分类: 转轮除湿技术

间接蒸发冷却技术是如何实现的?

熟悉数据中心布局的网友会发现,许多数据中心的选址附近都会有大面积的水库或者水源地,比如位于江苏宿迁的京东云华东数据中心距离骆马湖不足2公里,再比如河北怀来的官厅水库附近也有大量的数据中心布局。为什么会选择这些地方,很大程度就是因为数据中心的冷却需要大量水,而靠近水源地无非是最经济、最有效的一种方案。不同于机场、车站等许多大型公共建筑的制冷方式,数据中心制冷常采用水为媒介,通过水的蒸发带走数据中心产生的热量,比如冷冻水制冷方案和近几年热门的蒸发冷却方案。

从制冷技术形式来说,蒸发冷却技术可分为直接蒸发冷却技术与间接蒸发冷却技术,其中直接蒸发冷却将水直接喷淋于未饱和湿空气中,但由于空气与水直接接触,其含湿量增加,所以存在一定的应用限制。而间接蒸发冷则是工作介质先经过间接蒸发冷却器等湿降温后形成湿通道,产出介质流过干侧通道,湿侧介质吸收干燥介质的热量,借助于湿表面蒸发,从而冷却产出介质。由于工作介质不与水直接接触,其含湿量不变,实现空气的等湿降温。这就是间接蒸发冷却技术的优势所在。借助水和空气为冷却介质,间接蒸发冷却技术采用空气与空气间接式换热,这样在外部环境温度低的时候可以靠低温空气带走数据中心内部产生的热量(干模式),而在外部环境温度较高的时候就可以利用水的蒸发来帮助散热(湿模式),这样无论外部环境如何,数据中心都可以选择适合自己的模式达到良好的散热效果;甚至当环境温度持续升高的时候,还可以开启混合模式,最大限度地提升散热。由此看来,间接蒸发冷却技术的优势就是在隔绝室内外空气前提下,降低机房温度,大幅增加利用自然冷却的时间。时至今日,间接蒸发冷却技术已经得到了行业的广泛采用,除了具备节能减排的优势之外,在分期部署、建设周期、可靠性、TCO方面它也优于传统解决方案,因此受到了行业的广泛认可。据统计,过去几年间接蒸发冷却技术的应用快速增长,在中国大陆地区的年装机容量从2017年的不足100套快速增长至2021年的1000+套,增长势头迅猛。

这也从侧面解释了为什么近年来数据中心“南贵北乌”布局的形成。贵州,在传统印象中是一个偏远的省份,但这里因为海拔优势年度温差小,比如数据中心“扎堆”布局的贵安新区年平均温度为15℃,2021年的空气质量优良率达97.4%,非常符合间接蒸发冷却对于空气温度和质量的要求。相比之下内蒙古地区的乌兰察布优势更为明显——全年平均气温2.6℃,即便是在北方的采暖季空气质量也可以实现100%达标,同样在气温和质量上具备了自然冷却的条件。

转轮热回收空调机组控制原理

  随着我国经济实力的增长和人民物质文化生活水平的不断提高;高层建筑的迅速发展,高气密化、高隔热化影响到人们的工作和生活环境,人们对室内空气品质的要求也越来越高,都渴望拥有一个健康、舒适的室内环境,特别是经历了SARS的袭击,人们越来越注重室内空气品质,对引进室外新风换气提出了更高的要求,但是换气必然会带来能量的损失,引入新风需要消耗更多的能量,因此需要考虑一种有效的节能方法,通过热回收装置使新风和排风进行热交换。热交换器是空气调节和余热回收的关键装置。
  热回收机组形式主要有,转轮全热回收、转轮显热回收,板式全热回收、板式显热回收,热管热回收,乙二醇热回收。
  热回收原理、特点
  Ⅰ)转轮热回收器,其内部是一个以恒速/变速转动的转轮,它是由铝箔或者铝箔和高效吸湿器以高科技工艺制成,或者由特殊复合材料制成,装配在一个使气流逆向而不互相干扰通过的箱体内,由传动装置驱动皮带驱动。
  冬季室内排风的焓值高于室外新风,排风经过转轮时,由于能量交换,转轮焓值升高,当其运转到新风侧时,向低焓的新风放出能量,新风升温。夏季则与此相反,新风温度降低。由于转轮的持续不断的转动,高温侧空气的能量也不断的交换给低温侧的空气。
  在全热型转轮中,也进行湿度传递,当两侧空气的水蒸汽分压力有压差时,水分将从高侧通过转轮吸收,转动后在低侧放出,从而实现潜热交换。
  转轮热回收器特点:设备结构紧凑、占地面积小,节省空间;热回收效率高;单个转轮的迎风面积大,阻力小。在大风量空调系统热回收中应用较多。
  Ⅱ)板式热回收器,是在其隔板两侧的两股气流存在温差或水蒸气分压力差时,进行显热或全热回收的。在板式热回收器中两股气流呈交叉流过换热器,显热换热器的隔板是非透过性的、具有良好导热特性的材料,一般多为铝质材料。全热交换器是一种透过型的空气——空气热交换器,其间隔板是由经过处理的、具有较好传热透湿特性的材料构成。温度(显热)的交换机制是介质两侧流过不同温度的空气时,热量通过传导的方式进行交换。
  全热交换器中湿度(潜熱)的交换通过下述两种机制进行:
  ①通过介质两侧水蒸气分压差进行湿度交换。
  ②高湿侧的水蒸气被吸湿剂吸收,通过纸纤维的毛细管作用向低湿侧放。
  板式热回收器特点:密封性好,混风率低;热回收效率高;无运转部件,运行平稳可靠,维护费用低。在空调系统热回收中应用最为广泛。
  Ⅲ)热管热回收器,在密闭的管内先抽成真空,在此状态下充入适量工质,在热管的下端加热,工质吸收热量汽化为蒸汽,在微小的压差下,上升到热管上端,并向外界放出热量,凝结为液体。冷凝液在重力的作用下,沿热管内壁返回到受热段,并再次受热汽化,如此循环往复,连续不断的将热量由一端传向另一端。由于是相变传热,因此热管内热阻很小。
  热管是靠自身内部液体的相变来实现热量传递的传热元件,它有以下特点:
  ⑴每根热管都是永久性密封的,传热时没有额外的能量损耗,无运行部件,运行可靠性高。
  ⑵热管换热器的结构决定了它是典型的逆流换热,热管又几乎是等温运行,因此热管换热器具有很高的效率。
  ⑶因冷热气体的换热在热管的外表面进行容易扩展受热面积。
  ⑷冷热气体中间用隔板隔开,没有泄漏,因此没有交叉污染问题。
  ⑸由于流体流动通道宽敞,阻力损失小。
  ⑹每根热管完全独立,维修方便。
  ⑺从环境的适应性,余热回收效率、压力损失、防止堵塞、清洗、寿命等综合指标看,热管换热器有独特优点。
  Ⅴ)乙二醇热回收器,以换热器和乙二醇溶液作为换热媒介在排风侧将排风中的冷量(热量)通过换热器传递给乙二醇溶液,降低(提高)乙二醇溶液的温度,然后通过循环泵将被冷却(加热)的乙二醇溶液输送到新风侧的换热器中,降低(提高)新风温度,减少系统的负荷和整个空调系统的运行成本。
  乙二醇热回收器特点:无交叉污染、安装方便、受空间限制小特点,适合送排风距离较远的场所。

锂电池工厂转轮除湿机工作原理

  一.除湿方式的种类
  1.冷却除湿
  将空气冷却至露点以下,再除去冷凝后的水分。在露点为以上的场合有效。
  2.压缩除湿
  对潮湿空气进行压缩、冷却,分离其水分。在风量小的场合有效,但不适宜于大风量。
  3.固体吸附式除湿
  采用毛细管作用将水分吸附在固体吸湿剂上。可降低露点,但吸附面积大时设备也随之变大。
  4.液体吸收式除湿
  采用氯化锂水溶液的喷雾吸收水分。露点可降至左右,但设备较大,而且必须更换吸收液。
  5.吸附转轮除湿
  将浸渍吸湿剂的薄板加工成蜂窝状转轮,进行通风。其除湿结构简单,经过特殊组配露点可达-70℃以下。
  二.除湿适宜范围
  
  三.空气处理的原理
  
  连续不断地提供干燥空气。空气处理是采用蜂窝式除湿转轮的高性能干式除湿机。
  空气处理的蜂窝式转轮在旋转时,持续重复吸湿再生动作,不影响空气流动,连续不断地提供超低露点的干燥空气。
  四.蜂窝式转轮
  
  除湿机的转轮采用日本高效陶瓷矽胶转轮。保证除湿机转轮通过大风量而牢固不脱粉尘。日本高效陶瓷矽胶转轮是用陶瓷为基材与矽胶混合烧结成蜂巢状圆柱体精密切割而成,整个转轮就是一个高效吸湿体,可以处理100%湿空气并且不脱落,不变形。使用寿命可达10年以上,可以多次清洗,寿命特长。
  五.空气处理的除湿原理
  该系统采用蜂窝式结构的除湿转轮,如图所示,驱动电机每小时使除湿转轮旋转8~18次,连续重复吸湿再生动作,从而提供干燥空气。
  转轮分为吸湿区和再生区。空气中的水分在吸湿区被除掉后,鼓风机将干燥后的空气送入室内。
  吸收了水分的转轮移动到再生区,这时从逆方向送入的再生用空气(温风)将驱除水分,使转轮继续工作。
  再生用空气的加热方式分为蒸汽、天然气、煤气、燃气、燃油、电等多种装置。
  由于高效陶瓷矽胶转轮和沸石转轮的特殊性能,使除湿机可在很大风量下能连续除湿,可以达到极低的含湿量要求。经配套组合后,处理空气的含湿量可低于0.0007g/kg
  如果想要干燥空气的温度保持稳定,可以通过安装冷气设备或加热器的方式,对除湿机出口的空气进行冷却或加热。
  空气处理的特征
  在产品生产过程中,湿气对产品带来的烦恼无时不在困扰着人类。应用固体吸附剂进行吸湿的过程中同步对吸湿后的吸附剂进行再生脱水处理,使固体吸附剂循环使用,整个吸湿工作可以连续进行。克服了静态固体吸附不能连续除湿而制冷冷凝除湿在低温低湿情况下无能为力的缺点。可发挥其在低温低湿条件下可连续稳定、大除湿量的特点。奥波公司的转轮除湿机就是应用这一先进技术研制而成,具有能人所不能的特殊功能。转轮式除湿机,与其它除湿方法比较,有其独特的特点;
  1)能简单地获得超低湿度的干燥空气。
  2)可连续提供冷却除湿方式无法实现的露点在6℃以下的超低湿度的干燥空气,成本低廉。
  3)运转操作和维修简单。
  4)结构单纯,驱动部简单,只需除湿转轮、再生用加热器和送风机运转,即可得到干燥空气,所以操作非常简便。另外,它属于干式除湿型,无需补充吸湿剂,维修保养方便,运转和维修费用等成本低廉。
  5)耐久性能超群。
  6)在清洁的空气环境下,除湿转轮的性能几乎不会下降或退化,可胜任长年的连续运转。
  7)机器种类齐全。
  8)从普通用途的标准型,到可得到超低湿度干燥空气的低湿型,本公司机器种类齐全,适用于各种不同的使用条件。
  9)无公害的绿色机器由于采用陶瓷矽胶和沸石转轮为无毒无味的绿色吸湿剂,所以除湿机在使用过程中安全,环保,洁净,无飘逸粉尘及无腐蚀作用,况且还能杀菌,对制药、食品、生化等产业尤为适用。
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转轮除湿机的选型指南

  转轮除湿机选型指南
  1、了解自己或客户的实际需求,包括需要干燥的空间的面积、高度、温度要求、湿度要求、有无排风、工作人员数量、净化等级要求等,组合式转轮除湿机组是可以完全满足客户温湿度、净化的要求,也可以使用转轮除湿机来单独控制湿度。
  2、在温度为常温20-30度,湿度要求为40%以下的情况下,或者在低温(10度以下)环境下的除湿,我们才选用转轮除湿机,高于40%的湿度要求时,我们选用冷冻除湿机就可以满足要求。
  3、转轮除湿机的可以控制的湿度范围是在1%-40%这个区间,湿度要求越低,转轮除湿机的成本就越高,能耗也越高。
  4、在使用组合式转轮除湿机组的时候,夏天我们需要给转轮除湿机提供冷冰水,冬天使用电加热、热水或者蒸汽来控制机组的送风温度;也需要在机组里面安装初、中效过滤器来满足净化等级的要求;也可以在机组里面安装加湿装置,满足恒湿的要求。再生加热可以使用电加热、蒸汽加热或其他废余热。
  5、转轮除湿机的控制现在普遍使用PLC+触摸屏的方式,能够实现智能控制和故障报警功能。
  来源:暖通e家

转轮除湿机原理及应用

  转轮除湿机工作原理:
  转轮除湿机的核心部件蜂窝状转轮是由特殊陶瓷纤维载体和活性硅胶复合制作而成;装轮两侧是由特制的密封装置由两个区域组成:处理区域和再生区域;当需要处理的潮湿空气通过装轮的处理区域时,湿空气的水蒸汽被转轮中的活性硅胶所吸附,干燥空气被处理风机送至需要处理的空间;而不断缓慢转动的转轮载着趋于饱和的水蒸汽进入再生区域;再生区内反向吹入的高温空气使得转轮中吸附的水份被驳离,被风机排出室外,从而使转轮恢复了吸湿的能力而成为再生过程,转轮不断的转动,上述的除湿及再生周而复始的进行,从而保证除湿机持续稳定的保持除湿状态。
  转轮除湿机的应用场合:
  转轮除湿机能快速简便而有效的降低空气湿度,高效地解决常温低湿,低温低湿等用其他冷冻方法无法做到的除湿领域。其广泛用于食品饮料、医药化工、电一子设备、化工、国防军工等有湿度要求严格的行业,在高温高湿地区,吸附式转轮除湿机将发挥其独特的优势,可以为各行各业带来巨大的经济效益。
  来源:中国暖通

转轮式能量回收换热器产品选型

产品选型时应尽可能选在经济运行风速范围内(2.5~3.5m/s),这样可获得良好的经济运行效果及性价比最优。
·转轮式能量回收换热器根据需要能做成各种规格,并可依据用户要求订做。
·标准使用环境要求-40℃~70℃,特殊使用环境需订做,可采用特殊驱动皮带、密封条及耐温轴承,最高可达 200℃。

·转轮直径可从500mm~5000mm供选择。

·蜂窝孔径高度从1.8mm~2.5mm规格可供选择。

·转轮厚度有200/250/270mm三种规格选择。

·转轮支撑框架有镀锌板结构和冷轧板喷塑结构两种选择。

应用范围
不同的芯体材料,不同的材料厚度,不同的波纹高度决定了转轮能量回收换热器能满足不同的使用要求,可广泛用于民用通风空调系统,工业通风系统以及国防、科研等。

轮转式能量回收换热器工作原理和产品说明图

轮转式能量回收换热器有两种形式,即全热型和显热型。轮转作为蓄热芯体,新风通过轮转的一个半圆,而同时排风逆向通过轮转的另一个半圆,新风和排风以这种方式交替逆向通过转轮。
在冬季,转轮蓄热芯体吸收排风中的热(湿)量,当转到新风侧时,由于存在温(湿)差的原因,蓄热芯体就会释放其中的热(湿)量,当再转到排风侧时,又继续吸收排风中的热(湿)量。如此往复循环实现能量的回收,其工作原理如图。在夏季降温运行中,是相反的处理过程。
全热转轮运行时,空气中的水分子就会被吸附到蜂窝表面的分子筛涂层中,当转到另一侧时由于存在水分子压力差的原因,水分子就会被释放出来。
全热型转轮就是利用排出空气与进入的新鲜空气进行显热与潜热交换而实现回收能量,从而达到节能和保持室内良好的通风。在夏季可以将新风预冷及除湿,在冬季可以将新风预热和加湿。

转轮除湿的机理和简介

  空气除湿有冷却除湿、压缩除湿、固体吸附除湿、液体吸收除湿等多种方式,转轮除湿是固体吸附除湿的一种,采用涂布高效吸湿剂的蜂窝状转轮来吸收空气中的水分,从而达到干燥去湿的作用,是近年来在中国逐步发展起来的一种除湿新技术。
  耐高温陶瓷由成型机制成蜂窝状转轮,再将高效吸湿材料———硅胶经高温烧结工艺(或其他特殊工艺)涂布于蜂窝表面。在除湿段内部,由密封系统将转轮分为处理区和再生区。当湿空气通过处理区时,转轮上的硅胶将空气中的水分以物理方式吸附于蜂窝间隙,水蒸气同时发生相变,释放出凝结热,处理空气因水分减少和吸收潜热而变成干的热空气;同时,在再生区域,再生风经过加热后变成高温低湿(相对湿度)的再生空气(一般为100~140℃),穿过吸湿后的饱和转轮,使转轮中已吸附的水分蒸发,从而恢复转轮的除湿能力。转轮在除湿过程中,由驱动电机带动,每小时旋转8~42转,不断重复吸湿再生动作,以保证除湿是一个连续的过程。
  转轮除湿在理论上是一个等焓过程,水分子相变放出的潜热被处理空气吸收,处理空气实现等焓升温减湿。但在实际工程中,由于再生空气的加热作用,转轮会达到高温,高温转轮在处理区除了吸附处理空气中的水分外,还对处理空气产生加热作用,导致处理空气焓值上升,温度进一步升高(通常处理空气在转轮出口会达到40℃以上)。在实际工程中,为了降低转轮负荷,提高转轮的效率,达到绿色节能的目的,常常在转轮入口加设预冷盘管。根据转轮的特性,如果进口空气的温湿度越低,其除湿能力越强,转轮的利用效率越高。同时为了适应不同环境的送风温度要求,在转轮的出口增设后冷却(加热)盘管,也可称再冷(热)盘管,以达到适宜的送风出口温度(一般设置为15~22℃)
  目前常用的冷冻吸附联合除湿基本原理,转轮不断地转动,除湿机再生风机周而复始地进行,从而保证除湿机持续稳定的除湿状态。

转轮除湿技术的特点

  由于转轮的结构特点和硅胶的超强吸附能力,转轮除湿较其他常规除湿技术而言,具有以下特点:
  (1)常规冷冻除湿受冷冻水温的限制,处理空
  气的露点一般不低于10~15℃,过低的蒸发温度表冷器有结霜的危险。而转轮除湿可轻易地获得0~-50℃的空气露点,除湿能力强,效率高。
  (2)在运行操作方面,转轮除湿明显优于系统控制复杂的液体吸收式除湿机。转轮除湿机不产生腐蚀,不造成污染,吸湿剂不脱落,可长年运行,不需补充吸湿剂。
  (3)设备体积小,安装简便,易于在新建、扩建
  和技术改造中应用。
  (4)转轮除湿机可采用电、蒸汽、燃气等能源进行再生,可选择多种再生方式。但转轮再生能耗较大。
  (5)转轮再生温度可精确控制,采用n级交流接触器有级控制+1级可控硅无级调节,节约再生能源。根据再生能量控制、稳定和调节处理空气的湿度,可与系统控制一体化,也可单独控制。
  (6)系统结构简单,转轮以低速运转,转动部件少,机械故障率低,维护保养工作量小。

转轮除湿机工作原理详细图

转轮式除湿机也叫转轮除湿机或转轮除湿干燥机,顾名思义就是一类带有转轮的空气除湿设备,而转轮式除湿机的工作原理,简言之,就是使用自带的转轮来除湿。除湿机的除湿转轮或吸湿转盘通过不断转动来吸附空气中的水蒸气,然后使用高温干燥空气带走转轮上的水分,再将高温湿空气在室温冷凝,达到除湿效果。这种工作原理让转轮除湿机在任何温度条件下均能除湿,无法被环境温度所影响,自然更不受地域限制。

要详细说明转轮式除湿机的工作原理,得先了解转轮除湿机的设备构造。转轮式除湿机的设备构造里有一个核心部件,叫做除湿转轮。除湿转轮上又分布着吸附剂或吸湿剂,扮演着吸附水分的核心作用。吸附剂的选择要综合考虑吸附能力和生产成本,通常选用一种人工合成的多孔性吸湿材料——合成硅胶,被吸附的水分就保留在合成硅胶的无数孔洞里,至于吸附原理是什么,感兴趣的小伙伴请自己搜索。

根据以上除湿工作原理的技术说明,转轮式除湿机的正常工作步骤是:

  1. 利用除湿转轮上的合成硅胶直接吸附空气中的水分。
  2. 然后在转轮再生区,将吸附于硅胶孔洞(吸附剂)的水气加热汽化。
  3. 水蒸气流动至交流式热交换器的入口处,形成高温高湿的空气。
  4. 再经过已被室内冷湿空气降温冷却的热交换器时,由于露点差异而形成凝结水排出。

另一方面,由于没有热泵,加热空气完全是依靠能量转换来实现的,所以能耗较高,其次就是吸湿转盘的吸湿效率和再生效率有限,所以除湿量相对冷却除湿机来说会低上很多,一般冷却除湿机很容易就做到200升/天或30升/天的除湿量,但是转轮式相同体积下可能只能做到6升/天的除湿量且耗电量是相同除湿量的冷却除湿机的数倍。