節能新式恒溫恒濕空調系統簡介

 
 
 
幾十年來，在我國工業上的恒溫恒濕類空調工程以及凡是對濕度有控制要求的空調工程中，為了控制室內相對濕度，總不得不用再熱的處理方法，這幾乎已成了機械工業、電子工業、醫藥工業等有關工程設計數十年的不變規律?？墒沁@種再熱形成的冷熱抵消現象所引起的能耗是十分驚人的。因為，為了控制相對濕度，歷來一貫的做法都是先把大量空氣(新風和回風)的溫度一直降低到必要的露點溫度以下，以除去其中的水分，然后再行加熱升溫，才能保持室內一定的相對濕度。鑒于這種情況，近年來關于恒溫恒濕空調系統的節能問題逐漸成為大家研究的重點，人們希望可以找到一種合理的空氣處理方式，從而達到節能的目的。
一、新式恒溫恒濕空調系統
因為絕大多數恒溫恒濕房間內產濕量很少，在夏季，回風中含有的多余的濕量很少，影響和干擾室內相對濕度的主要因素乃是新風空氣。如果對新風空氣進行集中專門處理，以除去新風空氣中可能帶入室內的多余濕量，將其與回風混合，再將混合風進行降溫到送風狀態點，送入房間。這樣的空氣處理方式從邏輯上說自是合乎情理的，只要把住干擾室內相對濕度的這一關口，那么室內相對濕度的保持便是事半功倍了。在冬季依然用普通恒溫恒濕空調系統冬季的模式。具體結構如下圖：
空調結構說明：在傳統恒溫恒濕空調結構的基礎上，將表冷器一分為二，一部分放置在新風入口段，對新風進行集中降溫除濕處理，一部分放在原處，還處于新、回風混合段。
二、新式恒溫恒濕空調工藝的實現與能耗分析
此種結構在夏季將新風與回風單獨分開進行處理，將空調的濕負荷完全由新風處理負擔，混合風只承擔室內冷負荷。夏季模式工況空氣處理過程見下圖：從上面的能耗分析可知，相比傳統空調機組結構，新式恒溫恒濕空調機組既節省了冷量，又節省了熱量，節省的冷量大小等于節省的熱量，其大小為G(i o—i L)。由此可見，前者的再熱量在數值上與多消耗的冷量相等。其作用純粹在于抵消多消耗的冷量。另外，隨著處理風量G的增大，能量的浪費量也越大。而這又正是恒溫恒濕類空調，特別是潔凈室空調工程為求得良好的氣流組織或一定的潔凈度而不得不加大換氣次數所必然會帶來的后果。如果采用傳統的空調結構系統，即新、回風混合后除濕，由于新風濕度相比回風濕度很高，新風需要除濕量也很大，會迫使回風也降溫到混合露點溫度下參與除濕，再用二次加熱量來補償，能源浪費十分明顯。冬季模式工況和過渡季節模式工況時，其空氣處理過程與傳統的空調結構空氣處理過程一樣，因此能耗一樣。
三、自動控制的實現
下面僅對夏季模式分析自動控制的實現。
(1)相對濕度的控制。用新風表冷器冷卻減濕實現定露點溫度的控制，從而在一定范圍內維持室內相對濕度。其空氣處理過程對應圖4．3中從W到L的冷卻減濕過程。反饋控制系統框圖如下：
 


 
 
 
(2)空調房間溫度的控制。用混合風表冷器來承擔部分冷量，從而實現對室溫的控制。其空氣處理過程對應于圖4．3從C到O的干冷卻過程。反饋控制系統框圖如下：
 



 
 
干擾l為在控制新風表冷器后濕空氣露點溫度過程中，表冷器處理新風附帶產生的溫度擾量。干擾2為室外熱量通過圍護結構傳給室內產生冷負荷擾量和室內熱源直接將熱量散出形成的冷負荷擾量。
四、可行性分析
這種新式恒溫恒濕空調結構的特點是將新風先冷卻去濕，再混合。這樣做的目的是盡量使除濕和冷卻分開進行，在除濕過程中，新風表冷器始終在濕工況下運行，混合風表冷器盡量在干工況下運行。當新風除濕滿足不了要求時，才使混合風表冷器在濕工況下運行，承擔部分除濕任務，在這種情況下，要相應的啟動加熱器，二次加熱達到送風狀態點。
在濕熱地區空調控制區域為干環境的恒溫恒濕空調系統，室內濕負荷較小，除濕的任務主要是對新風進行除濕。這樣，新風表冷器在承擔新風濕負荷的同時，很多情況下可以承擔全部室內濕負荷，即空調系統很多情況下可以在圖4．2所示的夏季模式工況下運行。新式恒溫恒濕空調系統的優點如下：
(1)可免除再熱之需，從而可消除冷熱抵消現象，大大節約能源。
(2)由于新風機組中的風機是按房間內的排風量和必要的新風補給量經計算確定的新風量而選用的，所以，它的運行可起到“計量泵”的作用，可確保系統和房間得到所需的新風量。
(3)由于新風機組的運行和必要新風量的確保，室內的正壓可有效地建立。這對防止室外污染空氣或潮濕空氣的進入和因室內外水蒸汽分壓力差引起的滲透起到有效的阻滯作用。
(4)可有效地防止室內相對濕度受到室外空氣濕度波動，特別是下雨天氣和黃梅期的影響。而這一新式恒溫恒濕空調系統也存在缺點，如下：
(1)由于增加了一個表冷器，因此增加了初投資，同時也使空氣處理過程變得復雜，使運行管理和自動控制設備趨于復雜。
(2)可以免除再熱的這一法在空調對象的一種情況下可能會變得無效。這主要是指當空調對象房間內的排風量大到一定程度，新回風量比例增大達到某一極限，以致經新風機組處理后的低溫空氣與回風混合后的狀態低于必要的送風溫度，則室內的溫濕度控制便可能會失調。
三上述關于恒溫恒濕類空調工程采用新的處理方法可免除再熱之需，這一點在一般情況下是不會有何問題的。這里所謂的一般情況是指空調對象房間內沒有顯著的濕負荷產生，也即室內負荷的熱濕比近于無窮大。這一點其實對于絕大多數恒溫恒濕類和對相對濕度有一定控制要求的空調對象房間而言本屬常規，并無任何特殊性可言。因為按照常理，凡是對相對濕度有控制要求的房間內一般也是不會有產濕設備和產濕負荷的
若夏季空氣處理過程采用一般的二次回風系統，新風與一次回風混合后，經表冷器冷卻到“機器露點"，再與二次回風混合，代替二次加熱，減少在同一空調系統中同時加熱和冷卻，具有節能的效果。但當新風量相對一次回風較少，同時室內產濕量很少時，將一次回風和新風混合后進行降溫減濕處理，必然將混合風溫度降到很低，和二次回風混合后，還要進行加熱處理。而且二次回風系統增加了一個風道，在控制方面也比較復雜。這種情況下，本文所給的新式恒溫恒濕空調結構就具有優勢。
由于計算機技術、通訊技術和自控技術在空調系統上的廣泛應用，使得空調自動化技術水平不斷提高，為空調系統的復雜控制創造了更好的條件。文中提出的新式恒溫恒濕空調結構的自動控制完全有可能實現。新式恒溫恒濕空調結構雖然增加了系統的初投資，但是可以降低運行費用。因此，在一些合適的場合，有可能得到應用。http://www.zhensuchem.com