低温送风独立新风系统

低温送风独立新风系统(CDOAS)的能耗分析——全新风CDOAS摘要：简述了低温送风独立新风系统（CDOAS）的组成，提出了一个用于整个建筑空调制冷系统能耗高低比较的指标——冷耗率，通过对全新风CDOAS和常温全空气系统的冷耗率进行分析比较表明：全新风CDOAS冷耗率较低，它的应用有利于节约能耗，具有广阔的发展前景。关键字：低温送风独立新风系统（CDOAS）全新风CDOAS常温全空气系统冷耗率节能1引言美国的炭疽病毒事件、全球SARS疫情和禽流感疫情的不断出现使空调系统的安全性变得突出重要，独立新风系统（dedicatedoutdoorairsystem，以下简称DOAS）开始重新受到国际暖通空调界的重视，低温送风独立新风系统（coldairdistributiondedicatedoutdoorairsystem，以下简称CDOAS）被美国能源部认为是最具节能潜力的技术之一[1]。CDOAS是传统空调技术的全新组合，其突出的特点是：空调系统无回风、低温送风、送排风采用间接热回收装置[2]、室内末端装置无凝结水产生。根据新风负担室内负荷的不同，CDOAS可分为全新风CDOAS（新风负担全部室内负荷）、新风-水CDOAS和新风-冷剂CDOAS（新风负担全部室内潜热负荷，甚至更多的显热负荷，室内末端设备负担剩余负荷）。全新风CDOAS与常温全空气系统相比具有：空气品质好（无回风污染）、安全、风道断面尺寸小、节约建筑空间、空调房间无凝水等优点。但就目前来讲全新风CDOAS在我国尚未广泛推广应用，仍然是一项有待深入研究和探讨的新技术，有很多课题尚需解决，分析全新风CDOAS的能量消耗状况对工程设计人员的实际应用具有重要的借鉴意义。2全新风CDOAS的主要组成全新风CDOAS主要由低温冷源（提供不高于4℃的冷冻水）、新风机组（送风温度不高于7℃）、风道、诱导风口、空调房间和新、排风热回收装置等组成。3全新风CDOAS与常温全空气系统的能耗分析比较对于制冷系统的能耗比较，常用的指标有当量热力系数[5]和一次能源利用率等，这些指标的共同含义是单位一次燃料所制取的冷量（或热量），但这些指标并不能全面反映空调系统末端的能耗状况，因为即便是某种制冷方式当量热力系数较高，即单位一次燃料所制取的冷量较大，但究竟这些冷量用于负担多少空调房间冷负荷，并没有体现出来，需要引入一个指标用于比较整个建筑空调制冷系统能耗的高低。笔者将这一指标定义为冷耗率（CoolingLoadandPrimaryEnergyConsumptionRatio,以下简称CECR），即：空调房间单位冷负荷所消耗的一次能源。当空调制冷系统确定后，空调房间冷负荷即为定值，在满足工艺及舒适要求的条件下，整个系统的冷耗率越低，越有利于节能。本文从整个建筑空调制冷系统的总能耗角度出发，通过对全新风CDOAS和常温全空气系统（供给7℃的冷冻水）的冷耗率进行比较，分析全新风CDOAS的节能优势。为便于比较，各系统均采用相同的室内冷负荷QL，直接采用露点送风，不考虑风机温升和再热。3.1全空气系统的空气处理流程：对于全空气系统，常见的有：混合式系统和全新风系统，而全新风系统又分为常温全新风系统和低温全新风系统（CDOAS）。全空气系统夏季空气处理流程的i-d图示见图2，空气处理过程为：其中：N为空调房间室内状态点，W为夏季空调室外状态点，C为室外新风和室内排风进行全热回收后的状态点，L为机器露点，ε为空调房间的热湿比。对于C点：当空调系统为混合式系统时，C点为夏季室外新风和部分室内排风进行直接混合、全热回收后的状态点，能量的回收为新、排风直接混合，全热回收效率η的大小取决于系统的混合新风比m，满足公式：η=1-m，新风比m越小（但m≮10%），η越高；而当空调系统为全新风系统时，C点为夏季室外新风和室内排风进行间接全热回收后的状态点，全热回收效率为η，η与热回收装置的结构、换热材质和对流换热强度等因素有关。对于L点：当空调系统采用常温送风时，L点的温度一般在10.5～17℃之间（冷冻水供水温度为7℃）；而当空调系统采用低温送风时，L点的温度一般在5～7℃（冷冻水供水温度低于4℃）。3.2全新风CDOAS与常温全空气系统的能耗分析比较：3.2.1全空气系统的主要耗能设备及其能耗计算的一般数学模型：迫（朽1泉）空调房弯间的冷负蝶荷为：宪kW加空调房间漏的送风量坟为：舱宝㎏偷/s悄（凳2筝）风机的管送风量为椒：驰禁㎏骨/s布风机的耗纠功率为：凯k兵W械（聚3-胡1值）给（摧3鸽）制冷机匹的制冷量颂为：设kW责制冷机的撞耗功率为崇：讯k弹W返（胸3-持2肤）肿C够点的焓值撕为墙：敬kJ/芳k迈g奇（手3-肚3蓬）粉（伸4绿）冷冻水县泵的流量艇为：斤生㎏巨/s丢冷冻水泵越的耗功率胃为：锻kW妈抄（讲3-嚼4抖）轨（谅5撑）制冷机滑的冷凝热丑为：宵kW屡冷却水泵篮的流量为马：投刷㎏火/s锋冷却水泵夜的耗功率词为：剃kW姜壤（央3-做5怜）谅（拣6欲）全空气击系统的冷缎耗率为：翻，其中：天kW案整个系统诞的总耗功滋率为：订kW废则有整个糟系统聪的呢CEC垮R痰为：鼠（听3-舱6威）乳将式玩（鸭3-乳1牧）、念（御3-凳2锣）、霜（未3-病3欧）、侍（交3-享4难）、孝（讨3-应5锋）代入喝（闲3-淹6专）得：兰（阳3-背7殖）陷其中屿：商Q召L界为空调房走间的冷负行荷节，雨k霉W稼；悲G骑为空调房据间的送风值量辈（身G肌’读为风机风译量），菜㎏硬/嘱s币；拦P很为风机的跌全压寺，狂kP周a斜；柏H恒1嫩、锣H已2愚分别为冷呼冻水泵和核冷却水泵晚的扬程垂，愁kPa行众；冰E联为整个空浮调制冷系稍统所消耗舟的一次能娇源亚，揭k释W累；冷i娇C似、造i显L示、颗i活N题分别胖为巩C轨、匪L定、促N棵点的焓值垄，忽kJ/k赛g钢；巾co薄p码为制冷机扩的性能系浩数遗；栽ρ您1浴为空气的芽密度满，隙kg/m桌3它；固ρ径2蛛为水的密投度惨，前kg/m迅3凭；塘η狭为送、排良风的全热普回收效率捡；扭η洪1循为风机的棋全压效率支；借η询2筋为冷冻水疲泵的全压旗效率膛；尊η报3夏为冷却水台泵的全压缠效率稀；习η房d潮为电网的光供电效率效；匹c峰为水的质朴量比热诚，柔kJ/k嫁g番·乘℃库；代Δ咳t艺1延溉和统Δ毛t歌2皂分别为冷素冻水和冷听却水系统蠢的供回水泳温差。以法上计算均斩忽略管网企的冷量损叫失。抚3.2.页2巷帆结合实例么对全新今风间CDOA族S今与常温全败空气系统创进行能耗枪分析：嗽表尤1箩：鸟拼N辆和驻W桂点的参数炒值堪状态点王温度扑(沃℃抗)立相对湿杨度狂(浸%)尺湿球温并度偶(桃℃兆)押焓敏(绘kJ/k倡g)先含湿量匆(g/k碰g乐干副)漫N豆点驰25隆50社17.8罩50.3肥9.8驱W丛点娇35共60蒜28度89.7营21.3坏当空调对太象确定后桐，空调系瞒统戏的乏Q揭L便、室内状淡态决点寻N盲和夏季空号调室外状乐态学点仇W古的各参数设值即为已征知值。仔【叮例萌1系】：碌取弦P=1.伟4kP蚂a惧，浮H也1书=240旬kP句a跪，躺H淋2蛮=320事kP敌a娘，盐η胆1送=90地%尾，芒η旺2边=90毯%附，听η阴3习=90根%黎，蜻η叶d挖=34援%组，丢Δ牛t聋1枣=嚼5兰℃卸，吨Δ蚁t降2渡=登5织℃堂，收ρ桨1孔=1.2烟kg/那m艘3沸，蒜ρ拉2史=100厅0kg谅/m浅3振，庭c=4.痛19k都J/kg赶·忧℃断,嫩N慨和皂W郑点的参数羡值见还表老1始。纱将上述各连数值代入凉式胸（雨3-交7爪）得：休女（求3-敢8钱）凑通常制冷侍机纷的乌CO蛇P燥随其蒸发木温度的降赢低而降低侄，当冷却辈水进口温归度庆为野3描2理℃博时，螺杆持式制冷机尖的回CO束P俗随蒸发温佣度变化趋亿势见薯图徐3句[6]年。由于蒸贝发器和表竿冷器等设轰备为间接或换热，制斥冷剂、冷闯冻水和送痛风露点之使间有温差鹅存在，现练取送风露送点温度与妇制冷机蒸腰发温度的料差值响为受8搏℃狐。对于露言点温俘度锐t垂L逗<10.算5燕℃旁（制冷机颠蒸发温度低低头于充2.兽5恐℃静）的系统错，制冷剧机是CO弹P羞按临图胡3寿取值；对卸于乏t昂L购≥皮10.晴5形℃绳（制冷机图蒸发温度安为银2.妈5万℃少）的常温距送风空调毅系统，取头制冷擦机骆COP=脊4.4中8蒸；各露点摊温雁度腹t玩L授（鼓Φ呆=95惭%斤）和与之头相对应的虹焓值见剑表遍2灭。那么给架定一个蒸巨发温影度驰t氧0识，就对应膛一毛个洪CO战P志，同时也珠对应一类个笛t逃L职（损即豪i铜L茂）老，蔽η庙分别节取露50集%巴、苹60芳%呆、谊70芳%晒和李80推%造，根据式陶（灰3-载8婆）全空气农系统凝的匙CEC泛R乳随送风露授点温屑度际t甲L犹变化的曲轮线见因图廊4政。托表谦2询：送风露涉点温度炎（流Φ英=95瓜%恭）和与之脑相对应的费焓殖值驼产t历L祝（俯℃聪）敢0谣1今2晓3均4姜5召6叮7简8赚i煌L然（茂kJ/k裁g斧）擦9.0斩10.5蒸12.5煤14.0默16.0尚18.0银20.0平22.0冻24.0算t喘L妇（心℃自）敌9句10钳11谅12蔑13民14帐15字16述17圈i侵L跌（问kJ/k极g霞）染26.0块28.0迟30.5墨33.0殊35.0累38.0晃40.5婶43.5烦46.0分析：什（旱1烛）对于全德空气系统涝：全热回呜收效率称为巾η吧的全新风撑系统和新悄风比满姜足改m=1木-轰η难的混合式蓬系统的冷狱耗晓率挣CEC巧R炮随露点温症度宽t捉L朋变化的曲仰线重合，勺即剑在餐Q垦L义和万t托L菜相同时，臣它们宾的叹CEC尺R盖相同，一沸次能源消激耗相同。外（士2侍）对于全增空气系统锤：在全热明回收效位率孕η漂一定时，垄当鉴t胸L喝>淡7泊℃刊时，系统献的冷耗柄率少CEC染R百随其机器蛋露点温数度薄t台L北的降低而阿减小，系价统能耗逐汁渐减小；剩当惜t省L辛<获5箩℃生时，系统锯的咽CEC决R陈随其机器牲露点温侦度柏t朗L商的降低而它出现增大尼的趋势，烧系统能耗们开始增大悔；粘当漠t挣L灿=浊5艺～仗7告℃驾，系统玉的宾CEC谋R卸处于最小府值区间。凡说明：全铃空气系统鹿采用低温摧送风夜（侮t得L晕=味5虽～惩7袖℃森）比采用藏常温送风花（袄t迈L膝≥模10.套5弄℃婶）或更低旦的露点温卫度送风秒（拆t根L峰<号5洲℃棵）都节能纹。觉（持3茫）对于全隶新蜡风锤CDOA画S伏：全热回轨收效率考为坚η竞的全新粘风跨CDOA键S筝采阵用眯5谱～集7管℃士的露点温挪度送风比察新风暗比绕m=1推-次η勺的混合式剪系统和全捏热回收效月率惰为午η蓝的全新风破系统采用皮常温送风浆节能，能腔耗节约的种多少取决夕于两个参亡比的露点敬温度。比好如：在【纸例控1诚】的室内坛和室外状屈态点下，巴对于全新片风暖CDOA自S舒和常温全割空气系统放，巨当顽η心=70深%侨（虎或杂m=30遭%顶）时，孩用取t乓L四=忍6歇℃辰时耻的讨CEC效R越与郑t蚁L胜=1豪1忍℃孔时洒的妄CEC害R廉相比，全晃新会风迅CDOA趣S满可繁节睬4.5单%眠的能耗，涝而落与衣t理L奥=1倘5盒℃肚时影的坚CEC盛R超相比则可替节约糟的日35.2态%膜的能耗；娇采用其它膊露点温度帆比较，节器约能耗的寸幅度甚至橡会更高。猎（舌4戴）对于全赌新苦风团CDOA右S呢：在相同秆的督t道L键下，所采斩用热回收疼装置的全塔热回收效煤率炒η馋越高，系温统扫的威CEC个R钩越小，越茫节能。比座如：在【喘例割1瑞】的室内哭和室外状巷态点下，锋当尽t诉L懒=蛇6君℃型时刑，眉η寻为另80惹%惯和和η稀为蒜50首%里时的冷耗氏率相比可即节约能改耗圣21.5缴%喉。菠（葛5旱）对于全甲新熔风凯CDOA怜S桨：任意两古工况的冷洒耗率相比举，其能耗符的高低主悉要与其采咐用制冷机稿的现CO清P锣、送风的典露点温坟度彩t炉L阶和热回收梳装置的全魂热回收效劲率确η叙等因素有怠关。4结论妈（眉1疮）对于整从个空调制倘冷系统，誉冷耗率是疗全面评价茅其系统能战耗高低的湿较合适的尝指标。插（和2弦）对于全仪空气系统蜡，当全热宽回收效率射一定时，拴无论是全四新风系统峰还是混合惑式系统采出用低温送从风都比常爹温送风节赢能，低温眨送风的应容用是今后臭全空气系杨统的发展栽方向。辜（吗3倍）对于全首空气系统糕，低温送倘风可实现崭节能，但艺并不是送淡风露点温碍度越低越障节能，低袖于导5荡℃撞的露点温腹度会因制惯冷机丸的渡CO僵P枕的减小而向使得系统巡的冷耗率环开始增大枣，所以送泽风露点温厘度控制诱在愈5肿～告7崖℃询较为适宜药。赖（离4肥）对于全黑新窑风伸CDOA抹S录，在相同洞的送风露丧点温度下撇，全热回鲁收装置的害效率是决宁定其能耗颗高低的主放要因素，盼开发、研揭制和使用饿高效的间自接热回收赴装置对全桂新饮风牧CDOA阀S吸的节能非液常重要。鲁（轻5经）对于全煎新骆风沉CDOA剑S纯，由于有趴较低的能畜耗和较安纺全、优质筒的室内空逐气品质，贪是替代常心温送风混萍合式系统筒的较好选组择，具有