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关于全年运行空调系统新风节能控制商议综述
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全年运行空调系统新风节能控制商议
大纲:全年运行的空调系统变新风设计与控制,直接关系到空调房间的室内空气质量和
系统的全年能耗,过渡季利用新风的“免费冷源”和回收排风能量对新风进行预办理,拥有
较好的节能收效。从头风办理、风量调治和能量回收三方面来阐述全年空调系统节能控制。
并对设备和资料进行简单的介绍。以及做了必然的经济评估。
要点词:新风办理风量调治能量回收全年空调
1、空调安装新风系统节能的现状及重要性
随着暖通空调的应用日益广泛,人们对室内空气环境的要求也越来越高,全年空调的
建筑要求空调系统能随天气变化及室内负荷变化进行调治,以满足室内热环境的酣畅性及
健康性的要求,室内空气质量的利害,直接影响人们生理上、心理上的健康和工作效率,因
此,空调系统的任务是既要创立健康、酣畅的室内空气环境,又要降低能耗,减少环境污染,
除了对室内热酣畅环境进行调治控制外,改进室内空气品诘问题逐渐成为室内空气环境控制
的重要课题,它对优化人类发展拥有战略意义。
由于过去关于室内空气质量很少重视,暖通空调的设计与配置以控制室内温度、湿度为
主要目的,同时为了节能经常忽略了新风量的供给,但是“病态建筑综合症(SickBuilding
Syndrome简称SBS)”的出现,令人们认识到使室内有充分的新风供给是十分必要的。
改进空调室内的空气质量可有多方面的考虑,如除掉或有效控制室内污染源的产生;供
给必要的干净新风,用室外新风来稀释室内空气中的污染物,使空气中污染物含量降低到可
赞同水平;采用合理的气流组织,提高新风的稀释和置换效应;严格控制新、排风的空气平
衡;人员居留密集和人员变化较大的场所采用CO2浓度监控;过渡季尽可能多地利用室外新
风等,为了节约能耗还可采用新、排风热回收等节能措施。
设计空调系统的新风时不但应满足国家标准规定的最小新风量的要求,而且尽量考虑新
风量加大的可能性,以便在过渡季或有疫情的时候能利用大量室外新风进行通风或降温,冬
季也可利用加大新风来解决建筑内区的冷负荷。
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2、新风空调系统的节能问题
在空调的能耗中,新风负荷所占的比率较大。依照最小新风量标准计算,在设计条件下
的新风负荷占总负荷的比率:写字楼和酒店约为50%,商业大厦约为40%。
目前,常有的新风办理设备装有加热/冷却盘管:这些系统平时用于那些需要办理大量
新风的场合。我们能够用装有能量回收装置的新风办理设备取代传统的新风办理设备,以降
低能耗。目前常用的能量回收装置有:旋转能量交换器/转轮能量回收器、环式能量回收盘
管、环式能量回收双塔、热泵热交换器、固定板式交换器和热虹吸管热交换器等。在今后的
新风节能设计中,倡议的新风空调的节能预办理方法主要有以下四种:热回收、除湿冷却、
蒸发冷却等。
3、新风节能的措施
、全年空气办理过程
第一我们队全年的空气办理进行解析,为了达到节能的目的我们需要分为冬夏季空气处
理过程和过渡季节空气办理过程。而在空调系统新风控制方面方法规,包括冬、夏典型工况
的最小新风量控制、过渡季利用室外新风供冷控制、排风与新风的热回收控制、浓度实时监
控、调治新、风量等。在全年运行工况解析的基础上,依照多工况的鉴识条件确定新风的
控制策略,在这里我们主要认识一下冬夏典型工况的最小新风量控制和过渡季节利用室外新
风供冷控制的原理
夏季当室外空气比焓hW1大于回风比焓hR1或室外空气温度tW1高于回风温度tR1时,为了
满足卫生要求,空调系统保持最小新风比。混杂风(状态点C1)经冷水盘管冷却、除湿至盘
管出风状态(L1)。当室外温度低于回风温度,且差值不大于4℃时,能够经过全热交换器进
行新、排风热回收,否则应进入旁通工况。
当室外空气比焓hW2小于回风比焓hR1。且室外空气温度tW2低于回风温度tR1时,新,风比
越大,混杂风比焓越低,系统能耗也越小,应采用崭新风并由冷却盘管冷却、除湿至盘管出
风状态L1。
当室外空气温度tW3低于冷却盘管出风温度tL2时,冬季供冷系统能够调治新风比使混杂
温度tC2=tL2,并对混杂进风(状态点C2)合适加湿到出风状态L2。
冬季供暖系统则保持最小新风比,室外空气加热至送风温度。同应该室外温度低于回风
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温度,且差值大于4℃时,能够经过全热交换器进行新、排风热回收,否则应进入旁通工况。
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图1空季节能器办理过程
在过渡季负荷为冷负荷情当外新烩值低内气焓值节空调系统新风量,将新风作为“免
费冷源”来赔偿部分或全部冷负荷,节约空气办理的能耗,缩短制冷机的运行时间。这里所述
的调治空调系统新风量来节约能耗是有关于全年固定新风量而言的,过去为了节约办理新风
的能耗,将新风量固定在满足室内卫生标准所要求的最小新风量,在冬、夏季典型工况下节
能是毫无疑问的,但在非典型工况下,仍将新风固定在最小新风量有时反而浪费能量。比方
1)室内空调供冷的情况下。当室外空气焙值低于室内空气烩值且含湿量大于送风状态
的含湿量,空气办理为冷却减湿过程。若是采用最小新风量,使新、回风混杂后再冷却减湿
办理,如图1a所示,空气办理过程为F与N混杂→C经冷却减湿→L加热→S。反而会使
表冷器的年能耗大于使用崭新风时的能耗。此时若是采用崭新风,则空气办理过程为F→L
→S→N△h即为使用崭新风节约的烩差
2)室内空调供冷的情况下,
当室外空气熔值低于室内空气焙值且含湿量小于送风状态的含湿量,如图2所示,新、
回风以最小新风比混杂后含湿量高出要求的送风状态点的含湿量即dc>ds时,需冷却减
湿到L点,再加热到S点,而用改变新风量的方法使新回风混杂后到C1点,使含湿量
dc1=ds。只需冷却到S点,从而节约了能耗。
3)室内空调供热的情况下,
如图2所示,新、回风以最小新风比混杂后到C点,由表冷器冷却减湿到机器露点L,
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尔后再加热到送风状态点S若是调治新、回风比时,能够将新风F与回风N混杂到C1
点,再由加热器加热到送风状态点S。这样不但能够减少加热器的能耗,而且能够推迟冷
机的启时间。
因此可知,在对空调系统全年运行工况解析的基础上调理空调系统的新风量,不但可
以满足全年空调的温、湿度要求,提高空调室内的空气质量,而且还能够节约空调系统运行能
耗。
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、排风全热交换
利用热交换回收排风中的能量,推行新风、排风全热交换是空调系统节能的一项有力的
措施。但是选择热回收装置时,应结合当地天气条件、经济情况、工程的实质情况、排风中
有害气体的情况等多种因素综合考虑,进行技术、经济解析比较,以确定采用合适的热回收
装置,从而达到经济节能的收效。
推行的原理:热回收方式比很多,但概括起来共两大类:全热回收装置和显热回收装置。
全热回收新风换气机工作原理是一种空气—空气能量回收通风装置,其核心功能是利用室
内、外空气的焓差,经过全热回收机芯优异的导热透湿性能,在双向置换通风的同时,产生
能量交换,使新风有效获取排风中的焓值,从而大大节约了新风预办理的能耗,达到节能换
气的目的。其节约的能量包括显热和潜热,节能收效特别显然,全热交换效率能够达到约
65%。详尽设计时的措施:
1)合理设置空调机房
全热回收必要条件是新风系统与排风系统部署在一处,这就要求设计时对系统划分、风
道部署、送排风机和热回收装置的设备等兼备安排,使系统趋于合理。由于全热交换器有四
个接收,系统中管路较为复杂。而且室外进风和排风口的距离要求尽量间隔远,防备气流短
路,时由于城市空气质量较差,积灰现象较重,过滤器易拥堵,使用中应注意经常冲刷过滤
器。
2)设置排风热回收装置
在空调系统、新风空调系统中,采用全热或显热交换器回收排风中的余热量,能够有效
地减少新风负荷,是常用的节能方法。全热交换器的芯材由不燃吸湿性资料或带吸湿性涂层
的资料构成。夏时节,低温低湿的排风经过芯材,使芯材冷却。同时,由于水蒸气分压力差
的作用,芯材释放出部分水分。当被冷却除湿后的芯材与高温高湿的新风接触时,吸取新风
中的热量与水分,使新风降温减湿。因此,全热交换器比显热交换器更为常用。全热交换器
有转轮式和板式两类,在大型空调系统、新风空调系统中,转轮式全热交换器使用很多(见
图2)。采用排风热回收不是简单地在空调箱里放一个转轮式全热交换器,设计和使用中应
注意以下要点:
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图2转轮式全热交换器
。为了保护全热交换器芯材,新风、排风入口处应设置计重效率约为70%的
粗效过滤器,且需经常打扫,以减少积尘。
。在室外温度很低的严寒地区,当室内、外空气状态在焓湿图上的连线达到
饱和线时(见图3),全热交换器芯材上可能会结露、结冰,甚至造成拥堵,应采用新风预
热措施。
。
①全热交换器工作需要耗资必然的电能E2,能够转变为必然的热量Q2。全热交换器在
必然效率下(如60%),能够回收热量Q1’。以10000m3/h新风空调系统为例,由表1,2可知,
当室外新风参数(状态点W’)达到必然值时,Q1’<Q2,就不应该再回收排风中的能量了,
应该采用旁通措施。
图3全热交换器防冻办理
②由图4可知,设夏季新风状态为W’时,令Q1’=Q2=,Q1’按下式计算:
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Q1’=ρG(hW’-hM)(1)
式中ρ为空气密度;G为风量;hW’为室外空气比焓;hM为回风比焓。
在回风温度27℃、相对湿度50%条件下,回风比焓hM=55kJ/kg,将已知参数代入式(1),
解得hW’=。即当室外空气比焓hW’,全热回收就没有意义了,
应进入旁通工况。因此,设计时需要计算求得hW’。
表1全热交换器附加电耗E2
表2附加电耗E2转变为的冷热量Q2
图4热回收解析
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W为室外新风设计状态点W’O为热回收极限条件下室外新风状态点
P为全热交换器设计新风出口状态点P’为热回收极限条件下全热交换器新风出口状态
点
③运行时,控制系统检测室外空气比焓进行工况变换。若测量比焓精度不够准,也可
以依照当地情况设定相对湿度,以测室外温度tW取代测量比焓。如上海地区设定相对湿度
为80%,tW(,80%)=23℃,回风温度tM=27℃;可见当室外温度tW低于回风温度
tM,且差值不大于4℃时,热回收有价值,否则应进入旁通工况。
④同理作冬季新风状态判断(见图4),令Q’=Q2=,在回风温度22℃、相对湿
度50%条件下,回风比焓hM=42kJ/kg,将已知参数代入式(1),解得hW’=。在比
、相对湿度60%下tW=18℃;回风温度tM=22℃,当室外温度低于回风温度,且
差值大于4℃,热回收有价值,否则应进入旁通工况。
着眼于一种回收湿焓的新风换季节能空调,基于VolumeofFluid算法,建立其核心
换热部件涟漪板换热器板外两相流传热传质的计算模型,并利用该模型模拟解析了壁面热流
密度、喷淋水入口温度、喷淋水量、气相入口速度及板间距等因素对板外传热性能的影响,
解析了不同样工况下,壁面温度和两相界面温度分布及传热情况。结果表示:热流密度对壁面
温度、两相界面温度的影响是线性的;壁面热流密度增大、冷却水喷淋密度减小、气相入口
速度提高、板间距减小对传热传质收效拥有增强作用。
经过这个计算实例我们来更好的认识一下空气—空气能量回收的利处:新风机组采用型
号为KL-2-4101000的表冷器一台,4排,表面管数10根,有效长度为1000mm。表冷器的每
排传热面积Fd=31㎡;通水截面积fW=㎡,迎风面积fy=㎡,迎面风速仉vy=
/s。采用假定流速法,。新风机组采用效率为70%的显热型能量回收
装置。,使用热回收后新风办理焓差
;采用AAERE前,℃,℃,
采用AAERE此后,℃,℃;采用AAERE
前,,,节约
%。新风机组采用AAERE回收部分排风余热预办理新风,能够降低新风机组处
理新风的焓差和冷水机组的供冷量,提高供水温度和冷水机组的蒸发温度,使冷水机组的
COP值获取提高,提高运行效率,降低空调系统的能耗。而且供回水温度提高时,冷水管路
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