低温送风 VAV 系统设计与工程实例 - tongkedazhicom

低温送风VAV系统设计与工程实例
低温送风不是一项新技术,在一些需要湿度控制的工程中,长期以来一直采用4℃或低于4℃的空气送风。据资料介绍,低温送风这个概念早在1947年就被提出来了。50年代,美国率先将此项技术应用于住宅和小型商用建筑加装空调的改造工程上,60年代,美国又在许多医院的空调设计中使用了低温送风技术。但是,由于受到低温冷源、控制、费用及技术水平等的限制,低温送风系统的发展较为缓慢。直到1983年在美国能源部召开的第三届“冰蓄冷在制冷工程中应用”专题研讨会上,首次提出了与冰蓄冷相结合的低温送风系统之后,低温送风系统才受到了广泛关注。随着冰蓄冷、变风量空调技术在民用建筑中的推广和应用,低温送风变风量空调技术也得到了快速发展,并在许多工程中得到了应用。
在我国,二十世纪九十年代后期,一些由或我国政府部门投资的公共建筑项目中结合冰蓄冷使用了低温送风变风量空调技术,如上海中美儿童医院、国家电力调度中心等工程。这些工程有的由设计所设计,国内设计院进行深化设计;有的由设计所和国内设计院共同设计;也有的由国内设计院独立设计完成。这些工程的成功建成,为我国低温送风变风量空调工程的设计、施工、运行、管理等积累了经验。随着我国空调应用普及,电力峰谷差的加大,许多地方正在利用经济杠杆来推广冰蓄冷技术,今后结合冰蓄冷采用低温送风变风量空调技术的工程将会越来越多。se110
1.低温送风空调系统基本概念
1)低温送风系统的分类
相对于常规的送风温度范围在12~16℃的空调系统而言,所谓低温送风空调系统,是指系统运行时送风温度≤11℃的空调系统。
导电泡棉成型机低温送风空调系统的送风温度一般在2~11℃范围内,其名义送风温度为7℃,按其送风温度的高低,还可以细分为以下三类:
(1) 第一类系统的送风温度在5℃以下,此类系统也有称之为超低温送风系统,所需冷水供水温度在1℃左右或更低,冷源由冰蓄冷系统
提供,气流分布需采用低温送风口等特殊风口或混风箱。
(2) 第二类系统的送风温度为6~8℃,其名义送风温度为7℃。所需冷水供水温度在2~4℃范围内,冷源由冰蓄冷系统提供;冷风也可由
直接膨胀系统制备,但其送风温度必须高于7℃;气流分布也需采
来电显示管理系统
用低温送风口等特殊风口或混风箱。
变速盘(3) 第三类系统的送风温度范围在9~11℃,其名义送风温度为10℃。
可以采用冷水出水温度4~6℃的冷水机组,也可由直接膨胀系统产
生冷风,气流分布可采用低温送风口等特殊风口或混风箱。
2)低温送风系统的特点
低温送风系统具有下列优点:
(1)降低了系统设备投资费用
由于采用较低的送风温度,减少了系统所要求的送风量,同时减小了空气处理器、风机与风管等尺寸。虽然采用低温送风系统,要增加冷却盘管、末端装置和管道的保温费用,如与冰蓄冷相结合,其投资增加的数额与投资减少的金额相抵,低温送风系统的初投资还是要减少些。
(2)降低了楼层的高度
较小的风管和水管的尺寸还可以降低楼层的层高要求,使得建筑造价显著节省。低温送风系统可以使工程师在管网空间受到严格限制的工程中较自由地布置管道。如在古建筑的改造这样的工程中使用低温送风系统更能体现出优越性。
(3)房间的相对湿度、提高舒适性
低温送风系统将在比常规系统更低的相对湿度和露点温度下运行。随着送风温度的降低,空气中更多的水分将在冷却盘管中被凝结出来,因而降低了含湿量。当将含湿量很低的送风与房间内的空气混合时,房间内的空气将会有较低的相对湿度和露点温度。低温送风系统室内空气设计相对湿度一般在40%左右,比常规的空调系统低10%左右。
较低的室内空气相对湿度对空调房间的舒适性具有显著的影响。在美国,通过大量的研究表明,在低温送风环境中工作的人员普遍认为室内空气比较凉爽、新鲜,不那么气闷,觉得比在常规空调的环境中更舒适。环境中导致人体热
不舒适的主要原因是皮肤的潮湿程度,而且皮肤的潮湿程度还可能影响人对空气新鲜度、空气品质的感觉。在较低室内湿度水平下,热舒适性的提高是由于降低了皮肤湿度和出汗。在室温较高,但又具有低湿度水平的环境中,只要出汗立即蒸发和皮肤保持干燥,人们将几乎不会感觉到不舒适。在较低的室内湿度下,皮肤与衣服之间的摩擦也降低了,使人感觉到纺织品较光滑。
低温送风系统按常规空调系统一样的室内空气干球温度设计,可以得到比常规系统更高的舒适水平。如果在等效的舒适水平下,提高房间的设计干球温度,降低空调房间冷负荷,系统运行时可实现较大的节能。
(4)降低了系统能耗
低温送风系统降低了系统能耗,节省了系统运行费用。与常规空调系统相比,低温送风空调系统送风机的能耗由于减少了风量降低30%~40%。如果结合冰蓄冷采用低温送风系统,这种电能的减少是少用了价格昂贵的高峰时段电能,从而节省了大量的系统运行费用。
(5)提高了现有空调系统的供冷能力
在已建成的建筑中,由于功能的变化等因素,现有空调系统的风机及管道系统的供冷能力无法满足实际的冷量需求时,改造空调系统,通过降低空调器的送风温度,实现低温送风,在少量增加设备投资的条件下,增大了系统的供冷能力。
2.低温送风空调系统冷源选择
低温送风系统所用的空调冷水可以采用冰蓄冷系统或直接采用电制冷冷水机组制备,低温空气也可由直接膨胀系统处理后送入空调房间。
冷水机组或冰蓄冷系统制备能满足低温送风系统要求的空调冷水,而冷水温度是根据冷却盘管能够处理系统所需低温空气的换热特性决定的。因此,对于所需不同送风温度的系统可采用不同的制冷装置或不同的冷水供水温度。根据盘管的换热特性,一般来说,进入换热盘管的冷水温度比送风温度低3~4℃。表一表示了所需不同的送风温度可采用不同的制冷系统。
表一
非蓄冷电制冷冷水机组制备4~6℃冷水,适用于8℃或8℃以上的冷风
系统
直接蒸发式空调系统一般适用于送风温度高于7℃的冷风系统
冰蓄冷系统制备1~4℃冷水,适用于7℃或低于7℃的冷风
系统
1)非蓄冷电制冷冷水机组
公共建筑空调系统所用的非蓄冷电制冷冷水机组一般即指离心式或螺杆式冷水机组。采用冷水机组可以直接制取1~7℃低温冷水,当供水温度低于3℃时,系统需采用乙烯乙二醇水溶液。公共建筑中一般不采用乙烯乙二醇水溶液作为空调系统冷媒,用非蓄冷电制冷冷水机组制备4~6℃冷水,可以满足空调器产生8~11℃送风温度的要求。当然,随着冷水机组冷水供水温度的降低,其能效比会小幅下降。以美国TRANE公司500冷吨的三级压缩离心式冷水机组为例,该机组在制备供水温度7℃,回水温度为12℃的冷水时,其每冷吨制冷量电耗为0.626,当该机组制备供水温度4℃,回水温度为12℃的冷水
时,其每冷吨制冷量电耗为0.665,只增加0.039kW,且该机组从25~100%的部分负荷时其每冷吨制冷量电耗在0.600到0.723之间。对于送风温度在8℃或8℃以上的冷风系统,采用非蓄冷电制冷冷水机组是比较可行的。
2)直接膨胀式(DX)系统
采用独立的直接膨胀式系统对于送风温度高于7℃的低温送风系统是合理的。直接膨胀空调系统,其冷却盘管内所走的不是冷水,而是制冷剂直接在盘管内蒸发,利用直接蒸发空调器进行低温送风具有系统简单,设备一次投资较低,系统维护费用低,且蒸发盘管热容量较小,压缩机的出力变化将直接影响到空调器的送风,使送风温度产生波动。采用直接膨胀式空调器进行低温送风,其送风温度一般高于7℃。
选用直接膨胀式空调器进行低温送风时,需要注意压缩机一般采用靠滑阀调节的螺杆式压缩机或采用装有可变速驱动器的开式活塞压缩机。送风温度不低于7℃,在对制冷系统不设置特殊的预防措施,出风温度低于7℃时会使得蒸发盘管结霜或造成液态制冷剂被带入压缩机。
3)冰蓄冷系统
当低温送风系统需要输送低于7℃的送风温度的空气时,非蓄冷电制冷冷水机组就不能满足要求,而冰蓄冷系统可以提供1~4℃冷水供给空调设备,使空调青铜旋塞阀
设备的送风温度下降到
4~11℃,满足低温送风系统的要求。
冰蓄冷是利用冰融化成水时的潜热量,将能量储存在温度处于水的冰点的冰中。冰的相变潜热为335kJ/kg,比水的显热大得多,对于同样的冷负荷,使用蓄冰其蓄冷容器要小得多。冰蓄冷系统的主要设备有冷冻机(离心式或螺杆式冷水机组)、蓄冰装置、换热器、水泵及冷水分配系统。用于制冰的载冷剂可以是制冷剂,也可以是二次冷媒,在冰蓄冷工程中最常用的是重量比为25%的工业抑制性乙烯乙二醇溶液。
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(1)冰蓄冷系统的种类和释冷特性
冰蓄冷系统的种类和制冰的方式有很多种,常用的有盘管外融冰蓄冷系统、内融冰蓄冷系统、封装冰蓄冷系统、制冰滑落式冰蓄冷系统等。
盘管外融冰蓄冷系统是在一组沉浸在一个非压力水槽内的换热器外表面进行制冰与融冰。蓄冰时,制冷剂或某种二次冷媒如乙二醇溶液,循环在换热管的管簇内,使管簇外的水结成冰,管壁上冰的厚度通常为40~65mm,制冰厚度40 mm的外融冰系统,要求冷水机组出水温度为-7~-3℃;制冰厚度65 mm时,机组的出水温度为-12~-9℃。融冰时,空调回水进入蓄冰槽,与管簇外的冰接触融化,在制
冰和融冰时,要在水中注入空气泡,以均匀水温及平稳地进行制冰和融冰。外融冰系统蓄冰槽内的冰融化了80%或更多一些以前,其放冷温度可保持低于1.5℃,在放冷周期的后半阶段,放冷温度较正常温度高1~1.5℃,在不充空气的蓄冰槽内放冷,其放冷温度上升2~3℃。由于外融冰系统的放冷温度为1~2℃,因此,冷水温差可采用13℃或更大些,比较适合低温送风空调系统的使用。
内融冰蓄冷系统采用二次冷媒作为充冷和放冷的介质,在沉浸于水槽内换热器管簇内循环。制冰时,冷水机组将冷媒冷至-6~-3℃,冰形成在换热管管簇的外表面,放冷时,温热的冷媒流经管簇,冰由内向外融化,完成释冷过程。在融冰过程中,融冰主要靠紧贴管簇外已融化的水与未融化的冰之间的自然对流来进行传热,在融冰后期,冷媒隔着一层水阻再将冰融化,内周水层逐渐加厚,使得融冰速率减慢,尤其在放冷过程的末期,蓄冰槽内融冰困难,冷量不易释放,使得冷媒出口温度上升。内融冰蓄冷系统典型的工作温度为2~6℃。
封装冰蓄冷系统有许多沉浸在二次冷媒如乙二醇溶液中的盛水塑料容器如

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