CN114353234A - 新风***热回收装置及其热回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新风***热回收装置及其热回收方法,压缩循环***包括蒸发器、冷凝器、压缩机;蒸发器设置新风机组内,冷凝器,冷凝器设置在排风机组内;蒸发器一端通过膨胀阀与冷凝器一端连接;另一端通过四通换向阀与冷凝器另一端连接;所述的四通换向阀还与压缩机连接;新风机组的室外新风进口设有风阀MI,新风机组内的第一表冷器与第二表冷器之间通过循环泵循环连接;第一表冷器设有风阀MII,第二表冷器设有风阀MIII;排风机组设有风阀MIV。通过制冷循环,蒸发器将新风冷却、除湿,冷凝器回收排风机组冷量,以提高整个制冷循环效率;当排风冷量不足时,通过开启风阀MIV补充冷量;制热工况则,则通过四通换向阀,蒸发器变为冷凝器加热新风。
Description
技术领域
本发明属于热回收技术领域,具体涉及一种新风***热回收装置及其热回收方法。
背景技术
随着技术和经济的发展,各种类型的科研、实验场所愈来愈多。而各科研单位、高等院校实验室的建设无疑对科技创新、科研发展起着举足轻重的作用。近年来,国家和各地方政府、各高校纷纷建设各种类型的重点实验室、普通实验室,对实验室建设的投入越来越大。随着各种实验室的建设,绝大多数实验室都会设置空调设施,以满足实验人员做实验时的舒适度,其中部分实验室的空调标准相当高。《科研建筑设计标准》JGJ91-2019、《临床实验室设计总则》(GB/T 20469-2006)、《实验室生物安全通用要求》(GB19489-2008)等规范对实验室空调设计参数有严格要求。
由于实验过程中会使用很多挥发性药品,特别是有机药剂,所以实验过程中产生的废气种类多、浓度高,有一定危害性。因此,为了排除废气,实验室通常换气要求高,排风量、新风量非常大。
一些普通的实验室,引入其内的室外新风是未经任何温湿度处理的,在这种情况下,严冬、盛夏时直接引入的极冷、极热室外空气对室内实验人员舒适性有较大的影响。
不少实验室对引入的新风进行了简单的降温(例如夏季新风冷却至室内温度),以有效提高室内环境的舒适性。这种方式,大部分新风机组只处理了少部分湿负荷,大部分还需要房间内风机盘管来负担,由于实验室往往新风量大加之风机盘管除湿能力不足,导致湿度超标。例如:实际使用过程中,地处江南、华南沿海潮湿地区的实验室,在一些季节常常会出现由于对引入新风的除湿处理不到位,造成实验室设备、围护结构大面积结露的现象,给实验室的维护、使用带来了很大的困扰,影响了实验室的正常使用。
因此,简单的冷热处理是不能够满足使用要求及规范要求,实验室新风湿负荷必须由新风机组负担;为使房间满足温湿度要求,通常需要将新风先冷却除湿至室内露点,再加热至室内温度或接近室温。此时,新风***不但冷却还需要在加热。一方面,由于冷热相抵,增加了冷却除湿(w-l)需要的冷量;另一方面,还需要在夏季设置热源进行再加热(L-O);加之实验室新风量巨大,导致新风***能耗巨大,新风***的节能需求显得尤为突出。
根据工程设计案例,实验室通风(含新风)负荷所占的比例较高,根据实验室排风柜使用数量及分布情况,通风***引起的空调新风负荷占实验室总空调负荷的比例从40%至90%不等,是实验室空调负荷的最大组成部分。
对于辅助热源(再热源)的设置,由于实验室的使用特点(实验过程中产生的废气种类多、浓度高,有一定危害性),无法通过二次回风的方式解决。因此,一般会考虑设置四管制的空调***,增加夏季的再热热源(如锅炉),或者采用电加热。为减少再热源,有的采用热回收型的冷水机组,利用冷水机组的冷凝余热作为***的再热热源。这种方案虽然热源属于免费,但是并没有减少冷热相抵,增加了冷却除湿(w-l)需要的冷量,同时也没有利用排风中的冷量。
目前最常见的做法:通过在排风、新风之间设置热回收装置回收部分能量,在一定程度上降低新风冷负荷。实验室排风中包括各种挥发性药品、有机药剂,有一定危害性和腐蚀性。为了避免出现交叉污染,只能利用介质之间的温差回收排风中的显热,而无法回收排风中的潜热,因此其热回收效率是相对较低的。通常情况下在排风管路上增加一组换热盘管,使排风与盘管中的热媒(通常为乙二醇)进行换热,将排风中的一部分冷量(或热量)传到热媒中,然后再利用热媒对室外新风进行预冷或预热,从而改善新风机组表冷器的进风工况,降低新风负荷。该***属于被动式的热回收***,其回收的冷(热)量完全取决于室内外空气温差,当室外温度发生变化时,回收的冷(热)量将随之发生变化。且需要再热热源。
文献(周谨.一种新型热回收装置在实验室空调***中的应用[J].暖通空调,2021,51(8):119 122,63)提出了一种新型的热回收方式,该***在传统的液体循环式热回收***中增加了一组再热盘管,直接利用热回收***对除湿后处于低温饱和状态的新风进行再热,同时进一步回收由于除湿而温度降低的送风中的冷量,并将循环中的载冷剂温度进一步降低(由t′w1降低至tw1),然后用温度更低的载冷剂对室外新风进行预冷,从而增大了预冷量,降低了新风机组表冷器的冷负荷,达到进一步节能的目的。该方法的缺点,其一,由此方案,将新风预热盘管、排风热回收盘管、再热盘管串联,通过液体循环新风先与排风显热交换,再与降温除湿后的新风热交换。通过建立换热模型,利用matlab计算设计工况下实际上热回收盘管热量(tx1=32℃,tz1=14℃,tp1=24℃,换热器采用U-6-12-54,水流量GW=5328kg/h),可以发现设计工况下热回收盘管热回收量几乎为0,即排风能量并没有被利用回收。其二,由于设置了热回收,使得新、排风通路上增加了阻力(热回收盘管、再热盘管、预热盘管),增加了新风、排风风机运行能耗。例如按每个盘管阻力200Pa估算,100000m3/h新风能量回收***风机增加功率约25KW,折合冷量达100KW(空调***能耗按4.0)。当***温差较低,回收能量小于此值时,***不但不节约反而耗能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:
1、解决冷热相抵消的同时,最大限度利用排风能耗;
2、解决部分时段,回收能量不经济问题。
3、解决冻结加热盘管冻结问题。
因此本发明采取的技术方案为:
新风***热回收装置,包括排风机组和新风机组及压缩循环***;
所述的压缩循环***包括蒸发器、冷凝器、压缩机;
蒸发器设置新风机组内;
冷凝器,冷凝器设置在排风机组内;
蒸发器一端通过膨胀阀与冷凝器一端连接;另一端通过四通换向阀与冷凝器另一端连接;
所述的四通换向阀还与压缩机连接;
新风机组的室外新风进口设有风阀MI,新风机组内的第一表冷器与第二表冷器之间通过循环泵循环连接;第一表冷器设有风阀MII,第二表冷器设有风阀MIII;
排风机组设有风阀MIV。
所述的新风***热回收装置的热回收方法,以下过程:
压缩循环***的制冷工况,通过制冷循环,蒸发器将新风冷却、除湿,冷凝器回收排风机组冷量,以提高整个制冷循环效率;当排风冷量不足时,通过开启风阀MIV补充冷量;制热工况则,则通过四通换向阀,蒸发器变为冷凝器加热新风;
新风处理机组的夏季制冷工况,通过循环泵、第一表冷器、第二表冷器组成液体热回收***,回收蒸发器冷却除湿后处于低温、饱空气,对新风进行预冷,减小了蒸发器供冷量。
附图说明
图1是本发明结构示意图;
图2是本发明夏季空气处理流程图。
具体实施方式
结合附图说明本发明的具体技术方案。
如图1所示,压缩循环***包括蒸发器1、冷凝器5、压缩机2;
蒸发器1设置新风机组8内;
冷凝器5,冷凝器5设置在排风机组10内;
蒸发器1一端通过膨胀阀3与冷凝器5一端连接;另一端通过四通换向阀4与冷凝器5另一端连接;
所述的四通换向阀4还与压缩机2连接;
新风机组8的室外新风进口设有风阀MI11,新风机组8内的第一表冷器6与第二表冷器7之间通过循环泵9循环连接;第一表冷器6设有风阀MII12,第二表冷器7设有风阀MIII13;
排风机组10设有风阀MIV14;
压缩循环***制冷工况,通过制冷循环,蒸发器1将新风冷却、除湿,冷凝器5回收排风机组10冷量,以提高整个制冷循环效率。当排风冷量不足时,通过开启风阀MIV14补充冷量。
制热工况则,则通过四通换向阀4,蒸发器1变为冷凝器5加热新风。
新风处理机组,夏季制冷工况,通过循环泵9、第一表冷器6、第二表冷器7组成液体热回收***,回收蒸发器1冷却除湿后处于低温、饱空气,对新风进行预冷,减小了蒸发器1供冷量;同时避免了再加热,起到双重节能效果。夏季空气处理流程图如图2所示。
本***设置了风阀MI11、风阀MII12、风阀MIII13三个风阀,夏季:当部分时段热回收不经济时开启风阀MII12、风阀MIII13,单纯降温,减小***阻力。当室外新风参数接近室内时,开启风阀MI11,关闭制冷及风阀MII12、风阀MIII13使***以最小阻力运行。冬季只需要加热,则开启MII12MII12,MII12MIII13节省风机能耗。
冬季防结冻:当室外温度低于0℃是,关闭MII12MII12,MII12MIII13,开启循环泵9,利用加热后的空气对新风进行预加热,防止中间加热盘管被冻结。
Claims (2)
1.新风***热回收装置,其特征在于,包括排风机组(10)和新风机组(8)及压缩循环***;
所述的压缩循环***包括蒸发器(1)、冷凝器(5)、压缩机(2);
蒸发器(1)设置新风机组(8)内;
冷凝器(5),冷凝器(5)设置在排风机组(10)内;
蒸发器(1)一端通过膨胀阀(3)与冷凝器(5)一端连接;另一端通过四通换向阀(4)与冷凝器(5)另一端连接;
所述的四通换向阀(4)还与压缩机(2)连接;
新风机组(8)的室外新风进口设有风阀MI(11),新风机组(8)内的第一表冷器(6)与第二表冷器(7)之间通过循环泵(9)循环连接;第一表冷器(6)设有风阀MII(12),第二表冷器(7)设有风阀MIII(13);
排风机组(10)设有风阀MIV(14)。
2.根据权利要求1所述的新风***热回收装置的热回收方法,其特征在于,包括以下过程:
压缩循环***的制冷工况,通过制冷循环,蒸发器(1)将新风冷却、除湿,冷凝器(5)回收排风机组(10)冷量,以提高整个制冷循环效率;当排风冷量不足时,通过开启风阀MIV(14)补充冷量;制热工况则,则通过四通换向阀(4),蒸发器(1)变为冷凝器(5)加热新风;
新风处理机组的夏季制冷工况,通过循环泵(9)、第一表冷器(6)、第二表冷器(7)组成液体热回收***,回收蒸发器(1)冷却除湿后处于低温、饱空气,对新风进行预冷,减小了蒸发器(1)供冷量。
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