| 摘要：本文根据笔者的研发经验,结合制冷、供热、流体力学等基本原理,详细论述了机房空调制冷气流和控制系统关键部件的优化设计方案。 |
快速除湿如果设计不当,会导致肋片温度低于0℃,肋片表面易结冰,因此少数机房空调设置肋片表面温度传感器,以保证在除湿导致蒸发温度过低时能提前结束快速除湿过程,防止蒸发器结冰。
另外,采用减小蒸发器面积法进行快速除湿的下送风机房空调蒸发器的倾斜角度需保证不小于65°,以防止送风带露。
5.3应用电子膨胀阀的快速除湿方法
应用电子膨胀阀的快速除湿法是随着电子膨胀阀在机房空调中的应用而出现的一种比较新颖的除湿方法。采用这种快速除湿法的机房空调无需在制冷系统和送风机上作任何调整,只在程序中稍作处理即可。当控制系统发出除湿开始指令后,电子膨胀阀自动将过热度设定值调高。例如,原先过热度设定值为3℃左右,需要快速除湿时可把目标过热度设定值提高至15℃。这样电子膨胀阀开度将变小,蒸发温度将降低,肋片表面温度降低,除湿效果增强。
由电子膨胀阀快速除湿的工作原理可知,机组在进行除湿时,蒸发器回气过热度会比较高。在比较低的蒸发压力和比较高的回气过热度的共同作用下,压缩机排气温度会较高,这样可能会对压缩机排气口的塑料连接件造成影响,还可能导致润滑油炭化等问题;另外,由于制冷剂流量减少,对采用吸气冷却的全封闭涡旋压缩机来说,会影响压缩机电动机的散热,导致电动机温度升高,影响压缩机电动机的寿命。
采用电子膨胀阀的机房空调整机成本至少要提高2000元左右,而且电子膨胀阀作为一个动作频繁的机电一体部件,故障率也要比热力膨胀阀高得多。这些都是采用此方案的设计师们所需要面对的实际问题。
6排气再热
6.1排气再热方法产生的背景
机房空调除湿的过程附带了产生显冷量的过程,如果机房内湿负荷比较大,热负荷相对较小,且除湿过程如果不加任何温度补偿措施,势必会导致室内温度的过度下降。由于机房空调一般都采用温度优先的控制策略,若室内温度达到机房所允许的下限,则无论室内湿度是否降到设定值,都需机房空调立即停止除湿。这样,常常会导致室内湿度超标。所以一般机房空调都具备除湿再热功能。常用的再热方式有电加热、蒸汽加热、热水加热3种。这3种再热方式的共同特点是必须消耗能源才能使已降温的空气再升温,提高室内温湿度控制精度的同时也暴露了其能耗较高的缺点。而利用压缩机的排气热量作为除湿后送风温度补偿的技术则可弥补这种缺憾。虽然各大主流机房空调均将排气再热作为机组的选配设计,而在我国市场上很少见到配置排气再热的机房空调。可见,排气再热方法对于机房空调来说,适用范围并不是很广,但在我国南方或东南亚气候比较潮湿的地区有一定的应用前景。
6.2排气再热关键设计技术
再热盘管的设计是排气再热系统设计的重要内容。常用的方案是使一部分排气进入蒸发器后面的再热盘管,放热后再与另外一部分排气混合后排至室外冷凝器。这种方法虽然增加了一个盘管,但管路布置、控制逻辑都很简单。而且再热盘管既可用于除湿时的温度补偿,也可用于部分负荷下的制冷量削减(即卸载),使压缩机连续运行,以达到精确控制温度的目的。排气流量的准确控制是排气再热方式的难点。常规的控制方法是在排气口设置1只比例式三通调节阀,根据送风温度控制该阀的流量分配,进而控制再热量的大小,达到精确控制温度的目的。这种方法还是容易出现调节滞后、流量控制准确度低等问题。
6.3一种新型排气再热设计方案
下面简要介绍一个笔者自行开发的排气再热优化设计方案。图13是该设计方案的系统示意图。在正常制冷状态,三通阀A,B的管路223之间连通;快速除湿时,三通阀A,B的管路123之间连通。此时,从压缩机排气口出来的部分排气通过电磁阀进入蒸发器部分盘管内,放出热量、温度降低后出蒸发器与压缩机其余排气混合后进入冷凝器。这种排气再热流程设计的独特之处是:通过2个三通阀的切换,巧妙地利用除湿后被切断的部分蒸发器回路作为排气再热的换热器,从而不必单独配置再热盘管。
7针对不同气候条件的机房空调系统设计
机房的广泛分布及其机房高密度发热量的特点决定了机房空调需在不同地点、不同季节可靠稳定运行。本章就应用在严寒、高温、高湿等恶劣气候条件下的机房空调设计方法进行探讨。
7.1严寒地区
在黑龙江省的海拉尔地区,冬季最低温度可达-40℃,此时机房空调仍需间断制冷运行,以维持机房内的正常温度。机房空调要保证在如此低的室外温度下可靠地制冷运行,除了需配置冷凝压力调节装置以保证工作时冷凝压力适合之外,还必须保证压缩机能在低温下顺利启动。
机房空调低压保护设定值一般为表压0.2MPa(2kg/cm2)),虽然因为压缩机对于偶尔的吸气压力过低有一定的承受力而设置了低压报警延时,但报警延时一般不宜超过2min,即吸气压力低于0.2MPa的时间不宜超过2min。而机房空调在-40℃的环境温度下停机一段时间后,由于室内外温差悬殊,绝大部分制冷剂将迁移至室外机中,机房空调制冷系统内部压力已达到表压0左右(R22在-40℃下的饱和压力)。压缩机启动后,由于此时的压缩机吸气比体积是常规工况的5倍左右,因此吸气质量非常低,即使冷凝风机停转,也难以在几分钟内建立起足够高的冷凝压力,膨胀阀也因阀前后压差不足而无法向蒸发器供液,压缩机又在不断地吸气,导致蒸发压力进一步降低,形成恶性循环,吸气压力不可能在2min内恢复到0.2MPa(2kg/cm2)以上,机组将因低压报警而停机。
也就是说,常规配置的机房空调只能应用于夏热冬暖地区,为使应用于寒冷地区的机房空调能够顺利启动,应如图14所示,采取下列技术措施:在储液罐前配置止回阀,在储液罐后增加液管电磁阀,并且储液罐内要保证一定存液量。
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