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利用新風(fēng)系統(tǒng)消除內(nèi)區(qū)余熱的設(shè)計(jì)探討論文
摘要：將風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做出部分調(diào)整，使其冬季或過渡季在室外空氣為冷源，對(duì)建筑物的內(nèi)區(qū)或其它需供冷區(qū)域進(jìn)行供冷，達(dá)到節(jié)約能源的目的。
關(guān)鍵詞：新風(fēng)系統(tǒng) 內(nèi)區(qū)余熱
0 引言
隨著生活水平的提高，人們對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境舒適度的要求也越來越高。然而對(duì)于建筑物的內(nèi)區(qū)所產(chǎn)生的余熱，在設(shè)計(jì)中較難處理或處理失當(dāng)，造成冬季供熱后內(nèi)區(qū)室內(nèi)溫度不能滿足要求。也有些房間雖沒有外擾負(fù)荷，但產(chǎn)生大量的余熱、余濕（此問題在餐廳包間尤其突出）。這些房間在冬季即使停止供暖，溫度仍然偏高，需要供冷才能達(dá)到較滿意的舒適度。由于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)是我國(guó)較普遍采用的一種空調(diào)系統(tǒng)方式，本文將重點(diǎn)論述這類系統(tǒng)在過渡季或冬季運(yùn)用新風(fēng)系統(tǒng)對(duì)有余熱區(qū)進(jìn)行供冷，達(dá)到室內(nèi)要求溫度節(jié)約能源的設(shè)計(jì)思路。
1 冬季供冷方式的比較
冬季供冷就冷源來劃分有許多種方式，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，初投資和運(yùn)行費(fèi)用的比較來選擇。
1.1 內(nèi)區(qū)單設(shè)制冷機(jī)的方式：
在一些工程設(shè)計(jì)中，冷水系統(tǒng)是按內(nèi)、外區(qū)劃分的，根據(jù)內(nèi)區(qū)冷負(fù)荷單獨(dú)選擇一臺(tái)冷水機(jī)組，在過渡季及冬季可以獨(dú)立啟動(dòng)這臺(tái)機(jī)組對(duì)內(nèi)區(qū)供冷。這種方式的特點(diǎn)是：能夠較充分的滿足內(nèi)區(qū)所需的冷量，達(dá)到舒適要求；在夏季該制冷機(jī)仍可以與其它冷水機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，所以對(duì)初投資影響不大；但在非夏季仍需運(yùn)行冷水機(jī)組、水泵、冷卻塔、冷卻塔加熱防凍等用電設(shè)備，增大了運(yùn)行費(fèi)用。這種系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用最普遍的方式。
與該系統(tǒng)相類似的是四管制的風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)，可對(duì)各房間或區(qū)域供冷（熱），溫度調(diào)節(jié)更加靈活，可以滿足房間個(gè)性化的舒適度要求，但工程量增加了，初投資及運(yùn)行費(fèi)用均較高，國(guó)內(nèi)采用的較少。
1.2 利用冷卻塔換熱供冷:
冷水系統(tǒng)內(nèi)、外區(qū)分開設(shè)置。在過渡季或冬季時(shí)利用冷卻塔循環(huán)水與外界冷空氣進(jìn)行熱交換實(shí)現(xiàn)供冷。此方法容易使污物進(jìn)入冷水循環(huán)系統(tǒng)，故一般加設(shè)熱交換器或采用閉式冷卻塔。該系統(tǒng)已在國(guó)內(nèi)的一些工程中采用，其主要特點(diǎn)是：能夠利用天然冷源消除余熱，室內(nèi)管路不需增加，節(jié)省空間；但同時(shí)需要增加換熱器、閉式冷卻塔及相應(yīng)循環(huán)泵等初投資，另外增加了循環(huán)水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)的用電；在比較寒冷的地區(qū)，冬天的室外管路需要電輔助伴熱來防凍。
1.3 直接利用室外冷空氣供冷：
即把室外的冷空氣（新風(fēng)）作為冷源，通過風(fēng)機(jī)引入內(nèi)區(qū)以消除余熱。帶有雙風(fēng)機(jī)的全空氣系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)新風(fēng)與回風(fēng)的任意比例調(diào)節(jié)（在過渡季節(jié)常實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)）。這種系統(tǒng)只適用于大空間或區(qū)域負(fù)荷特征較簡(jiǎn)單的場(chǎng)合，且仍應(yīng)按內(nèi)、外區(qū)劃分系統(tǒng)。
國(guó)內(nèi)最常用的空調(diào)系統(tǒng)是風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。可以通過增大新風(fēng)量的方法，對(duì)內(nèi)區(qū)直接實(shí)現(xiàn)供冷。此系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）初投資增加較小。僅需要適當(dāng)放大新風(fēng)機(jī)組型號(hào)和新風(fēng)管尺寸，不需要額外購(gòu)買其它設(shè)備，節(jié)省和投資機(jī)房空間。
（2）節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。充分利用天然冷源，沒有增加制冷用電及其附屬設(shè)備的用電，僅需適當(dāng)增加通風(fēng)機(jī)的功率。
（3）新風(fēng)量增加，提高了室內(nèi)空氣品質(zhì)，減小傳染病的傳播。
（4）保留了風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)控制靈活的特點(diǎn)，適用于功能復(fù)雜，使用時(shí)間變化大及負(fù)荷特征復(fù)雜的房間；條件受限制情況下，水路系統(tǒng)可以不按內(nèi)、外區(qū)劃分，適合房間功能有重大改變的改造工程以及已竣工但運(yùn)行不理想的工程。
以上是過渡季節(jié)與冬季利用新風(fēng)管道送冷與其他冷源方式送冷的一些比較。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還需注意與普通新風(fēng)系統(tǒng)相比較需特殊的地方。
2 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
2.1 系統(tǒng)的劃分原則
我們通過對(duì)各房間的冷熱負(fù)荷特性的分析及計(jì)算，劃分出內(nèi)區(qū)需要供冷的區(qū)域，內(nèi)區(qū)的新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)該單獨(dú)設(shè)置。同時(shí)空調(diào)水系統(tǒng)也最好按內(nèi)、外區(qū)分區(qū)設(shè)置，有利于日常運(yùn)行的管理和節(jié)能，方便對(duì)房間溫度的調(diào)節(jié)。對(duì)于有些建筑物的內(nèi)區(qū)房間過于分散或數(shù)量較少，則可考慮不按內(nèi)、外區(qū)劃分空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)。
對(duì)于空調(diào)改造的工程，由于受空間限制及投資的影響，可考慮內(nèi)、外區(qū)合用新風(fēng)系統(tǒng)，但應(yīng)對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行校核計(jì)算并進(jìn)行相應(yīng)的改造。通過冷負(fù)荷計(jì)算確定新風(fēng)系統(tǒng)所增加的風(fēng)量，校核新風(fēng)機(jī)組的風(fēng)機(jī)是否滿足風(fēng)量及風(fēng)壓的要求。此外，需計(jì)算現(xiàn)有新風(fēng)管道及內(nèi)區(qū)房間的新風(fēng)風(fēng)口是否滿足增加送風(fēng)量的要求，并做出相應(yīng)修改。對(duì)于發(fā)熱量較大的房間，所需送風(fēng)量增加過多，受空間的限制，新風(fēng)管道的尺寸可能很難滿足要求，應(yīng)考慮其它供冷方式聯(lián)合使用。對(duì)于建筑物內(nèi)其它有外圍結(jié)構(gòu)耗熱需供暖的房間，由于送風(fēng)溫度低于室內(nèi)溫度（新風(fēng)風(fēng)量保持不變），這部分新風(fēng)負(fù)荷須由房間內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管承擔(dān)，所以需校核風(fēng)機(jī)盤管加熱能力是否滿足要求，
2.2 內(nèi)區(qū)房間送風(fēng)量的確定
新風(fēng)送風(fēng)量的確定應(yīng)按以下計(jì)算方法取最大值：
（1）滿足人員衛(wèi)生要求的新風(fēng)量；
（2）滿足建筑物微正壓所需的新風(fēng)量；
（3）滿足房間消除余熱所需的新風(fēng)量；
一般情況下，按第（3）條所計(jì)算的新風(fēng)量較大，所需的風(fēng)量是通過計(jì)算房間冷負(fù)荷而確定的。冷負(fù)荷主要包括人員、燈光、機(jī)械設(shè)備、食物和加熱裝置及其它外負(fù)荷等所產(chǎn)生的潛熱及顯熱。
室外新風(fēng)溫度的選取直接影響新風(fēng)量的計(jì)算，從消除余熱創(chuàng)造舒適的室內(nèi)熱環(huán)境考慮，最不利的時(shí)期是過渡期，但新風(fēng)太大，不僅增加投資，有時(shí)受建筑安裝空間的限制（尤其改建工程）而無法實(shí)現(xiàn)，這時(shí)可采用提前送冷凍水（增加運(yùn)行費(fèi)）的方法來解決。因此應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選取最優(yōu)化的室外新風(fēng)計(jì)算參數(shù)。
2.3 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題
2.3.1 應(yīng)注意控制送風(fēng)溫度不能過低，并應(yīng)做好焓-濕圖分析，防止風(fēng)口處及空氣射流過程中出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。新風(fēng)應(yīng)避免直接吹在人員活動(dòng)范圍內(nèi)，應(yīng)使新風(fēng)與室內(nèi)空氣充分混合后再進(jìn)入空調(diào)區(qū)域，以免有吹冷風(fēng)的感覺。通過實(shí)踐表明，新風(fēng)直接引入風(fēng)機(jī)盤管，末端水管設(shè)置電動(dòng)閥（由室內(nèi)溫度控制）的系統(tǒng)運(yùn)行較好，易于調(diào)節(jié)。
2.3.2 內(nèi)區(qū)房間相對(duì)比較封閉，應(yīng)注意采取相應(yīng)的排風(fēng)泄壓措施。如果排風(fēng)量不夠，房間內(nèi)壓力偏高，將影響新風(fēng)送入房間，運(yùn)行效果較差，且門扇開啟困難。對(duì)于所需送風(fēng)量較大或封閉性比較強(qiáng)的房間，建議增加機(jī)械排風(fēng)等措施，以保持房間正常壓力。
2.3.3 冬季室外溫度較低的地區(qū)，新風(fēng)機(jī)組仍需要對(duì)新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，以控制送風(fēng)溫度。由于新風(fēng)的送風(fēng)溫度較低，表冷器的換熱能力可能遠(yuǎn)大于冬季所需換熱量，可在機(jī)組的空調(diào)循環(huán)水管上設(shè)電動(dòng)閥來進(jìn)行調(diào)節(jié)。條件允許情況下可單設(shè)換熱器專門用于冬季加熱新風(fēng)，同時(shí)應(yīng)注意換熱器的防凍問題。
3 結(jié)語
風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的集中空調(diào)方式應(yīng)用十分普遍，而一些大型賓館、寫字樓和公用建筑等都存在大量的內(nèi)區(qū)，由于其特殊的位置條件，造成空氣流通差，散熱困難，即使在冬季也存在室內(nèi)余熱，需要供冷凍水，才能創(chuàng)造舒適的熱環(huán)境。本文提出了利用新風(fēng)系統(tǒng)送入室外新鮮空氣供冷的方法，實(shí)現(xiàn)既消除余熱，滿足室內(nèi)溫度要求，又提高了室內(nèi)空氣質(zhì)量，節(jié)約了能源，文章還通過對(duì)比的方式討論了這一方法的優(yōu)點(diǎn)及存在問題，并結(jié)合在設(shè)計(jì)實(shí)踐中遇到的問題提出了一些觀點(diǎn)及設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的事項(xiàng)。
參考文獻(xiàn)
[1] 鄭小梅《空調(diào)內(nèi)區(qū)余熱問題解決方法探討》暖通空調(diào)2001年第5期
[2] 路延魁《空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）》 北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社
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