游泳馆热回收机组防冻控制说明-李丽群.doc

关于转轮热回收空调机组防冰堵控制方法的说明关于转轮热回收空调机组防冰堵控制方法的说明 北京环都公司在游泳馆热回收机组项目做过一些 在北京 黑龙江 吉林 辽宁作了十多个游泳馆排风热回收的工程 哈尔滨地区游泳馆排风热回收关键是 防冻处理 现简要说明如下 1 新风阀的防霜冻处理 2 转轮防冰堵的处理 3 加热器防冻伤的处理 4 回风大量冷凝水的处理和冷凝水排放管的防冰堵处理 5 排风温度的控制 在北方寒冷地区使用的转轮热回收组合式空调机组 有很好的经济效益 其 转轮防冰堵和加热器防冻伤措施是否有效是空调机组正常运行的关键 谨以哈污 泥项目热回收机组作一简述 北北京京环环都都人人工工环环境境科科技技有有限限公公司司 2 1 北方地区热回收空调机组防冰堵的方法 北方地区热回收空调机组防冰堵的方法 1 1 热回收空调机组冰堵的定义 冬季运行的空调机组回风经过热回收装置时放出 热量预热了新风 自身温度下降后排出空调机组 当排风温度低于回风的露点 出现冷凝水 排风温度低于冰点 0 时 冷凝水结霜冻结在蓄热体气流通道堵塞 排风使热回收装置不能正常运行的现象 称为冰堵 3 发生冰堵的危害 发生冰堵的危害 转轮热回收装置出现冰堵 回风经过蓄热体的气流通道逐渐 变窄 回风侧的风阻随之增加 至使排风流量减低 排风侧的温度会因排风量的 减小而降低 更加剧了冷凝水的冻结 转轮发生冰堵会恶性循环 回转的蓄热体 因冷凝水冻结重量逐渐增大 冰晶使回转密封处间隙变小阻力加大 驱动机构会 因电机过载保护停转 热回收停止工作 1 3 转轮热回收装置防冰堵的条件 转轮热回收装置防冰堵的条件 发生冰堵需要两个条件同时出现 一是回风 RA 经过蓄热体后温度低于露点出现冷凝水 二是排风 EA 平均温度低于冰点 0 显然我国北方地区冬季运行时 才有可能出现冰堵 1 41 4 防止冰堵的具体措施 转轮热回收装置防冰堵通常有三种方法 防止冰堵的具体措施 转轮热回收装置防冰堵通常有三种方法 4 方法一是调整转轮的旋转速度方法一是调整转轮的旋转速度 n n 在热回收转轮效率和转速关系曲线图上 转速 n 10rpm 以上 热回收效率 值趋于平缓 转速 n 3rpm 时 热回收效率 值大幅 下降 利用这一特性 调整转速 n 即可导至热回收效率 变化 当出现冰堵条件时 转轮由正常回转速度 n 12rpm 降至 n 3rpm 使排风 EA 的温度上升 防止了转轮冰堵现象的发生 方法二是改变新排风比例 方法二是改变新排风比例 冬季运行时 增加排风或减小新风会导至排风温度 的升高 降低排风量或增加新风量回使排风的温度下降 根据这一特点 在空调 机组结构设计增设新风旁通风阀 当发生转轮冰堵趋势时 开启部分新风旁通阀 分流了部分新风使通过转轮的低温新风量减小 排风温度随之升高 消除了冰堵 发生的条件 方法三是预热新风 方法三是预热新风 在北方寒冷地区 冬季新风低于 20 空调要求必须补 充新风时 将低温的新风预热至 10 是热回收转轮防冰堵的另一个措施 预 热新风的方法需根据现场热媒条件确定 通常为采暖水预热新风 加热器防止冻 伤措施在第二章讲述 1 51 5 设置防冰堵装置的判定 设置防冰堵装置的判定 北京环都人工环境科技有限公司热回收市场部陈志东经理编制了一个表格软 件 输入新风量 回风量 转轮型号规格 效率等参数 即可得出排风 送风等 计算数值 使用这一软件 可方便地判断热回收转轮是否发生冰堵 例 5 项项目目名名称称冬季室外工况 Deg C 排排风风风风量量 新新风风风风量量冬季回风工况 Deg C 送送风风风风量量 转转轮轮型型号号热盘管出风温度 Deg C 位位号号 夏夏季季参参数数输输入入 夏季室外工况 Deg C 夏季回风工况 Deg C 初初投投资资节节省省 RMB 运运行行费费节节省省 RMB 表冷器出风工况 Deg C 计计算算基基础础 运行天数 月 30 夏季运行月数 2 冬季运行月数 4 运行小时 天 8 电费 元 度 0 80 冷机价格 元 千瓦 500 初初投投资资节节省省 由于夏季新风负荷的降低 可使主机的设计负载降低 从而有效降低投资 运运行行费费节节省省 由于新风负荷的降低 可使空调的全年运行费用有效降低 此为长期效益 30 00074 00 30 00020 00 项项目目信信息息输输入入冬冬季季参参数数输输入入 长春一汽大众 23 00 30 20 投投资资回回报报分分析析 电电加加热热 70 00 25 00 17 00065 00 60 00050 00 HRS220038 00 192 30718 00 95 00 这是一次性效益 6 二 加热器防冻伤的措施 2 1 换热器冻结的几种情况 由于空调设计时对寒冷地方的气候特点考虑不足 加之使用管理上的薄弱 常 出现空气加热器冻裂现象 其冻裂的情况不外下列几种 1 加热与冷却共用一个表冷式热交换器 但冷冻水的温差小 一般 5 而 热水的温差大 20 30 又因采用变流量调节 温差大的情况下 所需水量小 所以加热管中的水流速度小 成为层流状态 从而使与室外低温空气接触侧的盘 管结冻 排排风风回回风风 0 9 20 100 50 4 05g kg7 34g kg 30000CMH60000CMH 30000CMH 送送风风 4 1 60000CMH 70 36 3 97 38 23 94 23 74 9 11 4 74 4 99g kg4 99g kg 0 44g kg60000CMH 30 9000CMH 冬冬季季热热回回收收 显热效率显显热热回回收收 KW 潜热效率潜潜热热回回收收 KW 0CMH 新新风风 30000CMH 793KW 8 冬冬 季季 工工 况况 30000CMH 602KW 63 20 192 45 60 56 7 2 加热器选择时设计余量太大 结果使热媒造成过大的温降 回水温度低 在边角处易冻 3 两组或多组换热器并联连接 水路系统不平衡 一组换热器的流量大 一 组换热器的流量小 小的就可能结冻 2 2 2 2 换换热热器器冻冻结结的的原原因因分分析析 现以 1992 年长春一汽大众总装车间热回收机组为例 ZK60 组合式空调机配套的 STTL 型铜管套片加热器 结合紧密 传热效率高 翅片冲孔为双翻边 其片型采用先进的直波纹片 片间距 3 2mm 总体布置如下 图 2 3 换热器冻结的原因分析换热器冻结的原因分析 1 换热器换热面积的余量过大 热水的流量及流速降低 换热器管路按水路并联 采用变水流量控制加热过程 而换热面积大有富余 主要表现在错误地假定了换热器的出水温度 而不是算出来的出水温度 则换热 面积余量的多少反映了实际的出水温度与假定的出水温度的差值大小 换热器表 8 面积愈富余 其出水温度比假定值低得愈多 热媒实际流量也就越小 所以 加 大换热器表面积的余量 等于降低了出水温度 水流量和管中的流速 这些因素 都有导致结冰的危险 2 在采用自动保护的供热系统中 由于供热的水温高于供热曲线应供的值 而常常成为冻结的主要原因之一 这是由于室外气温接近 0 时 水温容易偏高 有变流量自动控制 供水温度一高 即要减少流量 流速当然也降低 因而造成 结冰 3 换热盘管的制造问题 造成盘管内部集存空气 形成气塞 妨碍了水的 正常循环 以及在系统停止运行期间冷风由风阀的不严密处渗入 而水阀又全关 这样也会结冰 总之 换热器结冻的主要原因是盘管中水的流速过小 2 42 4 换热器冻结的理论基础换热器冻结的理论基础 以上对空气换热器的冻结的现象进行了说明 并分析了冻结原因 下面将从 理论上进行分析 首先 需要明确的是 加热器的冻结其根本为 水结冰 而 水结冰的问题又可分水静止时的结冰与水流动时的结冰 也就是说加热器在非运 转状态与运转状态 1 静水结冰 静水结冰与室外气温有关 就未保温的圆管而论 国外有人做 过试验 裸管的完全结冰时间 可按下式计算 t 0 28 h 22 2 2 1 RR L i i 式中 t 全部结冰时间 h Ri 冰的传热阻 m W i 冰的密度 kg m3 L 冰的潜热 kJ kg 1 管子内半径 m 管周围温度 R 管道与盘管的热阻 m W 9 可见 管子越大 完全结冰的时间越长 管周围的温度越低 完全结冰的时 间越短 总之 管中静止的水在周围温度为 0 以下时是要结冰的 2 流水结冰 流水结冰的现象 问题尚待研究 特别是紊流状态 现将日 本的试验结果介绍如下 流水的完全结冰时间与层流流速的关系 如图 2 1 流水的完全结冰时间与管外侧表面温度的关系 如图 2 2 10 可见完全结冰时间与流量的大小关系不太大 而受管壁外侧表面温度的影响大 根据这一情况 要注意盘管内的流速千万不要在层流范围 所以水在管道中的冻结原因为 物理性方面是因为当室外空气温度为负值时 水在管中流动呈层流状态 即可出现结冰 2 52 5 空调系统换热器的防冻 空调系统换热器的防冻 1 热器的表面积不能富余太多 比计算值不应超过 15 2 管中水的流速在任何情况下都不得小于 0 15m s 如采用变水量控制 设 计时应对室外为 0 的情况进行复核计算 3 用换热器混水泵装置 2 62 6 ZK60ZK60 加热器冻伤分析加热器冻伤分析 1 加热器配置原因 11 ZK60 空调机配置的加热器型号为 STTL 6 25 7 62 H3 其管径 15 88mm 片 距 3 2mm 迎风面积 5 715m2 换热面积 702 6m2 当风量为 60000m3 h 迎面风速为 2 9m s 进口水温 90 空汽入口温度负 15 时 加热器加热能力为 1895KW 显 然该加热器余度过大 详见附表 1 热回投资回报分析 因为配备了余度过大的加热器 在供暖初期阶段空调加热量需求不高 为防 止过热 水流量被截流阀控制较小流量内 当水流速恰好低于表冷器铜管层流界 线时 处理的空气温度恰好在冰点以下 加热器冻伤就出现了 这就是加热器在 供暖初期多冻结伤的原因 解决加热器冻伤的有效方案是提高铜管水流速 设置一台热水管道泵在水系 统中 详见 1 2 水泵基本参数为 口径 DN80 扬程 10 米 流量 50 吨 小时 电 机功率 2 2KW 电动两通阀 回水温度传感器 PIC 控制器构成的电控系统可使冬 季供暖无冻害运行 这一加热器水路系统在哈工大空调系统中使用 证明效好 2 72 7 转轮热回收装置的投入使用 转轮热回收装置的投入使用 ZK60 组合式空调机功能段布置设有转轮热回受系统 设计新风量为 30000 立方米 小时 在冬季运行中 因转轮热回收效率较热管式热回收高 在 60 62 当新风温度较低 会出现排风侧 12 的冷凝水结冰 堵塞蓄热体气流通道 卡滞蓄热体旋转 即所谓冰堵现象 空调 控制系统在消除冰堵问题上没有必要的措施 使得转轮热回收装置不能正常发挥 预热新风的作用 回望 1993 1994 年三发和传动器车间空调机组 热回收装置采用低温热管 其热回收效率为 40 42 以转轮相同条件时因排风温度较高不易发生冰堵现象 一汽大众总装车间 ZK60 空调机组在排风段设置温度传感器 新风旁通阀电 动执行器换为连续调节型 经过旁通阀分流部分新风到混合段 使得排风段温度 保持在冰点以上 既达到预热新风的目的 又使得转轮热回收装置不出现冰堵 转轮的投入 进入混合段的新风温度升高 混合段内结霜结冰现象消除 这方案 在地处寒冷区的北欧 VTS 公司热回收机组有成功应用 北京环都在近几年北方地 区使用证明效果良好 防腐处理 游泳馆馆内含有次氯酸等腐蚀性气体 高湿 75 相对湿度 和高温 28 32 的环境 对空调机组有明确防腐要求 热回收机组内壁板均采 用 0 5mm 厚的不锈钢材质 结构件选用 2 0 镀铝锌板 冷凝水盘为 2 0 不锈钢材料 为防止电控柜在高温高湿环境产生锈蚀影响可靠性 电控柜置于单独的 较干燥的房间内 防冻处理 热回收机组防冻措施 是哈尔滨游泳馆排风热回收空调机组能否正常运 行的关键 北京环都公司采取了如下防冻措施 13 1 热回收空调机组运行时 高温高湿的回风 28 75 经初效 过滤器 通过转轮热回收除湿降温至 4 排出冷凝水 排风温度的控制是 由转轮新风侧的新风旁通风阀的开度调节来实现的 防止排风温度过低而发 生转轮排风侧结霜冰堵 2 送风侧温度控制 是通过调节开启加热器热水流量 加热升温至 36 40 3 冷凝水排水管线的防冻措施 回风经过转轮 会产生大幅温降 从回风状态点 1 28 75 d1 17 90g kg 到排风状态点 2 4 100 d2 5 09g kg 减湿量为 d d1 d2 12 8g kg 按 30000m3 h 排风量计算 冷凝水除湿为 Wp 30000 1 2 12 8 461kg h 约 0 5 吨的排水量 14 在转轮排风侧下游设置了一组铝合金型材专用挡水板 用于收集冷凝水 至下部的水盘 使用 2 0mm 不锈钢板折边焊接而成的水盘有足够的高度和 盛水量 排水管口径要选择水盘结构中最大口径 DN50 规格 冷凝水盘有 25mm 橡塑保温层 并设