在排风通道内，室内排风通过排风侧主冷凝器（制热时功用为蒸发器），其热量被低温制冷剂吸收后，空气温度降低，排至室外，蒸发器内低温低压的制冷剂吸收室内排风的热量得以蒸发，此时由于蒸发温度低于室内空气的露点温度，因此在蒸发器壁面上有冷凝水析出，故在制热工况下，不但回收了排风的显热部分热量，同时也有潜热部分热量的回收。

3 试验测试

3.1 标准制冷工况

在标准制冷工况下，室外为高温高湿的空气状态，房间内辐射系统投入使用。在全新风，风量为400m3/h，室外环境干球温度35℃，湿球温度28.35℃，室内环境干球温度25℃，相对湿度55%的工况下，经试验测试，其结果在机组运行初期，新风温度较高，随着机组的运行，新风被降温除湿，出风温度不断的降低，经过一段时间后，出风温度稳定在10℃左右。在机组运行初期，新风含湿量较高，随着机组的运行，送风含湿量不断的降低，经过一段时间后，送风含湿量稳定在7.5g/kg。通过对高效除湿新风机组在标准制冷工况下的测试，可以得出机组的制冷量与除湿量，经计算，该机组的制冷量为7.8kW，除湿量为14.59g/kg，机组的功率为2.12kW。

3.2 标准制热工况

在标准制热条件下，房间内的辐射系统投入使用，在全新风，风量为400m3/h，室外环境干球温度7℃，湿球温度6℃，室内环境干球温度22℃，相对湿度50%的工况下，经试验测试，其结果在机组运行初期，新风温度较低，随着机组的运行，送风温度不断升高，经过一段时间后，送风温度稳定在28℃左右。通过对高效除湿新风机组在标准制热工况下的测试，可以得出机组的制热量，经计算，该机组的制热量为2.84kW，机组的功率为0.70kW。

3.3 寒冷工况

在寒冷工况下，房间内的辐射系统投入使用，在全新风，风量为400m3/h，室外环境干球温度-6℃，湿球温度-7℃，室内环境干球温度24.1℃，相对湿度50%的工况下，进行试验测试。通过对制冷工况下高效除湿新风机组的测试，可以得出机组的制热量，经计算，该机组的制热量为5.00kW，机组的功率为1.12kW。

4 结语

该文基于户式化系统及被动式概念建筑的需求，提出了一种带排风冷凝热回收的高效除湿新风机组。该机组通过在排风通道内设置的主冷凝器，将室内排风的能量进行回收并将其作为机组的冷热源[3]。通过对一台400m3/h全新风的高效除湿新风机在不同室外环境条件下的性能进行模拟与试验测试，由结果得出，在排风通道内设置一个主冷凝器用于对回风能量进行回收的热回收方式，对制冷或制热系统的优化有很大的作用，经测试，采用该套系统，无论是制热工况还是制冷工况，均能达到所需的送风状态点，且能效比高，可以达到满意的效果。