地板与新风联合供冷变风量新风系统的设计与研究.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除地板与新风联合供冷变风量新风系统的设计与研究 摘要：温湿度独立控制空调技术的出现和发展，为实现地板与新风联合供冷提供了有效的技术措施。本文提出了联合供冷变风量新风系统的主要设计步骤及控制调节方法。通过举例分析、计算、推导，得出任何工况下人员所需最小新风量，均大于为防止地板表面结露所需风量。采用CO2浓度法控制最小新风量，可确保地板表面不结露；通过调节新风量、地表温度，可实现空调区域温度控制。地板加新风联合供冷，新风变风量运行，作为一种新型空调方式，热稳定性强、舒适、节能、运行安全可靠，值得关注与推广，具有很好的节能潜力和应用前景。关键词：温湿度独立控制辐射地板变风量新风系统设计计算控制调节0 引言温湿度独立控制空调技术的出现和发展，为空调系统提供了一种新的空调模式。地板辐射供冷，由于结露问题、供冷量不足，应用受到限制。地板与新风联合供冷，新风采用温湿度独立控制技术处理，变风量运行，使上述问题得到解决。变风量新风系统如何设计及控制调节，怎样实现各空调区域温度、湿度控制，确保地板表面不结露，运行安全可靠，满足不同人员舒适性要求，是本文主要解决和研究的问题。1 新风与辐射地板联合供冷空调系统介绍1.1地板与新风联合供冷，为使地板干工况运行，新风需承担室内全部湿负荷。若采用传统冷凝除湿方法排出室内余湿，新风露点送风或为了提供适宜的送风温度冷凝除湿后进行再热升温，这两种方法造成舒适性降低及能源浪费，都不理想。地板与新风联合供冷，新风的处理采用温湿度独立控制空调技术（如溶液除湿技术），处理后的空气状态点相对湿度可远远小于90%，这是传统空调方式冷凝除湿无法达到的。处理后的新风更干燥，既满足温度要求，又满足设计要求。1.2联合供冷系统中，新风不仅承担全部潜热负荷，而且不同温度控制区域，新风所承担的显热负荷接近或大于地板所承担的显热负荷。新风对流换热，温度调节迅速，通过调节新风量，在一定温度范围内，满足温度、湿度控制要求。1.3辐射地板热稳定性强、热惰性大、温度调节相对缓慢，当调节新风量在最大与最小之间变化，仍无法达到设定温度时，可通过调节地表温度，满足温度控制要求。1.4新风系统采用变风量设计、控制。相关研究表明，排除室内余湿与排除CO2、异味所需要的新风量与变化趋势一致（1）。采用CO2浓度方法控制最小新风量，控制空气露点温度始终低于地表温度，以确保地板表面不结露。本系统虽无法实现室内空气相对湿度的精确控制，但完全可满足舒适性空调要求，节能效果明显。2 变风量新风系统设计地板与新风联合供冷，变风量系统如何设计，经过分析、总结、归纳，步骤如下：2.1 室内参数的确定A、相关研究表明，夏季适当提高室内的空气温度，降低相对湿度，可达到与设计要求一致的体感温度，并有利于减少夏季冷负荷，扩大送风温差，减小送风量，降低风机能耗（）。B、最小新风量：按国家现行有关卫生标准确定所需新鲜空气量。C、期望新风量：综合考虑节能、舒适、运行安全可靠等因素所需新鲜空气量。表1为某办公、会议空调区域室内设计参数表。表室内设计参数表房间名称干球温度相对湿度人员密度 最小新风量期望新风量人体散湿量人体潜热人体显热(%)p/m2m3/p.hm3/p.hg/p.hw/pw/p办公26500.230401097361会议26500.5304010973612.2空调负荷计算根据联合供冷系统特点，系统设计以单位面积为基准进行计算。计算各空调区域单位面积湿负荷、潜热负荷、显热负荷。2.3 系统送风参数的确定2.3.1新风送风含湿量的确定新风送风含湿量根据系统内的房间湿度要求、湿负荷及最小新风量经计算确定：ds=n-(W/Gxmin)max/其中：ds：新风送风点的含湿量 （g/kg） dn：室内空气含湿量 (g/kg) W：室内余湿 (g/h) Gxmin：最小新风量 (m3/h) ：空气密度 （kg/m3）(W/Gxmin)max：系统最小新风单位风量（m3/h）所承担的最大湿负荷, g/kg.m2。由于新风系统需提供一致的送风含湿量，当各空调区域（W/Gxmin）差异较大时，宜分设新风系统。2.3.2新风送风温度的确定设定夏季送风温度：夏季送风温度应根据送风口类型、安装位置、气流组织等因素确定。采用上送风形式，当送风口高度小于5米时，不宜大于10 oC；采用地板送风形式，送风温度不宜大于8 oC。在设定送风温度时，还要综合考虑冷源的情况，尽量提高送风温度，以节约能量。2.4空调区域地表温度、新风量的确定2.4.1设定地表温度最低值tdmin、地表温度最高值tdmax：为防止地板结露及满足舒适性要求tdmin不宜低于18 oC20 oC；tdmax不宜高于23 oC24 oC，地表温度过高，将导致地板供冷量降低，甚至出现地板供热、新风供冷，冷热抵消现象，造成能源浪费。2.4.2 计算、确定各空调区域地表温度、新风量Qqx=Qxx+QdxQxx=GxCp(tn-ts)/3.6Qdx=*(tn-td)其中：Qqx：空调区域单位面积全部显热负荷 （W/m2） Qxx：空调区域单位面积新风承担的显热负荷 （W/m2） Qdx：空调区域单位面积地板承担的显热负荷 （W/m2）Gx：空调区域单位面积新风量 (m3/m2.h)：辐射换热系数 (W/m2 oC) =7W/m2 oC(1)tn：房间空气温度 (oC)ts：新风送风温度 (oC)td：辐射地板表面平均温度 (oC)计算步骤如下：A、设新风量Gx等于期望新风量Gxq，计算地表温度td。B、当td值在地表温度最低值tdmin、最高值tdmax之间时，地表设计温度tds=td，新风设计值Gxs=Gxq；当td值低于地表温度最低值tdmin时，新风加地板联合供冷不能满足设计要求，需增设其它末端设备，如增设干式风机盘管以补充地板供冷量的不足。则地表设计温度tds=tdmin，新风设计值Gxs=Gxq，其它末端设备承担的显热负荷Qtx= Qqx-(Qxx+Qdx)；当td值高于地表温度最高值tdmax时，取Gx等于最小新风量Gxmin，计算地表温度td。若td值小于tdmax，则地表设计温度tds=td，新风设计值Gxs=Gxmin；若td值仍高于tdmax，说明系统设定送风温度太低，应提高送风温度，根据上述步骤重新进行计算。2.5 变风量末端装置的选择为使室内空气充分混合，维持均匀的温度场、速度场，舒适性空调室内换气次数不宜小于5次小时。大多数空调场所，设计新风量小于室内换气次数要求的风量，而且随着人员密度、空调负荷减少，新风量逐渐减小。为满足舒适性空调要求，采用并联式风机动力型变风量末端装置控制送风量，使空调区域送风量等于或大于室内换气次数要求的风量。2.6新风机组选型计算新风机组采用全热回收式溶液调湿新风机组。新风机组送风温度tjts-t制冷量为：Q=GxiSxi*（ij-is）除湿量：W= GxiSxi *(dj-ds)t：管道得热、风机散热引起的温升(oC)ij：新风与排风进行全热交换后，新风出口焓值 (kj/kg)is：新风机组送风焓值 (kj/kg)dj：新风与排风进行全热交换后，新风出口含湿量值 （g/kg）Gxi：各空调控制区域设计新风量 (m3/h)Sxi：各空调控制区域面积 (m)3 变风量新风系统设计实例表2为某变风量新风系统按上述方法进行设计的设计计算结果表。表变风量新风系统设计计算结果表房间名称干球温度相对湿度含湿量人员密度 设计新风量湿负荷潜热负荷显热负荷地板表面温度地板承担显热负荷新风承担显热负荷其它末端承担显热负荷(%)g/kgp/m2m3/h.m2g/hm2w/m2w/m2w/m2w/m2w/m2会议12646.95 9.74 0.50 20.00 54.50 36.50 100.00 19.33 46.67 53.33 办公12643.64 9.74 0.20 8.00 21.80 14.60 85.00 18.00 56.00 21.33 7.67 办公22646.63 9.74 0.20 8.00 21.80 14.60 70.00 19.05 48.67 21.33 办公32647.18 9.74 0.20 8.00 21.80 14.60 55.00 21.19 33.67 21.33 系统新风送风含湿量为7.47g/kg、送风温度为18。4 变风量新风系统运行工况分析变风量新风系统运行工况举例分析、计算：表3、4、5为某变风量新风系统人员密度发生变化，其它显热负荷不变，各空调区域地表温度不变，变风量新风系统运行工况分析、计算表。新风送风含湿量为7.47g/kg、送风温度为18。表3变风量新风系统运行工况分析计算表(设计人员密度）房间名称地板表面温度湿负荷显热冷负荷设计干球温度对应相对湿度设计新风量最小新风量对应温度最小新风量对应含湿量满足湿度要求最小新风量满足人员需要最小新风量空调区域温度可调度g/hm2w/m2(%)m3/h.m2g/kgm3/h.m2m3/h.m2会议119.33 54.51002646.47 20.00 27.11 10.50 8.34 15.00 1.11 办公119.05 21.8702646.47 8.00 26.59 10.50 3.33 6.00 0.59 办公221.19 21.8552646.47 8.00 26.59 10.50 2.52 6.00 0.59 表4变风量新风系统运行工况分析计算表(设计人员密度50%）房间名称地板表面温度湿负荷显热冷负荷设计干球温度对应相对湿度对应单位面积新风量对应人均新风量最小新风量对应温度满足湿度要求最小新风量满足空气品质要求最小新风量空调区域温度可调度g/hm2w/m2(%)m3/h.m2m3/h.pm3/h.m2m3/h.m2会议119.33 27.2584.752643.27 14.28 57.1227.90 4.17 7.50 1.90 办公119.05 10.963.92643.27 5.71 57.1226.90 1.67 3.00 0.90 办公221.19 10.948.92643.27 5.71 57.1226.90 1.26 3.00 0.90 表5变风量新风系统运行工况分析计算表(设计人员密度25%）房间名称地板表面温度湿负荷显热冷负荷设计干球温度对应相对湿度对应单位面积新风量对应人均新风量最小新风量对应温度满足湿度要求最小新风量满足空气品质要求最小新风量空调区域温度可调度g/hm2w/m2(%)m3/h.m2m3/h.pm3/h.m2m3/h.m2会议119.33 13.62577.1252640.46 11.42 91.3628.48 2.08 3.75 2.48 办公119.05 5.4560.852640.46 4.57 91.3627.09 0.83 1.50 1.09 办公221.19 5.4545.852640.46 4.57 91.3627.09 0.63 1.50 1.09 空调区域满足湿度要求最小新风量计算：为确保地板表面不结露，空调区域允许最高露点温度tl应高于地板表面温度，并有一定裕量。取tl=td-1，最高露点温度对应空气含湿量为dl，空调区域满足湿度要求最小新风量应能消除全部湿负荷，并维持空气含湿量小于dl，则最小新风量Gxmin=W/(dl-ds)。计算结果分析：A、送风含湿量根据最小新风量计算确定，当新风送风量为期望送风量时，空调区域相对湿度低于设计值，系统更舒适。B、随人员密度减小，单位面积新风量减小，人均新风量增加，空调区域空气品质大大提高。C、任何工况下运行时，满足人员需求最小新风量均大于满足湿度要求最小新风量。由于排除室内余湿与排除CO2、异味所需要的新风量与变化趋势一致，因此，采用CO2浓度控制最小新风量，系统运行安全可靠，不会产生地板结露现象。D、维持地表温度不变，人员密度发生变化时，通过调节新风量在最大与最小之间变化，以满足室温要求。随人员密度减小，新风量减小，空调区域温度可调度增加；当室温不变时，对应相对湿度逐渐降低，为达到一致的体感温度，可适当提高室温，系统运行更节能、舒适。5 变风量新风系统控制A、采用CO2浓度法控制最小新风量，确保地板表面不结露。B、人员密度、空调负荷发生变化时，通过调节新风量在最大与最小之间变化，以满足室温要求。随空调负荷减小，新风量调至最小，空调区域温度仍低于室温要求时，提高地表设定温度；随空调负荷增加，新风量调至最大，空调区域温度仍高于室温要求时，降低地表设定温度，但地表温度不得低于该空调区域地表温度设计值。C、当变风量末端装置一次风量（即新风量）大于室内换气次数要求的风量时，增压风机不运行，一次风调节阀自动调节新风量大小，新风量即为房间送风量；当一次风量（即新风量）小于室内换气次数要求的风量时，并联增压风机开启，将室内空气与新风混合后一起送入房间。D、采用控制系统静压方式，变频风机实现对新风机组总送风量的调节。6 结论6.1变风量新风系统主要设计步骤：A、确定房间设计标准、设计参数。B、计算各空调区域单位面积湿负荷、潜热负荷、显热负荷。C、计算确定新风系统送风温度、送风含湿量。D、计算确定各空调区域单位面积新风量、地表温度及是否需设其它末端设备。E、选择变风量末端装置。F、计算系统总新风量、制冷量、除湿量，选择新风机组。6.2变风量新风系统主要控制调节方法：A、采用CO