孫立巖 王海巖 曹家鑫 梁志桐

摘 要：本文主要介紹空氣源熱泵系統(tǒng)在循環(huán)風(fēng)空調(diào)中的應(yīng)用。對(duì)比分析其能耗、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益系統(tǒng)。為后續(xù)涂裝車間節(jié)能減排、降低運(yùn)行成本提供新方向及指導(dǎo)意見。

關(guān)鍵詞：空氣源熱泵;制冷劑系統(tǒng);綠色涂裝

1 引言

熱泵系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器組成，其主要采用逆卡諾循環(huán)。空氣能熱泵機(jī)組工作時(shí)，通過風(fēng)機(jī)將空氣吸入機(jī)組內(nèi)部，經(jīng)過換熱器后空氣中的低溫?zé)崃勘粨Q熱器吸收，并轉(zhuǎn)移到保溫水箱中，給水加熱;失去熱量的空氣溫度降低，變成冷空氣從風(fēng)機(jī)吹出來。

涂裝車間噴漆室是能耗最大的設(shè)備，占車間總能耗40%左右，其中空調(diào)能耗又占噴漆室的40%以上，因而對(duì)循環(huán)風(fēng)空調(diào)如何降低能耗可成為節(jié)能減排的研究對(duì)象。

以采用濕式噴漆室，循環(huán)風(fēng)送風(fēng)方式為例，采用空氣源熱泵系統(tǒng)對(duì)空氣進(jìn)行熱濕處理，以達(dá)到工藝所需求的溫濕度。

2 工程問題分析

2.1 基本要求

以某汽車涂裝車間空調(diào)為例，其循環(huán)風(fēng)空調(diào)風(fēng)量為73500 m3/h，噴漆室送風(fēng)溫濕度要求為25℃，75%RH。循環(huán)風(fēng)經(jīng)文丘里后，空調(diào)進(jìn)風(fēng)口相對(duì)濕度近似為90%。循環(huán)風(fēng)空調(diào)先表冷（除去空氣中多余水分）再加熱升溫，達(dá)到目標(biāo)要求25℃，75%RH。

2.2 工藝處理

文丘里近似為等焓加濕過程，經(jīng)表冷，冷凝到100%，在表冷（過冷），在二次加熱除濕到目標(biāo)點(diǎn)。見圖1。

實(shí)現(xiàn)過程為A～B等焓加濕;B～C表冷除濕（絕對(duì)濕度不變，相對(duì)濕度升高至100%）;C～D繼續(xù)除濕;（絕對(duì)濕度減少，相對(duì)濕度不變100%）;D～A二次加熱（圖2）。

2.3 冷熱量計(jì)算

2.3.1 濕式噴漆室循環(huán)風(fēng)空調(diào)一般結(jié)構(gòu)見圖3：

2.3.2 主要功能段為：進(jìn)風(fēng)段、初校段、中校段、高校段、表冷段、加熱段、風(fēng)機(jī)段、消音段、出風(fēng)段。表冷段除濕（冷凍水），加熱段升溫（熱水、二次加熱），需要兩種能源;

2.3.3 若采用空氣源熱泵，僅需考慮電能。壓縮機(jī)做功，介質(zhì)在經(jīng)過冷凝器后放熱，該部分可作為循環(huán)風(fēng)的加熱段，介質(zhì)經(jīng)過蒸發(fā)器后為吸熱對(duì)外降溫過程（除濕），該部分可作為循環(huán)風(fēng)空調(diào)的表冷段。

小結(jié)：故對(duì)僅有電能或其它因素制約情況下，空氣源熱泵可考慮作為循環(huán)風(fēng)空調(diào)除濕、加熱的一種有效途徑。

2.4 不同空氣處理機(jī)組的系統(tǒng)原理圖

2.4.1 采用空氣源熱泵（制冷劑系統(tǒng)）進(jìn)行空氣處理，系統(tǒng)原理圖4

2.4.2 采用水冷冷熱水機(jī)組進(jìn)行空氣處理，系統(tǒng)原理圖5

2.4.3 采用鍋爐、冷凍水進(jìn)行空氣處理，系統(tǒng)原理圖6

3 能耗分析

4 社會(huì)效益

熱泵是一種能使熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體的能量利用裝置?？梢园涯承┎荒苤苯永玫牡蜏?zé)崮茏優(yōu)橛杏玫臒崮?，進(jìn)而提高熱能利用率，節(jié)約成本。

應(yīng)用熱泵技術(shù)一方面可以減少CO2的排放量，一方面限期停用CFC工質(zhì)。產(chǎn)生溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w是：CO2、CH4、N2O和HFC，分析和調(diào)查表明熱泵技術(shù)的應(yīng)用對(duì)降低溫室效應(yīng)起了積極作用。見圖7。

5經(jīng)濟(jì)效益

以7.35萬m3/h循環(huán)風(fēng)機(jī)組為例，熱泵制冷劑系統(tǒng)每運(yùn)行1小時(shí)，比傳統(tǒng)的鍋爐+冷凍水系統(tǒng)節(jié)約電量59KW，比熱泵冷熱水系統(tǒng)節(jié)約21KW。由于涂裝車間是常年需要恒溫恒濕，故按照每天運(yùn)行20小時(shí)，每個(gè)月運(yùn)行22天，每年運(yùn)行300天計(jì)算，則每年節(jié)約的電量為

6結(jié)論

空氣源熱泵制冷劑系統(tǒng)在汽車涂裝循環(huán)風(fēng)空調(diào)中應(yīng)用，不僅為國(guó)家降低CO2排放量，而且為企業(yè)提高了能源利用效率，節(jié)約了運(yùn)行費(fèi)用。熱泵系統(tǒng)在眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，如冷凍行業(yè)、醫(yī)藥制造業(yè)、中科院所、汽車制造業(yè)等。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭祖義.熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與創(chuàng)新[M] 武漢：華中理工大學(xué)出版社，1994.

[2]米田，弘和.涂裝用CO2熱風(fēng)熱泵節(jié)能減排效果[J]涂裝技術(shù).2010（9）：79-84.

[3]馬最良.熱泵技術(shù)[E]哈爾濱工業(yè)大學(xué).2003年10月.