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双温冷源温度湿度独立控制空调系统新风系统设计探讨

摘要  以北京市某工程双温冷源温度湿度独立控制空调系统为例,提出了新风系统设计新风量的确定方法,以保证送风不结露为目的所确定的新风量与室内设计相对湿度存在对应关系,并计算出了4种功能房间的设计人均新风量。分析了设计工况新风预冷处理参数和过渡季直接送入室外新风的可行性。

关键词  双温冷源  温度湿度独立控制空调系统  新风量  结露  预冷盘管

温度湿度

独立控制空调将空气显热与散湿量完全分开考虑和分别处理,是一种新的空调系统分析和设计方法。与传统的空调系统相比,该系统在冷源制备、介质输送和末端处理设备的形式等方面都有新的设备应用。其中,空气显热的处理一般由高温冷源负担,包含可再生能源热泵系统、高温冷水机组和免费冷源等。末端处理设备主要有干式风机盘管和辐射冷表面末端,并且使用辐射冷表面末端的系统冷水输送温差应满足末端供冷特性要求。很明显,空气显热的处理是温度湿度独立控制空调系统节能的主要部分,但是相对于显热的处理设备,空气除湿形式及其设备更具多样化和新颖性,且催生出了溶液调湿新风机组、转轮除湿机和透湿膜等新设备及新材料应用。

现阶段,空气除湿的形式主要有冷冻除湿、溶液除湿和转轮除湿,各种形式在工程中均有应用,经过处理后空气的极限含湿量分别为:8,4,1 g。本文主要介绍冷冻除湿的独立新风系统应用,具体到其系统的设计思路,是用不同能量品位的载冷剂分别处理显热和室内余湿。一般来说,采用高温冷水负担室内显热负荷,高温冷水和低温冷水共同负担除湿负荷,故此系统形式称为双温冷源温度湿度独立控制空调系统。

双温冷源温度湿度独立控制新风机组

新风处理过程焓湿图

过渡季新风机组运行策略

热管式再热装置的净回收效率是基于设计工况室外温度确定的,过渡季室外干球温度较低,无法满足新风冷冻除湿后再热的需求,进而送风温度过低,易造成人员不舒适。结合建筑使用功能,考察过渡季(3—5月及9—11月)室外空气含湿量随室外干球温度的变化情况。可见,在室外空气干球温度为18~26 ℃时,大部分时间室外空气含湿量较低,直接送入室外新风不仅不会引入显热负荷,还能在一定程度上去除室内湿负荷。

进一步分析,当室外空气含湿量小于11.88 g时,办公室、会议室及休闲过厅直接送入室外新风可以对室内除湿;含湿量小于14.08 g时,餐厅直接送入室外新风可以对室内除湿。过渡季室外空气在干球温度18~26 ℃时不同含湿量范围累积时间。可见,北京地区在新风不引入显热负荷的过渡季节,大部分时间新风机组直接送入室外新风可以对室内进行除湿,87%的时间可以对办公室除湿,97%的时间可以对餐厅除湿。

结论

本文以北京市某工程为例介绍了所采用的双温冷源温度湿度独立控制空调系统的专用新风机组各功能段组成和空气处理过程,着重分析了4种功能房间的设计新风量、设计工况新风预冷处理参数及过渡季新风机组运行策略,在所述室内散湿量比例的前提条件下得到以下结论。

通过以送风不结露为目的的设计新风量的计算,可以准确得到新风除湿的终状态,进而得出与室内设计相对湿度对应的,且大于冷冻除湿送风极限含湿量和卫生所需最小新风量的设计人均新风量。本例中,办公室、会议室、休闲过厅的室内设计相对湿度不能低于55%,餐厅的室内设计相对湿度不能低于65%。

设计工况新风机组应充分利用高温冷水预冷,预冷兼加热盘管应按夏季预冷工况设计。

过渡季室外空气干球温度在18~26 ℃之间时,直接送入室外新风不会引入显热负荷,大部分时间还可以对室内进行除湿,87%的时间可以对办公室除湿,97%的时间可以对餐厅除湿