苏升明                  捷达莱堡通用设备有限公司
摘  要  抽湿再热系统的原理、负荷的计算, 系统中各部件的选型，抽湿再热系统在洁净组合式空调机的应用。

关键词  洁净空调  抽湿再热系统  冷凝热  结霜 

The application of dehumidifying and 

reheating system in air combined unit

ABSTRACT  The elements and the load of dehumidifying and reheating system; It is very important how to select of departs, The application of dehumidifying and reheating system in air combined unit

KEY WORDS  clean air-conditioning 、dehumidifying and reheating system、condensation heating、frost

（一） 前言

在百级生物工程洁净室中(如医院手术室、干冻室等), 部分洁净室其温、湿度具有特殊要求，比如温度在20~23℃，湿度在40~50%时，这就要求必须具备较低供水温度：3~4℃才能达到。对于一个工程中有此特殊要求的只有一个或几个，若分别设计一个或几个独立的冷水机组，出水温度3~4℃，势必增加工程投资的费用，如设计成同一系统，采用3~4℃的供水温度，虽然能满足整个工程的不同温、湿度要求，但将会降低整个制冷系统的效率，并且需在冷水中加入乙二醇以防止冻坏系统。另有一做法是将新风或新风、回风混合后通过除湿机除湿后进入组合空调机组的表冷段冷却，该做法需增加除湿机费用，且送风温度太低，送风需再次加热才能进入洁净室，耗能亦会增加。

（二）原理

现介绍一新的做法，在组合式空调机组的表冷段的冷水盘管后加入抽湿再热系统如下图1所示，抽湿再热系统就是一个单独的制冷系统，如图2所示（5HP系统）。空气离开冷水盘管后进入该系统的蒸发器进行除湿降温处理，后经该系统的冷凝器进行等湿升温处理，这样既可以把送风湿度降低到要求，亦可令送风温度不会偏低,既能使冷凝热得到充分利用,又能改善冷却系统的运行质量,提高冷却效果,降低功率消耗。

机组可在冷凝器后面加上二级冷冻水表冷器，出风口处加电加热，如图1所示。

注：本技术已申请国家实用新型专利，申请号：2004200025477

如通过冷凝器后的送风温度比设计温度高,则开通二级冷冻水表冷器水阀, 如比设计温度低,则开通后面的电加热。

                                       图1

图2

我们可以通过实例从焓湿图中分析该作法的合理性、经济性。

对于5000m3/h的回风组合空调机组，如回风温度为23.5℃，55%(A点)，经过一级6排的冷水盘管（进水温度7℃，温差5℃）后，出风温度为干球11.22℃湿球10.63℃(B点)，由选型软件可知离开蒸发器时温度为干球8.34℃,湿球7.47℃(C点),离开冷凝时温度为干球18.10℃, 相对湿度为47%(N点),如图3所示。一般该洁净房回、送风温差比较小，约为3℃，则需加热到20.5℃,此时相对湿度只有40%,符合要求。

                               图3

（三）抽湿再热中冷负荷的计算

一般的表冷器（进出水为7/12℃）都可以把进风冷却到11~13℃，湿度为90~95%，（回风工况时可选4或6排表冷器，新风工况时选8排:4+4表冷器）。现以回风为例干球11.22℃，湿球10.63℃，（焓值：30.74KJ/kg），要把该空气进行冷却除湿到干球8.34℃，湿球7.47℃，（焓值23.63KJ/kg）。根据公式Q=ρWΔH（ρ为空气密度:1.2kg/m3，W为风量，ΔH为焓差）计算得每1000m3/h，Q=2.37KW，根据当时进风温度较低，制冷效率只有60~70%,该冷量可看成冷量是3.5KW的空调机，所以抽湿再热系统的负荷等于机组风量/1000*3.5KW，机组风量单位为m3/h。

（四）控制

1．压缩机台数的选择

一般有该特殊温湿度要求的洁净室其风量要求一般在3000m3/h以上，即每台组合式空调箱的抽湿再热系统的冷负荷在10KW以上。由于该系统的进风温度较低，湿度较大，蒸发盘管运行一段时间后会在其表面上结霜甚至结冰，因而需要停机一段时间来融霜以免冻坏蒸发盘管和损坏压缩机，也就是说压缩机运行一段时间后需停机一段时间。

2．压缩机运行控制

对于冷负荷更大的系统（>12KW）可把压缩机分成两个或两个以上，如19KW分为12KW+7KW，25KW分为2*12KW，38KW分为3*12KW。从我司的许多工程经验来看，压缩机运行20分钟后，停机15~20分钟融霜，如该系统有2台压缩机，每台压缩机轮流运行20分钟；如有3台压缩机，开始时三台一起起动，运行10分钟后第1台停机10分钟，运行到20分钟时，第2台停机10分钟，第1台启动，运行到30分钟时第3台停机10分钟，如此循环下去。即是说每台压缩机运行30分钟就停机10分钟。

3．温度的控制

   在机组里装有几个温度控制开关，如图1所示。其中：

   T1：在一级表冷器后，控制一级表冷器水阀的开度；

   T2：在蒸发器后，冷凝器前，为防冻开关；

   T3：在冷凝器后，二级表冷器前，判定是开电加热还是开二级表冷器水阀；

   T4：在二级表冷器后，控制二级表冷器水阀的开度。

（五）其他零部件的选择

该抽湿再热循环系统因其进风温度低（10~13℃），湿度高（93~96%）。蒸发器在运行一段时间后可能会出现结霜，甚至结冰的现象，我们可以通过以下的选择尽量减少结霜的现象。

1、翅片形式的选择

翅片形式一般有平片、波纹片和开窗片三种。开窗翅片有利于提高同侧换热系数，但其气流阻力和挂水能力要大于平片和波纹片。在低温和高湿的工况下，结霜比平片和波纹片严重。所以该系统的蒸发器建议不用开窗翅片，而采用平片。

2、翅片片距的选择

国内许多文献中的试验表明：无析湿的干换热器采用较小的片距是有利的，但当有析湿交换时，考滤到析湿时空气侧阻力的增加及换热效率的影响，片距的选择就不宜太小。有时片距小，单位长度、体积内的换热面积是增加了，但实际上反而导致传热系数、传热效率的下降，本系统主要处理低温高湿空气，翅片距更加不能小。根据试验，综合得到抽湿再热循环系统蒸发器的最佳片距如下：

3、换热器管径的选择

常用的蒸发器换热管管径多采用Φ9.52、Φ12.7、Φ15.88三种。对于这三种管，小的管径可强化换热、减轻重量、缩小体积、节约材料。从实验数据或选型软件得知：

从表中可以看出小管管径的经济性好，但小管径其管内侧流动阻力会增大。因此在设计时，小的管径其管程不宜太大，为此可适当增加分路数的方法予以调整。抽湿再热循环系统建议用Φ9.52mm管径。

4、蒸发器中间加凝水盘

由上可知，抽湿再热系统一般分为两个或两个以上独立系统，要在蒸发器中分布两个或两个以上独立系统，因其加工工艺的特别，只能上下来分。如蒸发器的高度＞1m,建议在其中间加一凝水盘, 如图4所示,让上层的冷凝水流到中间的水盘去,再由此流到底部的大水盘去,以免因下层蒸发器凝结水太多而结霜。图中1、2、3、4为一系统，5、6、7、8为另一系统。

（六）总结

抽湿再热系统在洁净组合式空调机中可得到广泛应用，湿度要求较低（40~50%）的，每1000m3/h的风量，其冷负荷为3.5KW, 湿度要求不低的,每1000m3/h的风量，其冷负荷为2.6KW。本系统可直接装在机组内，安装、维修十分简便，并可利用冷凝余热作为再热热源，减少能耗。

图4

                              参考文献

1  GB 50333-2002 医院洁净手术部建筑技术规范

2  任守宇 “低温空气处理冷却系统设计 ” 《制冷与空调》2001年6月第1卷第3期，第25页~第27页；

3  刘凤珍、连添达、周志鹏“低温工况下结霜对翅片管蒸发器性能影响研究 ” 《制冷与空调》2002年12月第2卷第6期，第12页~第14页；

4  赖建波、臧润清“换热器表面结霜的特性与翅片效率公式的分柝”   《制冷与空调》2003年2月第3卷第1期，第21页~第24页。