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利用新风系统消除内区余热的设计探讨
利用新风系统消除内区余热的设计探讨
来源:中制冷设备网    2009-6-3
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将风机盘管加新风系统的设计做出部分调整,使其冬季或过渡季在室外空气为冷源,对建筑物的内区或其它需供冷区域进行供冷,达到节约能源的目的。
关键词:新风系统 内区余热


0 引言
随着生活水平的提高,人们对室内热环境舒适度的要求也越来越高。然而对于建筑物的内区所产生的余热,在设计中较难处理或处理失当,造成冬季供热后内区室内温度不能满足要求。也有些房间虽没有外扰负荷,但产生大量的余热、余湿(此问题在餐厅包间尤其突出)。这些房间在冬季即使停止供暖,温度仍然偏高,需要供冷才能达到较满意的舒适度。由于风机盘管加新风系统是我国较普遍采用的一种空调系统方式,本文将重点论述这类系统在过渡季或冬季运用新风系统对有余热区进行供冷,达到室内要求温度节约能源的设计思路。

 

1 冬季供冷方式的比较
冬季供冷就冷源来划分有许多种方式,应结合工程实际,初投资和运行费用的比较来选择。

1.1 内区单设制冷机的方式:

在一些工程设计中,冷水系统是按内、外区划分的,根据内区冷负荷单独选择一台冷水机组,在过渡季及冬季可以独立启动这台机组对内区供冷。这种方式的特点是:能够较充分的满足内区所需的冷量,达到舒适要求;在夏季该制冷机仍可以与其它冷水机组并联运行,所以对初投资影响不大;但在非夏季仍需运行冷水机组、水泵、冷却塔、冷却塔加热防冻等用电设备,增大了运行费用。这种系统是目前国内应用最普遍的方式。

与该系统相类似的是四管制的风机盘管水系统,可对各房间或区域供冷(热),温度调节更加灵活,可以满足房间个性化的舒适度要求,但工程量增加了,初投资及运行费用均较高,国内采用的较少。

1.2 利用冷却塔换热供冷:

冷水系统内、外区分开设置。在过渡季或冬季时利用冷却塔循环水与外界冷空气进行热交换实现供冷。此方法容易使污物进入冷水循环系统,故一般加设热交换器或采用闭式冷却塔。该系统已在国内的一些工程中采用,其主要特点是:能够利用天然冷源消除余热,室内管路不需增加,节省空间;但同时需要增加换热器、闭式冷却塔及相应循环泵等初投资,另外增加了循环水泵及冷却塔风机的用电;在比较寒冷的地区,冬天的室外管路需要电辅助伴热来防冻。

1.3 直接利用室外冷空气供冷:

即把室外的冷空气(新风)作为冷源,通过风机引入内区以消除余热。带有双风机的全空气系统虽然可以实现新风与回风的任意比例调节(在过渡季节常实现全新风)。这种系统只适用于大空间或区域负荷特征较简单的场合,且仍应按内、外区划分系统。

国内最常用的空调系统是风机盘管加新风系统。可以通过增大新风量的方法,对内区直接实现供冷。此系统有以下优点:

(1)初投资增加较小。仅需要适当放大新风机组型号和新风管尺寸,不需要额外购买其它设备,节省和投资机房空间。

(2)节省运行费用。充分利用天然冷源,没有增加制冷用电及其附属设备的用电,仅需适当增加通风机的功率。

(3)新风量增加,提高了室内空气品质,减小传染病的传播。

(4)保留了风机盘管加新风系统控制灵活的特点,适用于功能复杂,使用时间变化大及负荷特征复杂的房间;条件受限制情况下,水路系统可以不按内、外区划分,适合房间功能有重大改变的改造工程以及已竣工但运行不理想的工程。

以上是过渡季节与冬季利用新风管道送冷与其他冷源方式送冷的一些比较。同时,在设计中还需注意与普通新风系统相比较需特殊的地方。

 

2 设计注意事项
2.1 系统的划分原则

我们通过对各房间的冷热负荷特性的分析及计算,划分出内区需要供冷的区域,内区的新风系统应该单独设置。同时空调水系统也最好按内、外区分区设置,有利于日常运行的管理和节能,方便对房间温度的调节。对于有些建筑物的内区房间过于分散或数量较少,则可考虑不按内、外区划分空调循环水系统。

对于空调改造的工程,由于受空间限制及投资的影响,可考虑内、外区合用新风系统,但应对现有设备进行校核计算并进行相应的改造。通过冷负荷计算确定新风系统所增加的风量,校核新风机组的风机是否满足风量及风压的要求。此外,需计算现有新风管道及内区房间的新风风口是否满足增加送风量的要求,并做出相应修改。对于发热量较大的房间,所需送风量增加过多,受空间的限制,新风管道的尺寸可能很难满足要求,应考虑其它供冷方式联合使用。对于建筑物内其它有外围结构耗热需供暖的房间,由于送风温度低于室内温度(新风风量保持不变),这部分新风负荷须由房间内的风机盘管承担,所以需校核风机盘管加热能力是否满足要求,

2.2 内区房间送风量的确定

新风送风量的确定应按以下计算方法取最大值:

(1)满足人员卫生要求的新风量;

(2)满足建筑物微正压所需的新风量;

(3)满足房间消除余热所需的新风量;

一般情况下,按第(3)条所计算的新风量较大,所需的风量是通过计算房间冷负荷而确定的。冷负荷主要包括人员、灯光、机械设备、食物和加热装置及其它外负荷等所产生的潜热及显热。

室外新风温度的选取直接影响新风量的计算,从消除余热创造舒适的室内热环境考虑,最不利的时期是过渡期,但新风太大,不仅增加投资,有时受建筑安装空间的限制(尤其改建工程)而无法实现,这时可采用提前送冷冻水(增加运行费)的方法来解决。因此应根据工程特点进行技术经济比较选取最优化的室外新风计算参数。

2.3 设计中应注意的问题

2.3.1 应注意控制送风温度不能过低,并应做好焓-湿图分析,防止风口处及空气射流过程中出现结露现象。新风应避免直接吹在人员活动范围内,应使新风与室内空气充分混合后再进入空调区域,以免有吹冷风的感觉。通过实践表明,新风直接引入风机盘管,末端水管设置电动阀(由室内温度控制)的系统运行较好,易于调节。

2.3.2 内区房间相对比较封闭,应注意采取相应的排风泄压措施。如果排风量不够,房间内压力偏高,将影响新风送入房间,运行效果较差,且门扇开启困难。对于所需送风量较大或封闭性比较强的房间,建议增加机械排风等措施,以保持房间正常压力。

2.3.3 冬季室外温度较低的地区,新风机组仍需要对新风进行预热,以控制送风温度。由于新风的送风温度较低,表冷器的换热能力可能远大于冬季所需换热量,可在机组的空调循环水管上设电动阀来进行调节。条件允许情况下可单设换热器专门用于冬季加热新风,同时应注意换热器的防冻问题。

 

3 结语
风机盘管加新风系统的集中空调方式应用十分普遍,而一些大型宾馆、写字楼和公用建筑等都存在大量的内区,由于其特殊的位置条件,造成空气流通差,散热困难,即使在冬季也存在室内余热,需要供冷冻水,才能创造舒适的热环境。本文提出了利用新风系统送入室外新鲜空气供冷的方法,实现既消除余热,满足室内温度要求,又提高了室内空气质量,节约了能源,文章还通过对比的方式讨论了这一方法的优点及存在问题,并结合在设计实践中遇到的问题提出了一些观点及设计中应注意的事项。

 

参考文献
[1] 郑小梅《空调内区余热问题解决方法探讨》暖通空调2001年第5期

[2] 路延魁《空气调节设计手册(第二版)》 北京:中国建筑工业出版社
 

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