热气旁通技术在全新风调温除湿机上的应用

　　目前,除湿设备已越来越广泛地应用于烟草、石化、精密仪器、药品、食品生产、国防工程、人防工程及地下工程等行业。一些特殊行业由于不能采用回风循环,而需要送入温度、湿度稳定的新鲜空气,全新风调温除湿机应运而生[1]。

　　全新风调温除湿机是将外部的新鲜空气进行降湿调温处理,达到用户所设要求后送入特定空间的一种除湿设备。其特点是:对外部空气进行降温除湿,而外部空气具有随季节温度湿度变化范围广的特点,所以全新风调温除湿机必须满足进风空气温湿度变化广的特点。但是,由于压缩机的限制,在小负荷的情况下,不能提供满足需要的空气。

　　全新风调温除湿机的原理如图1所示。全新风调温除湿机工作时,压缩机排出高温高压的制冷剂气体在三通调节阀的调节下,根据送风温度要求分配给附加冷凝器C2和风冷冷凝器C1。制冷剂在冷凝器中冷凝后,进入膨胀阀节流,再经蒸发器E蒸发为低温低压的气体回到压缩机。而外部新鲜空气首先经过蒸发器E降温除湿后,被风机强制吸入通过风冷冷凝器C1升温后送出。蒸发器后温湿度传感器采集送风湿度,送风温度传感器采集送风温度,再输入控制器对机组进行控制。

　　目前,全新风调温除湿机的压缩机一般采用半封闭螺杆式压缩机,受压缩机自身条件限制,其调节范围为压缩机输出制冷量的25%~100%,当新风负荷小于25%,压缩机不可调,导致制冷量偏高,相对湿度过低,不能满足使用要求。

　　对于此问题,现市场上的除湿机方案主要有2种:一种是采用多台压缩机并联连接方式,也可改变可调范围,且随压缩机台数的增多,可调范围逐渐扩大;另外一种是采用变频可调压缩机,其调节范围可达到10%~100%。

　　压缩机的台数增加不仅带来成本的增长,而且增大了控制系统和加工工艺的复杂度。而变频可调压缩机的投入在导致成本明显增加的同时,也由于厂家目前生产的变频可调压缩机最大的制冷量不超过30kW,这么小的制冷量根本不足以满足大容量要求,所以即使采用变频可调压缩机也必须采用多台压缩机并联连接方式。这样又遇到了第一种方案的问题。

　　1 热气旁通技术及其在全新风调温除湿机上的应用[2-8]

　　为了解决以上问题,笔者提出将热气旁通技术用于全新风调温除湿机。

　　热气旁通技术被广泛用于空气源冷(热)水机组、热泵热水器等设备上,起到融霜的作用[9]。热气旁通,即将压缩机排出的高温高压的制冷剂气体不经过冷凝器冷凝,直接送入蒸发器后回到压缩机。

　　在这里,笔者将热气旁通技术引申到全新风调温除湿机上,用以解决低负荷运行时的负荷过高导致的送风湿度过低的问题。如图2所示,首先,在普通的全新风调温除湿机的压缩机排气管上分出一根旁通管连接到蒸发器分液管前端,旁通管路上安装有电磁阀和能量调节阀。当全新风调温除湿机工作在小负荷的条件下,压缩机的制冷量已达到压缩机自身容量范围的最小值时,开启热气旁通路电磁阀,热气旁通能量调节阀则根据所测得的送风湿度控制自身的开度以精确地调节进入蒸发器的热气量。将热气旁通到蒸发器的作用是利用高温高压的制冷剂气体与低温的气液混合态制冷剂完全混合,稳定其蒸发温度和蒸发压力,以满足负荷要求,提供满足温湿度要求的新鲜空气。由于这种方法稳定的是机组的蒸发压力,故不会对压缩机造成任何影响。