低温送风系统设计

申请免费试用、咨询电话：400-8352-114

一 大温差送风系统
1.大温差送风系统出现的背景
    近20年来，改革、开放的春风给中国的HVAC&R事业带来了蓬勃发展的生机，数以百万平方米计的民用建筑在全国各地的大、中城市中似雨后春笋般地耸立起来。城市现代化的发展与人民生活水平的普遍提高，既给我国的电力建设提供了强大动力，又给城市供电电网施加了巨大的压力。中央空调与分散空调的用电负荷跟随着城市商业与家用用电负荷的同步增长已使我国的一些大、中城市供电负荷峰谷差相继拉大到30%-40%。这必将给城市电网的均衡运行与安全供电造成极大的困难，同时也向我国的电力建设与供电管理提出了新课题。城市用电负荷峰谷差的不断拉大已迫使我国的电力部门冷静地思考如何去适应这种用电负荷的需求，如何从计划经济下的准官方的垄断性的行政调度思变为市场经济下的负荷侧管理，以合理的时间电价结构与补贴政策调动电力负荷，削峰填谷，开创发电、输配、供电及用电的最经济、电力建设投资最有效的新局面。
    单纯的冰蓄冷，利用午夜以后的低谷电制冰，储存到白天用电尖峰时段供冷，确实可以有效地转移一部分尖峰用电时段的空调用电负荷。但是，这种办法不但要使冷源建设设总投资费比常规冷源提高1.6-2.0倍，而且空调的实际用电量也要比常规空调系统高1.3倍。国外80年代发展冰蓄冷的经验早已证明了这一点。最近几年我国的蓄冷空调工程的实践也使我们不少人认识了这一点。解决这个问题的重要出路是走冰蓄冷与大温差送风系统相结合的道路。

2.大温差送风系统的起源
    大温差送风系统与流行的一般送风设计相比较以降低了的温度向空调房间送风。这些系统，有时称为低温空气分布系统，一般送4-10℃的风。这种送风温度与大多数"常规"送风设计不同，常规设计采用10-15℃的名义温度送风。
    大温差送风系统不是一项新技术，即使它的实施较之今天的"标准"做法有某些改变。在一些湿度控制工程中，长期以来一直采用了4℃或低于4℃的送风温度。许多住宅与小型商业建筑在50年代改造加装空调时就采用了9℃送风温度，采用89mm(3.5in)的风管装在木柱隔墙内，并用高速射流散流器使冷风与室内空气在进入房间的很短距离内混合。许多医院　在60.年代就设计用2-4℃的一次风向定风量房间诱导器送风。
目前的"常规"13℃送风标准是由希望保持房间相对湿度（RH）50%-60%，但又要使冷冻水供水温度尽量高，制冷机效率最高而演变而来的。对于一般具有0.8-0.9显热比的办公室来说，13℃的送风温度为24℃室温提供了55%-60%的房间相对湿度。这样的送风温度还给冷却盘管的选择提供了灵活性，因为对于6-7℃的冷冻水供水温度可有许多种选择方案。然而，这些"标准"设计参数不一定是最小的。这种"标准"设计参数多半是出于方便的需要而发展起来，并且已经在今天的HVAC行业中变成根深蒂固的了。
    在80年代，当对蓄冷供冷系统重新发生兴趣时，降低送风温度的优点渐渐显而易见了，由于从蓄冷槽那里可得到1-4℃的冷介质温度，所以就能容易地达到4-9℃的送风温度，使空气输配系统费用与能耗有显著的节省。在降低了的相对湿度水平下居住舒适性也被公认为有了提高。

3.大温差送风系统的好处与局限性
（1）大温差送风系统的好处
    大温差送风的好处包括有：
•降低了机械系统费用。
•降低了楼层高度要求。
•用较低的房间相对湿度提高了热舒适。
•减少了风机的电耗与电力需求。
•提高了现有大温差送风系统的供冷能力。
    减少一次费用一直是推动大温差送风系统工程的一个重要因素。较低的送风温度减少了所要求的送风量。同时减小了风机与风管的尺寸，导致较低工的机械系统费用。在某些情况下，由于采用大温送风系统而造成的费用节省可以补偿添置蓄冷槽所增加的费用。于是，业主们可以在支付和非蓄冷系统一样或更少一点的一次费用条件下，实现冰蓄冷运行费用的节省。
    较小的风管尺寸还可以导致降低楼层层高要求，使建筑结构、围护结构及其他一些建筑系统费用有一显著的节省。在某些情况下，风管尺寸被减少到这样的程度，它们可以穿过桁架或梁，而不是在梁下通过。大温差送风还有助于使设计者在管网空间受到严格限制的工程中，如在一些古建筑改造中，有更多的选择方案。
通过大温送风系统所维持的较低相对湿度提供了改善了的热舒适与室内空气品质。实验室研究表明在较低的湿度下，受试者感觉更为凉快和舒适，判断空气比较新鲜，空气品质更可接受。
    大温差送风系统还提供了能源费用上的节省。送风机能耗由于减少了风量可以降低30%-40%。这种电能减少主要是少用了价贵的高峰时段电能。在蓄冷条件下，所采用的大温差送风系统中，制冷所增加的电能是电价便宜的非尖峰用电时段的电能。送风机的电力需求也降低了40%。这种电力需求节省要加到由于采用冰蓄冷而降低了制冷设备的电力需求上去。
大温差送风可能对于那些冷负荷超过了现有风机与管网能力的系统特别有效。通过降低送风温度，业主们可以避免更换或添加现有的空气分布设备的开支。

（2）大温差送风系统的适用范围
    在许多工程中，大温差送风特别有吸引力，这样的情况包括：
•降低层高将显著地降低高层建筑的总高度，从而降低了总的建筑造价；
•用于布置风管或空气处理设备的空间有限；
•希望降低房间湿度；
•冷负荷已经增加到了超出现有分布系统的能力。
    当然，在某些工程中，采用大温差送风应该小心。这种工程包括了以下情况：
•无法制取1-4℃的冷冻介质；
•房间相对湿度必须保持在高于40%；
•需要高的通风换气量；
•全年中有许多小时，可以利用7-13℃的室外温度来作省能器供冷。
　　这样的一些工程应该利用在这本指南中所提出的原则进行逐个分析，以便确定大温送风是否适用。对于给定项目，大温送风的适用性取决于对所有适用技术与经济因素的一项全面而有充分依据的评价。

二、大温差送风系统的设计原则
1．送风温度的选择
    设计送风温度几乎影响到空调系统设计的所有方面。由于降低了送风温度，因而：
•风机的大小与风管的尺寸减小了；
•风机的发热量与电耗减小了；
•风机与风管对空间的要求降低了；
•潜热负荷与伴随的制冷电耗可能要增加；
•对于再加热最小送风量的要求可能要增加；
•冷却盘管的迎风面积少了，排深增加了；
•所要求的冷介质供应温度，或者直接膨胀的吸气温度降低了；
•对于混合或扩散送风的要求增加了；
•新风的百分比提高了，虽然新风的绝对数量一般仍保持不变。
为了对给定项目选择合适的送风温度，必须在这些影响因素之间求出折衷值。在：
•既满足显热负荷，又满足潜热负荷要求；
•在所有的负荷条件下，提供足够的通量；
•提供足够的空气扩散；
•提供可接受的声学性能；
等条件后，最优的送风温度选择将一次费用与运行费用最少。
　 评价最优送风温度的准则，每项工程似乎是不同的。气候条件，热舒适与声学要求，使用功能，居住方式，及一次费用与运行费用的相对重要性，都可能会随项目的不同而变化。在选择一个系统来满足特定建筑的业主目标时，应该把这些因素都考虑到。

2．系统配置的选择
    空调系统的整个配置包括制冷机的类型，送风系统的类型，空气处理机组的数量与位置，向房间的送风方式。这些配置方案的选择可以由业主或建筑师所施加的限制所决定。在各市地多情况下，将针对几种方案中每一种方案进行初步设计，以便能选择最优配置。
    向大温差送风系统供冷的冷源设备必须要能提供足够低的冷流体温度，以产生所要求的送风温度。许多大温差送风系统采用冰蓄冷设备作为冷源，但是大温差送风系统也可以在非蓄冷制冷机条件下安装。一般是用冷冻水，或者用如乙二醇溶液这样的二次冷流体输配给空气处理机组的冷却盘管。然而，直接膨胀与过量供液式冷却盘管也一直应用于大温差送风系统。
    在大温差送风系统中，空气处理机组尺寸的减小能影响到配置方案的选择。在大温差送风系统的情况下，服务于多楼层的大型机组可能是更实用些，因为它占地在面积较少，且穿越楼板的竖向风管的尺寸减小了。另一方面，采用大温差送风系统的每层机组可以安装在每一层的较小机房内。
    可以通过散流器直接向空调房间送风，或者可以利用诱导箱共患难风机为动力的混合箱来调和送风温度。

3．房间冷负荷的确定
    对于大温差送风系统的负荷计算特别重要的考虑，包括有：
•要把从送风机，混合箱风机及风管的得热计算进去；
•要把由于渗透与通过围护结构的湿扩散所可能增加的潜热负荷计算进去。

4．通风换气量的确定
    通风换气要求按室内人数和房间用途确定。虽然在送风量中，新风的比例随着冷风温度的降低而提高，但是新风的数量要求通常不受送风温度的影响。

5．送风温度与送风量的选择
    尽管设计送风温度选择受到许多限制，一般仍将在一个切实可行的可供选择的范围。设计者的任务是选择使一次费用和运行费用最低，同时又满足系统功能要求的送风温度。
    房间冷负荷确定了房间送风温差与送风量之乘积。采用较低送风温度，所要求的送风量就较少，从而降低了送风设备的一次费用与运行费用。但是，冷量产生与传热损失费用增加了。