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高精度节能型恒温恒湿试验室

2020-02-05 0

在空调行业有许多恒温恒湿的空调试验室,例如焓差室、平衡室、消音室等,这些试验室对空气参数的典型要求是:温度范围是-10℃~60℃,控制精度±0.1℃;湿度范围是15%RH~95%RH,控制精度±2%RH。

现有的空调试验室内设置温度传感器、温度控制仪、加热装置、湿度传感器、湿度控制仪和加湿装置。温度传感器将测得的温度信号输入相应的温度控制仪,温控仪根据设定值和实测值的偏差自动控制加热装置的加热量输出。同理,湿度传感器将测得的湿度信号输入相应的湿度控制仪,湿度控制仪根据设定值和实测值的偏差自动控制加湿装置的加湿量输出。同时,用一台或多台制冷量无法连续调节的冷冻机组来去除试验室内的热负荷和湿负荷,来最终达到空调试验室的温湿度要求。这种传统的空气处理过程中的冷热抵消无疑造成了能量浪费、经济性差,与现行的节能减排趋势显然是背道而驰的。
本文讲述的是一种高精度的恒温恒湿空调试验室,该空调试验室可以达到非常好的节能效果。
该试验室组成如下:
(1)试验室测试间,为一密闭绝热的保温房。
(2)空气处理系统,包括变频直冷机组、加热装置、加湿装置和风机;
(3)测控系统,包括温度传感器、温控仪、湿度传感器、湿度控制仪、信号比较单元;温控仪接收到来自温度传感器的信号,进行转换后双路输出,一路进入加热装置控制加热量输出,另一路进入信号比较单元;湿度控制仪接收来自湿度传感器的信号,进行转换后双路输出,一路进入加湿装置控制加湿量输出。
(4)信号比较单元,接收来自温控仪和湿度控制仪的两路信号,进行比较后输出较大的一路信号进入变频直冷机组的变频器。
 由于变频直冷机组的冷冻能力连续可调,故可以减少现有空调试验室中控制温度时冷却和加热互相抵消的现象,或者控制湿度时除湿和加湿互相抵消的现象。但是变频直冷机组的冷却和去湿是同时进行的,本试验室通过加入信号比较单元,使变频直冷机组在某一时间仅用于温度控制或湿度控制中的一种。当变频直冷机组用于温度控制时,湿度控制由加湿装置进行;当变频直冷机组用于湿度控制时,温度控制由加热装置进行。本空调试验室的结构简单,运行稳定可靠,虽然需要增加一些初始投资的费用,但对于长久运行来说,能取得很好的节能效果。
 图1是本该空调试验室的结构和工作原理示意图。

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图中标记为:100-试验室测试间;200-空气处理机组;210-变频压缩机;211-冷凝器;212-膨胀阀;213-蒸发器;214-变频器;220-加热装置;230-加湿装置;240-风机;300-测控系统;310-温度传感器;320-湿度传感器;330-温度控制仪;340-湿度控制仪;350-信号比较单元

以额定制热工况为例,室内被试机(1HP)制热量为3.2kW,空气处理机组风机热负荷为2kW;若未采用变频机组,而采用3HP定频机组(假设能效比为3),制冷量为9kW,显热为8kW,潜热为1kW。为了弥补多余的冷量和除湿量,加热装置220需要加热8-3.2-2=2.8kW,加湿装置230需要加湿1kW,总能耗=2.8+1+2+3=8.8kW。而采用变频直冷机组后,若变频压缩机210运行在54Hz时,其制冷量为9kW,与定频机组能力相当,然而,变频压缩机210此时可以运行在更低的频率,即蒸发温度上升,制冷量下降,比如变频压缩机210运行频率为38Hz,此时其制冷量输出约为5.8kW,显热5.2kW,潜热0.6kW,则加热装置220需要加热0kW,加湿装置230需要加湿0.6kW。总能耗=0+0.6+2+1.9=4.5kW。因此,总耗能减少(8.8-4.5)/8.8=49%.
综上所述,本试验室是一种相当节能、且易于实现的高精度的恒温恒湿空调试验室。

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