威廉瑪麗學(xué)院素有美國第二古老的大學(xué)之稱，但其卻擁有美國最“老”的建筑——克里斯托弗·雷恩爵士樓，它始建于1695年，比附近的威廉斯堡，VA（美國）建成得還要早。時光荏苒，回望20世紀60年代，當時為了接收“人口生育高峰”形成的學(xué)生群體，學(xué)院不斷擴張。耶茨堂就是在這個時期建成的。耶茨堂地上有三層，共有10個大廳，地下一層是可以容納266個新生居住的學(xué)生宿舍。而今，這些宿舍仍可用于解決學(xué)生夏令營活動時的住宿問題，但要求學(xué)院必須解決一個老問題 ——濕度。
“夏天的濕度問題一直是困擾威廉斯堡最大的問題，”威廉瑪麗學(xué)院設(shè)施管理部門的器械項目經(jīng)理馬克·鮑爾曼說，“我們地處詹姆斯河和約克河之間，與切薩皮克灣只有幾英里，在耶茨堂運行現(xiàn)有的冷凍水風(fēng)機盤管機組根本無法處理如此高的濕度。實際上，天花板上早已開始出現(xiàn)凝露水和霉菌問題?！睘榱私鉀Q濕度問題，鮑爾曼想尋找一種解決方案，能夠在夏天和濕度高于人體舒適程度的時期提供100%全室外新風(fēng)的空氣處理系統(tǒng)。
“我們打算在這個名為X-DRY的空調(diào)系統(tǒng)解決方案中采用兩臺組合式DX屋頂機組，其中使用丹佛斯VSH變頻壓縮機” Annexair的銷售總監(jiān)安東尼·帕魯茨說道，“通常其它的組合式機組使用的是定速壓縮機。它們是通過增加冷卻時 間的方法來去除送風(fēng)中的水分含量。但是，這種設(shè)計易導(dǎo)致空氣過冷?！?nbsp;
為了解決那個問題，采用一個濕度調(diào)節(jié)器控制一個三通閥的方式來將高溫制冷劑旁通至放置于冷卻盤管后的回?zé)崞髦?，回?zé)崞鲿⑺惋L(fēng)溫度提高到期望的干球溫度。但是，定速壓縮機在循環(huán)反復(fù)的開關(guān)機的同時，高溫氣體還要旁通至回?zé)崞鳎@樣的設(shè)計是非常低效的。相比較而言，在這個X-DRY系統(tǒng)的設(shè)計中，則使用了VSH變速壓縮機和一個被稱為高溫氣體回?zé)岬恼{(diào)節(jié)程序。
VSH壓縮機和高溫氣體回?zé)嵴{(diào)節(jié)程序相結(jié)合的X-DRY系統(tǒng)
“眾所周知，100%全新風(fēng)空氣處理系統(tǒng)使用熱氣回?zé)岱绞降倪\行費用是很高的，”帕魯茨評論道，“但是，如果使用X-DRY系統(tǒng)，我們使用氣體回?zé)衢y來控制高溫制冷劑，把系統(tǒng)所需要的部分制冷劑旁通至回?zé)岜P管中。我們同時會利用變速冷凝器風(fēng)扇來控制制冷劑回路中的冷凝壓力。最終，我們會充分發(fā)揮丹佛斯VSH壓縮機速度控制的卓越優(yōu)勢來提供所需的冷量。”
Annexair提供了兩臺X-DRY組合式屋頂空氣處理機組（MAU）。MAU 1號使用了兩臺23冷噸的VSH壓縮機，它的冷卻能力最大為46冷噸，風(fēng)量的最大值為5000立方英尺每分鐘（CFM）； MAU 2號使用了4臺23冷噸的壓縮機，能夠提供84冷噸的冷量和10000立方英尺每分鐘（CFM）的風(fēng)量。此機組只有在室外溫度高于13℃（55F）時才會運行，提供干球溫度為21℃（70F）和露點溫度為10℃（50F）的空氣。干空氣從兩個組合式空氣處理機組中流通到位于每層大廳的兩個風(fēng)箱中。在周圍環(huán)境溫度低于13℃（55F）時，系統(tǒng)會自動恢復(fù)到現(xiàn)有的風(fēng)機盤管機組的模式來運行，進行供暖。
VSH壓縮機能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)整合
“我們?yōu)镽-410A制冷劑的 X-DRY空調(diào)系統(tǒng)選用VSH系列壓縮機，主要是因為它們是專門為空調(diào)和熱泵而設(shè)計的變頻渦旋壓縮機，”帕魯茨說道，“它們作為集所有特點于一身的集成組件而橫空出世，能夠完美地與我們的系統(tǒng)整合在一起?！?nbsp;
在電子方面，該組件包含了幾乎能夠消除所有諧波失真現(xiàn)象的諧波過濾器。更高的電機功率因數(shù)（超過0.9）避免相關(guān)能源懲罰條例。而且，一項已獲得專利的油噴射系統(tǒng)保證了渦盤和軸承能夠在所有壓縮速度下得到最佳的潤滑，這一點在低轉(zhuǎn)速運行時尤其重要。
帕魯茨還說道：“VSH壓縮機能夠?qū)⑵漕l率由90HZ降到30HZ，被稱為‘降頻’的變速能力是降低能量損耗的關(guān)鍵?！苯殿l可以由比率來表示，例如90~30HZ可認為是3：1的高低冷量比。也就是說，一個VSH壓縮機以90HZ的最大運轉(zhuǎn)速度單獨運作可以提供23冷噸的冷量，同時可以在30HZ的最小運轉(zhuǎn)速度工作時，提供7冷噸的冷量。
具備12:1高低冷量比的系統(tǒng)新特點
但是，在使用2臺23冷噸的壓縮機時，Annexair MAU-1單元的容量范圍和高低冷量比也會成倍增加，從最大的46冷噸降到7冷噸的高低冷量比是6：1。如果使用4臺23冷噸的壓縮機，MAU-2單元可以通過12：1的高低冷量比從84冷噸變化到7冷噸。
由于壓縮機在大約90%的運行時間都是處于部分負荷的運行狀態(tài)，所以制冷系統(tǒng)會減小壓縮機的轉(zhuǎn)速來匹配低冷量需求。因此，變頻壓縮機可以在+0.2°F/+0.1°C的設(shè)定值變化范圍內(nèi)運行。但是，相對變頻壓縮機來說，定速壓縮機卻得保證在全速運行的同時，還要使用開/關(guān)按鍵來控制循環(huán)或者其它降低冷量的方法，而這些方法都會導(dǎo)致能量的浪費。
帕魯茨估計，在不忽略外界條件的情況下，X-DRY系統(tǒng)比傳統(tǒng)的定速系統(tǒng)在能效上能夠提高了15%到30%。更高的高低冷量比有助于滿足項目的第一大目標——除濕?！耙粋€壓縮機可以減小排氣量，就相當于增大了冷卻盤管的熱力學(xué)尺寸，”帕魯茨解釋說，“空氣從更多的盤管表面上流過，就表示更多的水分會從空氣中去除?！?
“我們打算在這個名為X-DRY的空調(diào)系統(tǒng)解決方案中采用兩臺組合式DX屋頂機組，其中使用丹佛斯VSH變頻壓縮機” Annexair的銷售總監(jiān)安東尼·帕魯茨說道，“通常其它的組合式機組使用的是定速壓縮機。它們是通過增加冷卻時 間的方法來去除送風(fēng)中的水分含量。但是，這種設(shè)計易導(dǎo)致空氣過冷?！?nbsp;
為了解決那個問題，采用一個濕度調(diào)節(jié)器控制一個三通閥的方式來將高溫制冷劑旁通至放置于冷卻盤管后的回?zé)崞髦?，回?zé)崞鲿⑺惋L(fēng)溫度提高到期望的干球溫度。但是，定速壓縮機在循環(huán)反復(fù)的開關(guān)機的同時，高溫氣體還要旁通至回?zé)崞鳎@樣的設(shè)計是非常低效的。相比較而言，在這個X-DRY系統(tǒng)的設(shè)計中，則使用了VSH變速壓縮機和一個被稱為高溫氣體回?zé)岬恼{(diào)節(jié)程序。
VSH壓縮機和高溫氣體回?zé)嵴{(diào)節(jié)程序相結(jié)合的X-DRY系統(tǒng)
“眾所周知，100%全新風(fēng)空氣處理系統(tǒng)使用熱氣回?zé)岱绞降倪\行費用是很高的，”帕魯茨評論道，“但是，如果使用X-DRY系統(tǒng)，我們使用氣體回?zé)衢y來控制高溫制冷劑，把系統(tǒng)所需要的部分制冷劑旁通至回?zé)岜P管中。我們同時會利用變速冷凝器風(fēng)扇來控制制冷劑回路中的冷凝壓力。最終，我們會充分發(fā)揮丹佛斯VSH壓縮機速度控制的卓越優(yōu)勢來提供所需的冷量。”
Annexair提供了兩臺X-DRY組合式屋頂空氣處理機組（MAU）。MAU 1號使用了兩臺23冷噸的VSH壓縮機，它的冷卻能力最大為46冷噸，風(fēng)量的最大值為5000立方英尺每分鐘（CFM）； MAU 2號使用了4臺23冷噸的壓縮機，能夠提供84冷噸的冷量和10000立方英尺每分鐘（CFM）的風(fēng)量。此機組只有在室外溫度高于13℃（55F）時才會運行，提供干球溫度為21℃（70F）和露點溫度為10℃（50F）的空氣。干空氣從兩個組合式空氣處理機組中流通到位于每層大廳的兩個風(fēng)箱中。在周圍環(huán)境溫度低于13℃（55F）時，系統(tǒng)會自動恢復(fù)到現(xiàn)有的風(fēng)機盤管機組的模式來運行，進行供暖。
VSH壓縮機能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)整合
“我們?yōu)镽-410A制冷劑的 X-DRY空調(diào)系統(tǒng)選用VSH系列壓縮機，主要是因為它們是專門為空調(diào)和熱泵而設(shè)計的變頻渦旋壓縮機，”帕魯茨說道，“它們作為集所有特點于一身的集成組件而橫空出世，能夠完美地與我們的系統(tǒng)整合在一起?！?nbsp;
在電子方面，該組件包含了幾乎能夠消除所有諧波失真現(xiàn)象的諧波過濾器。更高的電機功率因數(shù)（超過0.9）避免相關(guān)能源懲罰條例。而且，一項已獲得專利的油噴射系統(tǒng)保證了渦盤和軸承能夠在所有壓縮速度下得到最佳的潤滑，這一點在低轉(zhuǎn)速運行時尤其重要。
帕魯茨還說道：“VSH壓縮機能夠?qū)⑵漕l率由90HZ降到30HZ，被稱為‘降頻’的變速能力是降低能量損耗的關(guān)鍵?！苯殿l可以由比率來表示，例如90~30HZ可認為是3：1的高低冷量比。也就是說，一個VSH壓縮機以90HZ的最大運轉(zhuǎn)速度單獨運作可以提供23冷噸的冷量，同時可以在30HZ的最小運轉(zhuǎn)速度工作時，提供7冷噸的冷量。
具備12:1高低冷量比的系統(tǒng)新特點
但是，在使用2臺23冷噸的壓縮機時，Annexair MAU-1單元的容量范圍和高低冷量比也會成倍增加，從最大的46冷噸降到7冷噸的高低冷量比是6：1。如果使用4臺23冷噸的壓縮機，MAU-2單元可以通過12：1的高低冷量比從84冷噸變化到7冷噸。
由于壓縮機在大約90%的運行時間都是處于部分負荷的運行狀態(tài)，所以制冷系統(tǒng)會減小壓縮機的轉(zhuǎn)速來匹配低冷量需求。因此，變頻壓縮機可以在+0.2°F/+0.1°C的設(shè)定值變化范圍內(nèi)運行。但是，相對變頻壓縮機來說，定速壓縮機卻得保證在全速運行的同時，還要使用開/關(guān)按鍵來控制循環(huán)或者其它降低冷量的方法，而這些方法都會導(dǎo)致能量的浪費。
帕魯茨估計，在不忽略外界條件的情況下，X-DRY系統(tǒng)比傳統(tǒng)的定速系統(tǒng)在能效上能夠提高了15%到30%。更高的高低冷量比有助于滿足項目的第一大目標——除濕?！耙粋€壓縮機可以減小排氣量，就相當于增大了冷卻盤管的熱力學(xué)尺寸，”帕魯茨解釋說，“空氣從更多的盤管表面上流過，就表示更多的水分會從空氣中去除?！?
軟啟動和低噪音增色不少
此外，還有一些其他它的優(yōu)勢。帕魯茨說：“當啟動壓縮機時，VSH變頻器提供了電機的軟啟動，避免了啟動時大電流瞬時沖擊電動機線圈，從而延長電動機的使用壽命?！?其次，電機啟動時峰值負荷的消除和總能耗的減小，使得用電負荷也減小了，從而耶茨堂就不需要換用新電線來承受附加電流了。再次，噪音的減少是另外的一個好處。夜晚時，系統(tǒng)在宿舍區(qū)安靜地運行是尤為重要的。尤其在負荷小的晚上，VSH壓縮機是在最低速的狀態(tài)下工作的，顯而易見，此時噪音也是最小的。
“X-DRY空調(diào)系統(tǒng)不僅達到而且還遠遠超過了我們的需求，”鮑爾曼說，“X-DRY空調(diào)系統(tǒng)就是按照空氣干球溫度在35~13℃（95~55 F）和濕球溫度在25~12℃（78~53 F）的范圍內(nèi)變化時，就要開始輸送干空氣的要求來設(shè)計的。這個空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常寬廣。我們發(fā)現(xiàn)Annexair單元確實能夠成功地達到：有效提供組合干空氣、運行穩(wěn)定和噪音小的標準。”
此外，還有一些其他它的優(yōu)勢。帕魯茨說：“當啟動壓縮機時，VSH變頻器提供了電機的軟啟動，避免了啟動時大電流瞬時沖擊電動機線圈，從而延長電動機的使用壽命?！?其次，電機啟動時峰值負荷的消除和總能耗的減小，使得用電負荷也減小了，從而耶茨堂就不需要換用新電線來承受附加電流了。再次，噪音的減少是另外的一個好處。夜晚時，系統(tǒng)在宿舍區(qū)安靜地運行是尤為重要的。尤其在負荷小的晚上，VSH壓縮機是在最低速的狀態(tài)下工作的，顯而易見，此時噪音也是最小的。
“X-DRY空調(diào)系統(tǒng)不僅達到而且還遠遠超過了我們的需求，”鮑爾曼說，“X-DRY空調(diào)系統(tǒng)就是按照空氣干球溫度在35~13℃（95~55 F）和濕球溫度在25~12℃（78~53 F）的范圍內(nèi)變化時，就要開始輸送干空氣的要求來設(shè)計的。這個空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍非常寬廣。我們發(fā)現(xiàn)Annexair單元確實能夠成功地達到：有效提供組合干空氣、運行穩(wěn)定和噪音小的標準。”
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