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除濕機冷凝水應用技術研究
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來源:本網 添加人:[db:添加人] 添加時間:2017-10-26 13:27:00


  地下工程的除濕機冷凝水具有以下特點:①溫度較低,一般在1015°C,這樣的低溫水在夏季是非常寶貴的輔助冷源;②產生量相對較大,因為地下工程相對封閉,圍護結構散濕、濕熱新風散濕、工藝散濕及人體散濕造成室內空氣的含濕量很大,因此產生的冷凝水量也相對較大;③成分復雜,從形成過程分析可知,冷凝水中含有灰塵等成分復雜的物質。
  通過分析總結既有空調類冷凝水的應用技術不難發現,其回收利用的方式總體上可分為2種情況:一是回收冷凝水用作水資源,二是回收冷凝水的冷量。
  國防地下工程中,通常是直接把冷凝水作為廢棄水排到工程外,以避免再次蒸發到空氣中,給工程增加新的濕負荷,從而達到良好的除濕效果。
  但是這種做法浪費了大量的水資源和低溫能量。隨著國家節能減排政策的深入人心,針對地面建筑的空調冷凝水利用的研究和應用有了長足進展。筆者結合國防地下工程實際情況,著重研究除濕機冷凝水用于新風預冷的技術及應用,以期提高通風除濕系統的工作效率,達到節能目的。
  1冷凝水用于新風預冷技術國防地下工程普遍使用調溫除濕機進行環境保障,并采用新風加一次回風的空調系統形式。
  新風與一次回風混合后經過蒸發器冷卻除濕,再經過風冷冷凝器升溫處理,最后通過送風機把符合要求的新風送到工程內部各空調房間。
  除濕機冷凝水用于新風預冷的冷量回收系統總體結構如所示,主要由空氣-水表面式換熱器、水泵、水箱及水管組成。
  冷卻水箱系統結構示意圖水箱通過水管將工程內部產生的冷凝水收集并存儲起來,再通過水泵,經空氣-水表面式換熱器將新風預冷,從而達到回收利用冷凝水冷量的目的。最后將冷凝水排至冷卻水箱,作水資源進行再利用。其空氣處理過程的焓濕圖如所示,一定量處于狀態點W的新風與一定量處于狀態點N的室內回風混合后,達到共同的混風狀態點C,混風通過換熱器與冷凝水進行熱量交換(干工況)后達到狀態點C風狀態點0,最后被送到各空調房間。無新風時,則直接由室內回風狀態點N,直接通過換熱器與冷凝水進行能量交換達到狀態點C'.當系統需要開啟換熱器時,人員工作期間,打開新風閥和回風閥,關閉旁通閥,混合風通過換熱器與冷凝水進行熱量交換;非人員工作期間,打開回風閥,關閉新風閥和旁通閥,室內回風直接通過換熱器與冷凝水進行熱量交換。當系統不需要開啟換熱器時,打開旁通閥、新風閥和回風閥。
  2冷量回收系統技術經濟性分析2.1工程濕負荷計算冷凝水量與新風量和室外空氣溫濕度、室內散濕量及回風量等因素有關。全空氣(一次回風)空調系統產生的冷凝水量計算公式如下:混風狀態點空氣的含濕量為混風狀態點空氣的焓為風狀態點的含濕量(g/kg);/,/和分別為室外、室內、混風狀態點的焓值(k/kg);p為空氣密度,取p=12kg/m3;VW為新風量(m3/h);V為送風量(m3/h);w為新風濕負荷(g/h)。
  選取國防地下工程的設計參數為:送風量15000m3/h,新風比30%,室內干球溫度20°C,相對濕度60%,則室內含濕量dN =8.83g/kg,焓值/N=42.62k/kg,按照工藝要求取送風溫差6C.由于地下工程的濕負荷主要由新風濕負荷、人員散濕量、人為散濕量和壁面散濕量組成,設工程中作業人員60人,每個成年男子在工程內部環境下中度勞動的散濕量為175g/h;工程內散濕壁面面積50000m2,前5個地區壁面散濕量均為h)第6個地區壁面散濕量為1. h)后4個地區壁面散濕量均為2. h)。應用10個典型城市室外計算參數,針對同一個系統的計算結果如表1所示。
  表1典型城市地下工程夏季空調除濕系統計算結果空氣調節室外計算狀態點混風狀態點送風狀態點濕負荷/(kg/h)呼和浩特哈爾濱北京鄭州南京上海長沙昆明福州廣州由表1可知,各典型城市國防地下工程的濕負荷隨著工程所在地區的室外氣象參數的不同,差別很大。但總體上說,國防地下工程內部的濕負荷還是相當大的。
  2.2節能效果評估2.2.1設備選型水管管徑按下式計算:水在管內流動,由摩擦產生的沿程阻力的計算公式為由以上得到系統總阻力為;G為管內水流量(kg/s);P為水的密度,取103kg/m3;w為管內水的流速(m/s);A為摩擦阻力系數;L為直管段長度(m);R為單位管長的摩擦阻力(比摩阻,Pa/m),見中表3-29為局部阻力系數,見中表以國防地下工程通風除濕系統為研究對象,綜合上述計算公式可得該冷凝水冷量回收系統的設備選型:水管直管段長約4.3m,管內水的流速不妨取1m/s,則水管內徑選18mm,系統總阻力Ap=53.4kPa5.3mH20,故選擇流量2.43.8L/min,揚程為10m且耐蝕性好的微型水泵,以便用于水質復雜的冷凝水。
  水表面式換熱設備,其每排散熱面積24.05m2,迎風面積1.87m2,通水截面積0.004校核計算,在不同典型城市的國防地下工程中,該表面式換熱器均保持在干工況下運行。
  2.2.2節能效果國防地下工程中,通風除濕系統24h運行,并且區分為2個運行階段:8h(8:00―12:00,14:0―18:00)人員工作時間段和16h非工作時間段(注:人員工作時間段有新風,非工作時間段無新風)。取冷凝水溫度U=13°C,則冷凝水中可回收的冷量為其中,干工況下的傳熱系數(W/(m2°C));F為表冷器的傳熱面積(m2)心為冷凝水與被處理空氣之間的對數平均溫差(C);N為表冷器的排數;F為表冷器的每排散熱面積(m2)Zmax和心mn分別為冷凝水、空氣在表冷器進、出口端的溫差最大值和最小值(C)。
  為了保證系統的節能性和空氣-水表面式換熱器的換熱效果,必須要確定風管中顯熱換熱器的開啟條件,即經過換熱器的空氣溫度要比換熱器中冷凝水的溫度高6C以上。很顯然,非工作時間段都滿足顯熱交換器的開啟條件,而工作時間段室外溫度達到16.7C及以上才能滿足顯熱交換器的開啟條件。
  000元左右,地下工程全空氣式空調除濕系統的能效比COP值取3,電費按0. 5元/千瓦時計算,由于微型泵的功率很小,相對于系統回收的能量來說,可以忽略不計,則投資回報期為h);和分別為換熱器在非工作時段和工作時段的年開啟時間(h)。
  典型城市國防地下工程除濕機冷凝水每年可回收冷量的計算結果如表2所示。
  由表2可見,隨著各典型城市室外氣象參數的不同,國防地下工程中的除濕機冷凝水冷量的回收量差別很大。總體上說,除濕機冷凝水作新風預冷技術在國防地下工程中的應用有著巨大的節表2典型城市國防地下工程除濕機冷凝水每年可回收的冷量典型城市年工作時間每年可回收工程改造投資回報期/年呼和浩特哈爾濱北京鄭州南京上海長沙昆明福州廣州能潛力。在系統節能改造的投資回報期中,廣州地區的投資回報期不到年半,投資回報期最長的是呼和浩特,但是也可以在3年中完成系統節能改造的投資回收。
  3結束語筆者應用全國10個城市的典型氣象參數,針對不同城市國防地下工程實際,分析研究了除濕機冷凝水作新風預冷的技術經濟性。研究結果表明,國防地下工程中除濕機冷凝水作新風預冷的節能效益隨著工程所在城市的典型氣候參數不同而差別很大,但是系統節能改造的投資回報期都在1.353. 00年之間,節能潛力巨大。因此,對全國各地區國防地下工程進行冷凝水作新風預冷技術應用的節能前景非常好。

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