一种净化空调的温湿分控节能改造方法与流程

本发明涉及一种能够实现温湿度独立控制、避免再热的净化空调节能改造方法，属于空气调节系统设计与运维技术领域。

背景技术：

生物制药洁净厂房对于送风的温度、湿度、洁净度具有较高要求，目前其空调系统绝大部分采用一次回风的三级净化空调形式，如图1所示。在空调箱中，新风W先经过初效过滤器净化，并与回风N混合至C点，再经过中效过滤器净化后，通过表冷器降温除湿至L点，由于温度过低，需要再热器再热升温后才能到达送风状态点S，然后通过风机和高效过滤器送出。通过以上空气处理过程可知，在表冷器中除湿和降温同时进行，为了达到除湿要求，往往导致经过表冷器后温度过低，需要再热处理，再热过程导致了大量的冷热量抵消，使得空调能耗居高不下，造成了极大的能源浪费，且严重影响了生物医药厂的效益。

为切实降低生物医药厂房空调系统能耗，对其空调系统进行节能改造，首先要解决夏季空调冷热抵消(再热)问题。在既有空调系统节能改造过程中，避免再热的方法通常有一次回风改为二次回风、空调箱内增设回热器等。但这些方法都需要对现有空调箱内部结构和空气流程进行改造，不仅工程改造施工量大、造价高、原有系统难以恢复，而且可能影响空调箱净化系统，带来污染风险，因此上述方法在实际的节能改造中难以实施。

针对上述问题，提出一种简便易行、不改变原有空调箱结构、有效避免再热的节能改造方法，将切实降低空调系统能耗，推动生物医药净化空调的节能改造，对生物医药行业节能减排具有重要意义。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种简便易行、不改变原有空调箱结构、有效避免再热的净化空调的温湿分控节能改造方法，以解决传统净化空调再热时冷热抵消、能耗居高不下的问题，切实推动生物医药产业空调系统节能改造。

技术方案：本发明的净化空调的温湿分控节能改造方法，包括以下步骤：

1)将已有的净化空调系统中的空调箱的加热器断开，冷站系统保持不变，在空调箱前增设新风处理机组，新风处理机组的出风口通过新风管路与空调箱进风口连接；

2)断开冷站系统和空调箱表冷器之间的供水总管和回水总管，增设新风处理机组供水支管、新风处理机组回水支管、空调箱供水支管和空调箱回水支管，供水总管连接新风处理机组供水支管和空调箱供水支管，回水总管连接新风处理机组回水支管和空调箱回水支管；新风处理机组供水支管、新风处理机组回水支管与新风处理机组表冷器连接，空调箱供水支管和空调箱回水支管与空调箱表冷器连接；

3)在所述供水总管上设置控温电动阀，所述新风处理机组供水支管上设置控湿电动阀；所述空调箱供水支管和空调箱回水支管之间设置混水支管，混水支管上设置混水泵；所述混水支管、空调箱回水支管和回水总管连接处设置电动三通阀。

进一步地，本发明方法中，所述步骤1中增设的新风处理机组包括沿新风进风方向依次设置的初效过滤器、回热器的冷却段、表冷器、回热器的加热段和风机，所述冷却段与加热段通过管路连接。

进一步地，本发明方法中，步骤1)中增设的新风处理机组通过新风管路与多台空调箱连接。

进一步地，本发明方法中，回热器为乙二醇换热器、热管换热器或机械驱动两相热管循环换热器。

进一步地，本发明方法中，步骤1)中，如加热器是电加热器，则断开电路，如果是蒸汽或水加热器，则断开蒸汽或热水管路。

本发明的净化空调的温湿分控节能装置，包括沿新风方向依次设置的新风处理机组、空调箱、与所述新风处理机组和空调箱连接的供回水管路、设置在所述供回水管路上的混水系统和与供回水管路连接的冷站系统。新风处理机组包括自新风进风方向依次设置的初效过滤器、回热器的冷却段、表冷器、回热器的加热段和风机，新风处理机组的出风口通过新风管路与空调箱进风口连接，所述冷却段与加热段通过管路连接。供回水管路包括供水总管、回水总管、与所述供水总管连接的新风处理机组供水支管和空调箱供水支管、与所述回水总管连接的新风处理机组回水支管和空调箱回水支管，所述新风处理机组供水支管和新风处理机组回水支管均与新风处理机组表冷器连接，所述空调箱供水支管和空调箱回水支管均与空调箱表冷器连接。混水系统包括设置在所述供水总管上的控温电动阀、设置在所述新风处理机组供水支管上的控湿电动阀、设置在所述空调箱供水支管和回水支管之间的混水支管、设置在所述混水支管上的混水泵、连接所述混水支管、空调箱回水支管和回水总管的电动三通阀。

进一步地，本发明装置中，新风处理机组通过新风管路与多台空调箱连接。

进一步地，本发明装置中，回热器为乙二醇换热器、热管换热器或机械驱动热管循环换热器。

本发明中，混水系统把原有冷冻水分为低温冷水和高温冷水两股，低温冷水进入新风处理机组表冷器用于空气除湿，高温冷水进入空调箱表冷器用于空气降温；新风首先进入新风处理机组，依次经过回热器冷却、表冷器降温除湿、回热器加热，完成深度除湿过程，随后进入空调箱与回风混合，在空调箱表冷器中冷却，达到送风状态，从而实现了温湿度独立控制，避免了再热时的冷热抵消。该节能改造方法简便易行，不改变原有空调箱结构和冷冻机房设备，改造工程量小、造价低、易于恢复，有效避免了传统一次回风系统再热现象，具有较大的工程实用价值。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)原有系统降温除湿同时进行，除湿后需要再热，造成冷热抵消，能耗巨大。本发明通过增设新风处理机组对新风冷凝除湿(其中回热器有效增强除湿效果)、原有空调箱利用高温冷水只负责对空气进行冷却降温，并通过控温电动阀和控湿电动阀精确调节，实现了温度和湿度的独立精准控制，有效地避免了再热现象，切实降低了净化空调能耗；以一台风量为100000m³/h的空调箱计算，改造后节省再热能耗约144kW，全年节能量约28.7万kWh；

(2)为实现温湿度独立控制，现有改造方法一般设置高温冷水和低温冷水两套制冷系统，结构复杂，除投资大。本发明不改变原有冷站系统，通过增设混水系统，较为简便的分成高温冷水(16℃)和低温冷水(7℃)两股，高温冷水用于空调箱内空气降温，低温冷水用于新风处理机组内新风除湿，通过简便的工程改造，实现了冷水的梯级、高效利用，加大了供回水温差(可达9℃)，可有效降低了输配能耗。

(3)为避免空调箱内再热，现有改造技术一般需要对原有空调箱及冷站系统改造，对原有系统改造量大、工程复杂、除投资大且不易恢复。本发明的节能改造方法仅需要增设一台新风处理机组和一套混水系统，原有空调箱和冷冻机房设备都保持不变，新风在新风机组内统一处理后送至各个空调箱，改造工程占地空间小、对原有系统改造量小、系统改造投资低、改造后的系统易于恢复原貌，且风险可控。

附图说明

图1是传统一次回风系统净化空调的结构示意图；

图2是一次回风过程空气焓湿图；

图3是本发明的一种净化空调温湿分控节能改造方法示意图；

图4是本发明的节能改造空气处理过程焓湿图；

图中：新风处理机组1，初效过滤器11，回热器12，回热器冷却段121，回热器加热段122，新风处理机组表冷器13，风机14，混水系统2，控温电动阀21，控湿电动阀22，混水泵23，电动三通阀24，混水支管25，空调箱3，初效过滤器31，中效过滤器32，空调箱表冷器33，加热器34，风机35，高效过滤器36，冷水供水总管4，冷水回水总管5，新风机组供水支管6，新风机组回水支管7，空调箱供水支管8，空调箱回水支管9，新风管路10，冷站系统100。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明提供一种净化空调的温湿分控节能改造方法，保持原有空调箱3和冷站系统不变，增设新风处理机组1和混水系统2，混水系统2把原有冷冻水分为低温冷水/高温冷水两股，低温冷水通过新风机组支管6/7进入新风处理机组新风处理机组表冷器13用于除湿，高温冷水通过空调箱支管8/9进入空调箱表冷器33用于降温，进而实现了温湿度独立控制，避免再热时的冷热抵消。

所述的新风处理机组1自进风口依次设置初效过滤器11、回热器12的冷却段121、表冷器13、回热器12的加热段122和风机14，新风处理机组的1出风段通过新风管道10与空调箱3的新风进风段连接，空调箱3内加热器34停止工作。具体空气处理流程如图4所示，室外高温高湿空气W进入新风处理机组1，首先经过初效过滤器11过滤净化，其次进入回热器的冷却段121冷却降温至A点，进入表冷器13中冷凝除湿至B点，回热器加热段122加热至C点，通过新风管路10进入空调箱，与回风N混合至D点，在空调箱表冷器33中降温至送风状态点S。由空气处理流程可知，此过程不需要开启加热器34，避免了再热时的冷热抵消，切实降低了空调能耗。

所述的混水系统2即在原有冷冻水系统基础上，把冷冻水分成高温冷水和低温冷水两股，高温冷水用于空调箱3降温，低温冷水用于新风处理机组1除湿。混水系统2主要包括控温电动阀21、控湿电动阀22、混水泵23和电动三通阀24等。冷水供水总管4分出新风机组供水支管6和空调箱供水支管8，冷水供水总管4上设置控温电动阀21，空调箱供水支管6上设置控湿电动阀22。冷水回水总管5分出新风机组回水支管7和空调箱回水支管9，空调箱回水支管9上设置混水泵23，冷水回水总管5和空调箱回水支管9连接处设置电动三通阀24。

水路系统中，7℃的冷冻水进入冷水供水总管4，供水总管上的控温电动阀21控制水流量进而控制整个空气处理温度(焓差)。冷水供水总管4首先分出新风机组供水支管6，7℃冷水进入新风处理机组表冷器13进行冷凝除湿，新风机组供水支管6上控湿电动阀22通过控制水流量进而控制除湿量，冷凝除湿后的冷冻水(14℃)通过新风机组回水支管7回到冷水回水总管5中。在空调箱冷水支管中，在混水泵的作用下，7℃的冷冻水供水和18℃的回水混合成16℃高温冷水，16℃的冷水进入空调箱表冷器33用于空气降温，升温后18℃的冷水通过电动三通阀24一部分返回冷水回水总管5中，一部分在空调箱冷水支管中继续参与循环，通过调节电动三通阀24开度调节回水和混水比例，实现精确控制。

在实际工程施工时，新风处理机组1统一处理新风，通过新风管路10与多台空调箱3连接，混水系统2分出一路低温冷水进入新风处理机组1，分出多路高温冷水进入各个空调箱3。

进一步地，所述的回热器12可为乙二醇换热器、热管换热器、机械驱动热管循环换热器等。所述的电动三通阀24可为多个直通阀门的组合形式。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。