风机盘管加新风系统冬季工况的空调过程设计

1、暖通空调HV&AC设计参考53风机盘管加新风系统冬季工况的空调过程设计华南建设学院西院万建武提要讨论了冬季工况下风机盘管加新风系统的空调设计,新风接入风机盘管两种新风供给方式下的设计方法关键词风机盘管冬季工况空调过程nsignoffan2coilulusfreshairsystemsByWanJianwuAbstractDiscussestheairconditioningdesignprocessoffancoilwithoutdoorairsystemsinwinter,proposesthedesigntechniquesinwaysofsupplyingfreshairdire

2、ctlyintotheroomsandintothefancoils.Keywordsfan2coil,winteroperatingmode,air2conditioningprocess,finalparametersofhandledfreshair1引言3风机盘管空调系统冬季空调过程设计风机盘管空调系统由于布置灵活,节省建筑空间,各空调房间可独立地通过风量、水量(或水温)的调节,改变室内温湿度,当房间无人时可关闭风机盘管机组而不会影响其它房间,节省运行费用,近年来在民用建筑的舒适性空调中得到了广泛的应用。特别是具有高余压可接风管的风机盘管机组的研制和推出,使风机盘管的应用更为灵活方便。

3、但是,到目前为止,如何经济合理地进行风机盘管空调系统的设计,还没有较为相同的见解,特别是对于冬季工况的空调过程设计研究得更少,本文就采用独立新风系统的风机盘管空调系统的冬季空调过程设计作些讨论分析。2空调过程设计的基本原则风机盘管系统的空调过程设计应当考虑以下几个方面的要求:能满足室内设计参数和人体热舒适;空气处理过程易于实现和便于运行调节控制;有利于空调系统的运行节能。目前采用独立新风系统的风机盘管空调系统,新风送入室内的方式主要有两种:新风直接送入室内;新风接入风机盘管,与回风混合处理后再送入室内。下面就这两种新风供给方式的冬季空调过程设计分别加以讨论。3.1新风直接送入室内的空调过程设计

4、冬季工况下,新风直接送入室内的空气处理流程为:这种空调过程在h-d图上的表示如图1a所万建武,男,1953年6月生,硕士研究生,硕士,副教授510405广州市广源中路景泰新村北街10号601室(020)86595939-2383收稿日期:1997-04-21稿件修回日期:1997-09-12© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 1998年第28卷第3期54设计参考示,空调过程的设计步骤为:3.1.1根据设计条件确定室外状态点W和室内状态点图1风机盘管系统

5、冬季工况空调过程N。3.1.2确定室内送风状态点O。在冬季工况,由于空调房间所需要的新风量和风机盘管机组的风量与夏季相同,空调房间冬季送风状态点的焓和含湿量为:hO=hN-dO=dNG-G(1)式中Q;Ws;h焓,kJ/kg;,kg/kg;hO,kJ/kg;dO为室内送风状态点的含湿量,kg/kg;G为空调房间的送风量,kg/s;(3)G=GW+GL式中GW空调房间的新风量,kg/s;GL风机盘管处理的空气量,kg/s。)即可在h-d图上定出冬季的室由(hO,dO内送风状态点O。O点与室内设计状态点N的连线也就是空调房间冬季的热湿比线。3.1.3确定风机盘管出口空气的状态点N。根据对国内一些型

6、号风机盘管机组在标准工况下加热量的热平衡测算,盘管机组风量加热后的温升在21.528的范围内。为了在冬季充分利用风机盘管的加热能力和减少新风系统在风机盘管停开时的能耗(如旅馆类建筑客房内无人时),并且考虑到冬季的送风温度不宜高于40,这里建议取:(4)tN=tN+(1520)式中tN为室内设计状态点的温度,;tN为风机盘管出口空气状态点的温度,。3.1.4确定蒸汽加湿后的状态点E。根据)(5)hE=hN-(hN-hOGW)(6)dE=dN-(dN-dOGW由(hE,dE)即可在h-d图上确定蒸汽加湿一等温过程。因此,新风加热后的状态点W1的温度应当等于状态点E的温度,即:h-d(7)tW1=t

7、E=1.01+1.84dE式中tE为蒸汽加湿后的状态点E的温度,;tW1为新风加热后的空气状态点W1的温度,。注意到空气的加热是一等含湿量过程,即dW1=dW,则由(tW1,dW1)即可确定出新风加热后的状态点W1。3.1.6确定风机盘管机组的加热量QL。(8)QL=GLcp(tN-tN)。式中cp干空气的定压比热容,kJ/(kg3.1.7确定新风机组的加热量(9)QW=Wcp(-3.(10)Gd),kg/kg。冬季工况,新风先在风机盘管机组中与室内回风混合,经盘管加热到室内送风状态点,然后送入房间的空气处理流程为:这种空调过程在h-d图上的表示如图1b所示,空调过程的设计可按以下步骤进行。(

8、2)确定室内送风状态点O3.2.1用公式(1)、,式中G=GL。3.2.2确定新风和回风的混合状态点C。为了多利用风机盘管机组的加热能力,且考虑到新风加热后的温度不宜太低,混合状态的温度可取为:(11)tC=tN-(25)式中tC新风与回风混合状态点的温度,。由于混合状态点应当位于送风状态点的等含湿量线上,即dC=dO,则由(tC,dC)即可确定出新、回风混合状态点C。3.2.3确定蒸汽加湿后的状态点E。根据hE=hN-(hN-hC)dE=dN-(dN-dC)GWGW(12)(13)后的状态点E,E点亦应当在NO的延长线上。3.1.5确定新风加热后的状态点W1。冬季采用低压蒸汽加湿时,空气在h

9、-d图上的状态变化是由(hE,dE)即可确定蒸汽加湿后的状态点E,E点亦应当在NC的延长线上。3.2.4用2.1.5节所述的方法确定新风加热后的状态点W1。3.2.5确定风机盘管机组的加热量QL。(14)QL=Gcp(tO-tC)© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 暖通空调HV&AC设计参考553.2.6用公式(9)计算新风机组的加热量QW。3.2.7用公式(10)计算新风机组的加湿量W。4新风送风温度一定时冬季工况的空调过程设计4.1新风处理

10、终参数的选择4.2.3确定风机盘管机组加热量,新风机组加热、对于风机盘管加新风系统冬季工况新风处理终参数如何选取的问题,目前尚无较为一致的看法。文献2中提出,新风送风温度tE可按比室内设计温度tN低2的方法确定,以便在房间温度过热时有一定的降温作用和保持室温在舒适性空调的温度精度范围内。但这种方法的不足之处是在客房无人期间新风系统的运行造成了不必要的能量损失。此外,从人体热舒适的角度讲,冬季人们从室外刚进入房间时,并不希望室内温度很高,而是希望室温能随人们在室内停留时间的增加逐渐达到舒适性温度的要求,这样会更容易适应些。从上面冬季空调过程设计的讨论中可知,值,即hE<hN,耗。范围的情况

11、,只要新风的送风温度不是太低,当客人进入房间后,随着风机盘管的启动运行,室温会很快达到设计要求。如果设计得到的新风送风温度偏低,则可在设计中通过调整所选取的风机盘管出口空气状态点(新风直接送入室内的情况),或提高新的温度tN风与回风混合状态点的温度tC(新风直接引入风机盘管情况)来适当提高新风的送风温度tE。对于设计标准要求较高要求送入空调房间的新风温度一定的空调房间,则可按下面介绍的方法进行冬季工况的空调过程设计,仍就两种不同的新风供给方式分别加以说明。4.2新风直接送入室内的空调过程设计4.2.1确定蒸汽加湿后的状态点E。根据混合原理,并注意到dN=dN,可求出E点含湿量为:)dE=dN-

12、(dN-dOGW(15)加湿量。风机盘管机组的加热量和新风机组的加(9)和(10)得出。热、加湿量可分别由计算式(8)、4.3新风接入风机盘管机组的空调过程设计4.3.1确定蒸汽加湿后的状态点E。由混合原理,并注意到dC=dO,可求出E点含湿量为:)dE=dN-(dN-dOGW(17)由于状态点E的温度tE是设计所选取的确定值,由(tE,dE)即可在h-d图上确定出蒸汽加湿后的状态点E。4.3.2确定新风和回风的混合状态点C。根据(18)ddOtC,C、回tC=tN-(tN-tE),NdO确定风机盘管机组加热量、新风机组加热加湿量。风机盘管机组的加热量和新风机组的加(9)和(10)得出。热、加

13、湿量可分别由计算式(14)、5应用举例北京地区某空调客房采用风机盘管加独立新风系统,冬季室内设计参数为tN=22,N=40%。如空调房间的送风量G=360kg/h,新风量GW=72kg/h,总热负荷Q=-1.025kW,湿负荷W=126g/h,试进行冬季空调过程计算。下面就3.1和3.2节中的两种情况计算。5.1新风直接送入室内根据设计条件在h-d图上确定室内外状态点N、W的各项参数hN=38.8kJ/kgdN=6.55g/kgdW=0.6g/kgtW=-12确定室内送风状态点O的参数hO=hN-=49.1kJ/kgGdO=dN-=6.2g/kgG由于状态点E的温度tE是设计所选取的确定值,由

14、(tE,dE)即可在h-d图上确定出蒸汽加湿后的状态点E。4.2.2确定风机盘管出口空气的状态点N。根据(16)GL)即可在h-d图上确定蒸汽加湿由(tN,dNtN=tO+(tO-tE)确定风机盘管出口空气状态点N的参数tN=tN+15=37hN=(1.01+1.84dN)tN+2500dN=54.2kJ/kg确定蒸汽加湿后的状态点E的参数=28.7kJ/kgGW)dE=dN-(dN-dO=4.8g/kgGW新风加热后温度tW1)hE=hN-(hN-hO后的状态点N,N点亦应当在EO的延长线上。© 1994-2010 China Academic Journal Electronic

15、 Publishing House. All rights reserved. 1998年第28卷第3期56设计参考tW1=16.41.01+1.84dE风机盘管机组的加热量和新风机组的加热量QL=(G-GW)cp=1.21kW3600QW=GWcp=0.57kW3600新风机组的加湿量()W=0.3kg/h10005.2新风接入风机盘管机组确定新回风混合状态点C的参数tC=tN-3=19)tChC=(1.01+1.84dO+2500dO=34.9kJ/kg确定蒸汽加湿后的状态点E=/kg)dEN-=8g/kgWtW1tW1=7.21.01+1.84dEhE=hN-(hC新风机组的加湿量G(d

16、d)W=0.3kg/h10006小结本文就风机盘管加新风系统冬季工况空调过程设计及新风处理终参数的选取问题进行了分析讨论,分析结果表明:本文介绍的冬季空调过程设计方法,既可满足人体热舒适对温湿度的要求,又可以尽量利用风机盘管机组的加热能力。同时,由于冬季送入空调房间新风的焓值较低,有利于新风系统的节能,特别是在旅馆类建筑中。tE偏低,可tN(t()tE。,要求送入空调房间的新风温度一定,则可采用第4节中介绍的冬季空调过程设计方法,但这会使新风机组的容量增加,同时使新风系统的运行能耗增大。7参考文献1史钟璋,邢秀强.风机盘管空调系统新风处理终参数选择方法的可行性分析.暖通空调,1996,26(4).2赵东.风机盘管加新风系统空气处理方法剖析和合理