Experimental study on double heat pipe fresh air unit based on temperature and humidity separate control air conditioning system
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摘要: 为提升传统空调系统的夏季除湿能力，设计一套基于温湿分控空调系统的双热管新风机组，在标准工况、梅雨季节和夏季典型日3种工况下，以300 m3/h送风量为基准开展性能测试。结果表明：3种工况表冷器的供冷量均为5 kW，标准工况下加装U型热管的新风机组除湿量较单一表冷器提升0.2 kg/h，梅雨季节每千克新风除湿量达14 g，夏季典型日除湿量为12 g，除湿性能均优于单一表冷器。双热管新风机组通过回收排风余冷使热泵主机供冷量降低0.5 kW，验证了热管换热器的节能特性。研究解决了传统系统能耗高、除湿性能不足等问题，为夏热冬冷地区建筑提供了节能除湿新方案。Abstract: To enhance the summer dehumidification performance of traditional air conditioning systems, a double heat pipe fresh air unit based on temperature and humidity separate control air conditioning system was designed. Performance tests were carried out under three working conditions: standard working conditions, rainy season and typical summer days, with an air supply volume of 300 m3/h as the benchmark. The results show that the cooling capacity of the surface coolers under the three working conditions is 5 kW. The dehumidification capacity of the fresh air unit equipped with U-shaped heat pipes is increased by 0.2 kg/h compared with the single surface cooler. The dehumidification capacity per kilogram of fresh air is 14 g in the rainy season and 12 g on typical summer days. The dehumidification performance is better than that of a single surface cooler. The double heat pipe fresh air unit reduces the cooling capacity of the heat pump unit by 0.5 kW by recovering the exhaust air's residual cooling, verifying the energy-saving characteristics of the heat recovery heat pipe heat exchanger. This study addresses the high energy consumption and insufficient dehumidification capacity of traditional systems, and provides a new energy-saving dehumidification solution for buildings in areas with hot summers and cold winters.
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图 3 单一表冷器供冷量和除湿量变化
Figure 3. Trend of variation in cooling capacity and dehumidification capacity of a single surface cooler
图 4 单一表冷器和带热管的新风机组除湿量变化
Figure 4. Variation in dehumidification capacity of single surface cooler and fresh air unit equipped with heat pipe
图 5 实际运行工况实验除湿量变化
Figure 5. Variation in dehumidification capacity under experimental conditions
图 6 单一热管和双热管条件下主机供冷量对比
Figure 6. Comparison of heat pump cooling capacity between single heat pipe and double heat pipe fresh air unit systems
表 1 送风状态及新风量的确定
Table 1. Determination of air supply status and fresh air volume
已知条件 参数值 计算结果 参数值 室内设计温度/℃ 26 新风质量流量/(kg·s−1) 0.07 送风温度/℃ 20 送风含湿量(干空气)/(g·kg−1) 8.07 
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表 2 新风机组各部件设计对比
Table 2. Design comparison of various components of fresh air unit
部件名称 列数 每列铜管数 翅片类型 工质 表冷器 8 12 普通翅片 低温冷水 U型热管 2 14 三角波纹翅片 R410A 热管换热器 6 14 三角波纹翅片 R410A
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表 3 系统设备参数
Table 3. System equipment parameters
设备名称 关键参数 双热管新风机组 设计新风量300 m3/h，表冷器夏季额定进水温度7 ℃ 金属辐射板吊顶 单位面积供冷量90 W/m2，夏季额定供水温度16 ℃ 地源热泵主机 额定制冷量9.0 kW 送风机 额定送风量300 m3/h 排风机 额定排风量240 m3/h
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表 4 表冷器标准工况实验方案
Table 4. Experimental scheme for standard operating conditions of surface cooler
参数 设定值 新风量/(m3·h−1) 300 表冷器进出水温度/℃ 7/12 新风入口干湿球温度/℃ 35/28
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表 5 梅雨季节与夏季典型日工况实验运行策略
Table 5. Experimental operation strategies for rainy season and typical summer days
工况 梅雨季节 夏季典型日 实验时间 2024年6月15日—30日 2024年7月15日— 30日 室外气温平均值/℃ 24.8 33.5 室外湿度平均值/% 87 62 新风量/(m3·h−1) 300 300 排风量/(m3·h−1) 240 240 机组进出水温度/℃ 7/12 7/12
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[1] 张文超. 在“双碳”背景下的暖通空调节能技术精细化设计浅析[J] . 科技与创新, 2022(13): 178 − 181. [2] 牛润萍, 孔祥辰, 匡大庆. 双温冷源温湿度独立控制空调系统湿度控制方式[J] . 煤气与热力, 2023, 43(7): 32 − 37. doi: 10.13608/j.cnki.1000-4416.2023.07.009 [3] 曹振, 傅允准. 毛细管侧墙与双冷源新风除湿机系统设计及供冷实验研究[J] . 暖通空调, 2021, 51(11): 105 − 110, 12. [4] Zhang X J, Yu C Y, Li S, et al. A museum storeroom air-conditioning system employing the temperature and humidity independent control device in the cooling coil[J] . Applied Thermal Engineering, 2011, 31(17/18): 3653 − 3657. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2010.12.031 [5] 薛连政, 马国远, 周峰, 等. 带热管的板式空气-空气换热器工作特性实验研究[J] . 制冷与空调(四川), 2019, 33(4): 343 − 350. doi: 10.3969/j.issn.1671-6612.2019.04.001 [6] 张大维, 徐彩云, 李晓慧, 等. 热管式空气换热器在实验动物设施建设上的应用[J] . 中国比较医学杂志, 2020, 30(1): 109 − 112. [7] 王莹, 刘岳, 庞云凤, 等. U型热管换热器对冷凝除湿机性能影响的实验研究[J] . 冷藏技术, 2023, 46(1): 48 − 52. doi: 10.20094/j.issn.1674-0548.2023.01.048 [8] Jouhara H, Meskimmon R. An investigation into the use of water as a working fluid in wraparound loop heat pipe heat exchanger for applications in energy efficient HVAC systems[J] . Energy, 2018, 156: 597 − 605. doi: 10.1016/j.energy.2018.05.134 [9] Yau Y H. Application of a heat pipe heat exchanger to dehumidification enhancement in a HVAC system for tropical climates: a baseline performance characteristics study[J] . International Journal of Thermal Sciences, 2007, 46(2): 164 − 171. doi: 10.1016/j.ijthermalsci.2006.02.006 [10] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 组合式空调机组: GB/T 14294—2008[S] . 北京: 中国标准出版社, 2009: 1 − 6. [11] 国家市场监督管理总局, 国家标准化管理委员会. 热回收新风机组: GB/T 21087—2020[S] . 北京: 中国标准出版社, 2020: 8 − 9. [12] 方彬, 王凤兰. 热管换热器节能减排技术[M] . 北京: 化工工业出版社, 2015: 9 − 13. [13] 张宇, 蔡颖玲. 基于双热管新风机组温湿度独立控制空调系统试验平台设计[J] . 上海工程技术大学学报, 2022, 36(4): 358 − 363. [14] 崔煜蓉, 陈帅, 郭寒枭, 等. 基于焓差法的双工况人工气候室的设计[J] . 农业装备与车辆工程, 2023, 61(4): 118 − 121. doi: 10.3969/j.issn.1673-3142.2023.04.024 [15] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 中国国家标准化管理委员会. 空气冷却器与空气加热器: GB/T 14296—2008[S] . 北京: 中国标准出版社, 2009: 1 − 6. -
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