制药厂中央空调除湿系统节能改造研究

沈灏、李文文 2023-12-29

目前，现有的节能方案在实际应用中节能效率较低，为此提出制药厂中央空调除湿系统节能改造研究。从制药厂中央空调除湿系统节能意义和节能需求入手，提出一套节能改造方案，通过增设ECC 热管，增加预冷段和预热段，控制系统的除湿效果；对系统重要参数进行改造，在保证系统可以正常运行以及达到除湿效果的前提下，降低系统能量消耗，以此实现制药厂中央空调除湿系统节能改造。经实验证明，改造后，系统节能量高于改造前。

中央空调除湿系统是制药厂重要设备之一，在制药厂建筑能耗中，中央空调除湿系统由于其技术使用原因导致能耗占整个建筑运行总能耗的50% 以上。中央空调除湿系统融合了制冷机房的制冷系统、冰冻水的输送系统、冷却水的冷却系统以及送风系统等多个子系统，除湿过程比较复杂，导致系统在运行过程中需要消耗大量的电能和蒸汽能量。通常情况下，制药厂中央空调除湿系统能效比（COP）能够达到5.5，但是这个COP5.5 不是整个除湿系统的COP，而是空调制冷量除以主机耗能量(一般仅指压缩机的耗能量)。

在中央空调除湿系统改造之前，大多使用冰水降温，即利用冷却塔的风机以及冷水泵的电机使得目前的中央空调除湿系统COP 比较低。但是，为了进一步解决中央空调除湿系统能耗大问题，提出制药厂中央空调除湿系统节能改造研究，改造后的中央空调除湿系统通过升温受冷量、降温收集热量以及表冷气前后冷热能量的转移，实现系统整体节能，经实验验证，改造后的中央空调除湿系统取得的节能效果更好。

Part

制药厂中央空调除湿系统节能改造

1.1 增设ECC 热管控制系统除湿效果

根据制药厂中央空调除湿系统节能需求，采用空调ECC热管对除湿系统进行节能改造，ECC 热管的增设起到了对水恒温的作用。

在系统中增加预冷段和预热段，将节能泵将ECC 热管与冷却水管道相通，从而形成一个密闭循环，利用自然条件达到系统对空气的除湿效果。将冷水机组中的水先预冷再加热，预冷进入原制冷器的空气温度，又能再热经过制冷器的空气温度( 相当于蒸汽加热的再热器)，这样采用空气预冷、预热的方式，并不需要额外的热源，就能很好地控制制冷除湿效果，大大减少电功耗与蒸汽加热能。

原本需要两次耗能，通过ECC 热管使其变成零耗能，不仅能够达到预期的除湿效果，还能大大减少电功耗与蒸汽加热能。比如，制药厂室外空气温度达到25℃，相对湿度达到65% 时，开启ECC 热管和节能泵，通过风机将回风输送到中央空调柜，通过预冷段对其进行热交换后将温度降低到20℃以下，再经过表冷段进行制冷，对出风温度进行降低。再将预冷段内的冷却水输送到预热段，热风从室外带回来的水蒸气经过表冷器时，利用升温除湿理论达到除湿的效果，使制药厂生产车间内的温度和湿度完全可以达到生产要求。

1.2 制药厂中央空调除湿系统参数改造

制药厂中央空调除湿系统能耗大的主要原因在于，系统在运行过程中，当冷却水经过冷却塔降温冷却后流入冷水机组时，经常出现冷却水旁通现象，冷水机组的冷水并没有达到预期的流量值，而当冷水机组负荷比较大时，冷却水的温度升温过快，严重超出了冷却机组所设定的温度限值，从而使得中央空调除湿系统能量浪费。

通过以上分析可知，系统的参数设定与实际并不相符，如果从根本上实现节能，除了增设ECC 热管以外，还需要改变系统的参数。根据系统实际运行情况，将系统循环风量、混风温度、表冷器出风温度等多个参数进行调整，具体改造如表1所示。

表1 制药厂中央空调除湿系统参数改造

将系统参数按照上表进行调整，使系统参数与实际需求相一致，避免多余能量的浪费，以此完成制药厂中央空调除湿系统节能改造。

Part

实验

2.1 实验设计

实验以某制药厂中央空调除湿系统为实验对象，运用上文提出的改造方案对其进行改造。实验将系统中现有的转轮除湿机停机，将进入的混风温度调试到28℃，将从表冷器出来的空气温度调为11.5℃。将改造前与改造后的系统按照同一条件下进行测试，即节能改造方案实施前测试条件与节能改造方案实施后测试条件需要一致。运用风速检测仪与温度检测仪对中央空调除湿系统运行中的风速和温度进行检测，随机抽取出7组检测数据将其作为实验数据，如表2所示。