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动物房空调系统高能耗原因分析及关键节能措施(下)

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-07-30  浏览次数:3
核心提示:04 动物设施空调系统节能措4.1合理设置系统运行时的换气次数:换气次数的设置首先应当满足规范要求,调节范围应以规范要求的最低
 04    动物设施空调系统节能措

4.1合理设置系统运行时的换气次数

α:换气次数的设置首先应当满足规范要求,调节范围应以规范要求的最低换气次数为下限,设计换气次数为上限

β:为实现空调系统的变风量运行,房间末端的阀门必须为电控的变风量阀门,最好是采用压力无关型阀门,以保证在风量频繁变动的情况下室内相对压力维持稳定

γ:风量的变化依据综合考虑主实验动物设施内的环境参数,如温度、湿度、洁净度、TVOC浓度、氨气浓度等,所确定的换气次数应可以满足以上所有参数要求。

δ:经常采用的方法是切换日间工况和夜间工况;日间饲养员进出频繁,所饲养的动物活动量大,污染物产生较多,夜间饲养员很少出入,所饲养动物活动量少,污染物产生较少;因此,可以在一段时间的试运行后,确定夜间运行的换气次数,一般情况下,夜间换气次数为日间的50~70%。

4.2合理利用回风,减少空气直排耗能

对于饲养鼠、兔等小型实验动物的实验动物设施,优先使用独立通风笼具(IVC)或定向流饲养架,屏障环境与IVC分别单独设置排风系统,IVC的排风单独排放,经处理后直接排至室外。而送入房间的新风则可采用回风系统,使清洁风二次利用,并在满足新风需求的情况下尽量降低新风比,对整个系统而言,新风比降低30%,能耗可以降低20%。

.3采用热回收措施

动物设施新排风温差较大,长期运行,热回收技术是一项重要的节能手段。空调系统上常用的热回收技术有:转轮热回收技术、板式热回收技术、乙二醇溶液热回收技术、热管热回收技术等。由于实验动物设施排风中含氨、硫化氢等污染物,为避免交叉污染,应采用显热的热回收装置,使新风和排风在物质上完全隔离,仅存在能量上的交换。因此,动物设施空调系统中常用的热回收系统有以下几种。

转轮热回收技术

转轮热回收分显热回收以及全热回收两种方式。新风和排风以相反的方向交替流过转轮。转轮换热器的特点是设备结构紧凑,阻力小,新排风设备需要放在一起,接管复杂,需要的机房面积较大,且显热型转轮热回收装置新排风之间的漏风率在4%左右,存在一定的风险。

◎板式换热技术

板式热回收属于显热热回收装置,通常由光滑的金属或非金属塑料板装配而成,通过换热材料将新风和排风在完全分隔的情况下交换热量。特点是设备结构紧凑,阻力较大,新排风设备需要放在一起,接管复杂,需要的机房面积较大。且板式热回收装置新排风之间由于焊点较多,出厂最大漏风率也在4%左右。

◎乙二醇溶液热回收系统

乙二醇溶液热回收系统属于显然回收,由新风侧盘管、排风侧盘管、溶液泵、定压补液装置、自控装置和管路组成,在通过中间媒介交换新排风之间的能量,溶液浓度随室外最低温度的降低而提高,华南地区也可以用水代替。乙二醇热回收系统可以实现新风机组和排风机组的完全分离和污染物的完全隔绝,有利于机房和设备的灵活布置,但换热效率较低。两盘管系统的乙二醇溶液热回收系统可以实现新风与排风的热交换(图3),三盘管系统可以实现新风、排风与送风之间的热交换(图4),对于南方地区而言,三盘管系统送风侧的热交换更加重要,可以在回收冷量的同时再热送风、降低室内相对湿度。

 ◎热管热回收技术

由热管组成的换热装置,排风与进风分别流经热管的蒸发段、冷凝段而进行间接的显热热回收。基本可以实现新风和排风污染物的完全隔绝,热管的热效率较高,但如果要实现夏季冷回收和冬季热回收工况的切换,热管只能水平安装,占用机房面积较大。


 4.4 溶液调湿空调机组

溶液调湿技术是采用具有调湿功能的盐溶液(氯化钙等)为工作介质,利用盐溶液的吸湿和放湿特性,溶液除湿时,采用热泵冷凝器排热浓缩溶液,溶液被浓缩后具备很强的吸水能力,能够将空气中的水分直接吸入溶液中,从而实现对空气的干燥;溶液加湿时,可补水稀释溶液,通过喷淋稀溶液实现对空气的加湿。由于可以同时控制送风温度和相对湿度,免去了再热的能耗,对于南方地区,可实现节能30%以上,对于北方地区,该系统也可以被作为实验动物设施新风机组的防冻措施使用。溶液式空调系统作为一种新型空调形式,其不足之处在于:溶液空调机组集传统空调功能为一体,机组尺寸、重量相对较大,比传统空调对机房的要求高;溶液空调机组相对于传统空调机组造价高,设备投资费用高。

 

4.5 四管制风冷热泵

四管制风冷热泵集冷热源于一体,一台机组四个接管,两个冷冻水进出口,两个为热水进出口,冷热量可以自动平衡,并实现0~100%独立调节。该设备夏季提供的热水 ,可以解决实验动物设施除湿再热的能耗问题。由于再热利用的是冷凝废热,因此可以节约大量的再热能量,约为系统能耗的20%。该热回收措施在原冷热源系统的基础上增加造价较少,可以较快地回收一次投资成本。

结论

实验动物设施采用全新风直流(洁净)空调系统,该系统能耗很大,该系统需要全年365天每天24小时运行,这是实验动物设施运行成本高的根本原因。

 实验动物设施空调冷热负荷指标较一般民用建筑要高很多,且需要很高的保障率,这个需要得到社会各界的认同与理解。

保证实验动物设施内部环境达标,保障实验动物生理指标的正常是空调系统的首要任务,所有节能措施务必在这个前提下进行,任何与之违背的节能措施都是不可行的。
 

选取合适的新风换气次数及制定其运行调节策略是重要的节能措施,但必须符合规范,并征得业主同意。

我国幅员辽阔,各地的气候条件差异较大,这直接影响着实验动物设施节能措施的选取,北方地区应着重于冬季的热量回收,南方地区应着重于夏季的再热热源选取。

以上所列的节能措施都是目前实验动物设施常用的措施,但这些措施不能简单的堆砌,有些措施甚至是不可兼容的,需要认真的分析项目的气候特点和实际情况,选用合适的节能措施。



文章来源未来实验室学苑

 

 
 
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