地板與新風(fēng)聯(lián)合供冷變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究摘要溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)地板與新風(fēng)聯(lián)合供冷提供了有效的技術(shù)措施。本文提出了聯(lián)合供冷變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)步驟及控制調(diào)節(jié)方法。通過(guò)舉例分析、計(jì)算、推導(dǎo)，得出任何工況下人員所需最小新風(fēng)量，均大于為防止地板表面結(jié)露所需風(fēng)量。采用CO2濃度法控制最小新風(fēng)量，可確保地板表面不結(jié)露；通過(guò)調(diào)節(jié)新風(fēng)量、地表溫度，可實(shí)現(xiàn)空調(diào)區(qū)域溫度控制。地板加新風(fēng)聯(lián)合供冷，新風(fēng)變風(fēng)量運(yùn)行，作為一種新型空調(diào)方式，熱穩(wěn)定性強(qiáng)、舒適、節(jié)能、運(yùn)行安全可靠，值得關(guān)注與推廣，具有很好的節(jié)能潛力和應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞溫濕度獨(dú)立控制輻射地板變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算控制調(diào)節(jié)0引言溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，為空調(diào)系統(tǒng)提供了一種新的空調(diào)模式。地板輻射供冷，由于結(jié)露問(wèn)題、供冷量不足，應(yīng)用受到限制。地板與新風(fēng)聯(lián)合供冷，新風(fēng)采用溫濕度獨(dú)立控制技術(shù)處理，變風(fēng)量運(yùn)行，使上述問(wèn)題得到解決。變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)如何設(shè)計(jì)及控制調(diào)節(jié)，怎樣實(shí)現(xiàn)各空調(diào)區(qū)域溫度、濕度控制，確保地板表面不結(jié)露，運(yùn)行安全可靠，滿足不同人員舒適性要求，是本文主要解決和研究的問(wèn)題。1新風(fēng)與輻射地板聯(lián)合供冷空調(diào)系統(tǒng)介紹11地板與新風(fēng)聯(lián)合供冷，為使地板干工況運(yùn)行，新風(fēng)需承擔(dān)室內(nèi)全部濕負(fù)荷。若采用傳統(tǒng)冷凝除濕方法排出室內(nèi)余濕，新風(fēng)露點(diǎn)送風(fēng)或?yàn)榱颂峁┻m宜的送風(fēng)溫度冷凝除濕后進(jìn)行再熱升溫，這兩種方法造成舒適性降低及能源浪費(fèi)，都不理想。地板與新風(fēng)聯(lián)合供冷，新風(fēng)的處理采用溫濕度獨(dú)立控制空調(diào)技術(shù)（如溶液除濕技術(shù)），處理后的空氣狀態(tài)點(diǎn)相對(duì)濕度可遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于90，這是傳統(tǒng)空調(diào)方式冷凝除濕無(wú)法達(dá)到的。處理后的新風(fēng)更干燥，既滿足溫度要求，又滿足設(shè)計(jì)要求。12聯(lián)合供冷系統(tǒng)中，新風(fēng)不僅承擔(dān)全部潛熱負(fù)荷，而且不同溫度控制區(qū)域，新風(fēng)所承擔(dān)的顯熱負(fù)荷接近或大于地板所承擔(dān)的顯熱負(fù)荷。新風(fēng)對(duì)流換熱，溫度調(diào)節(jié)迅速，通過(guò)調(diào)節(jié)新風(fēng)量，在一定溫度范圍內(nèi)，滿足溫度、濕度控制要求。13輻射地板熱穩(wěn)定性強(qiáng)、熱惰性大、溫度調(diào)節(jié)相對(duì)緩慢，當(dāng)調(diào)節(jié)新風(fēng)量在最大與最小之間變化，仍無(wú)法達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，可通過(guò)調(diào)節(jié)地表溫度，滿足溫度控制要求。14新風(fēng)系統(tǒng)采用變風(fēng)量設(shè)計(jì)、控制。相關(guān)研究表明，排除室內(nèi)余濕與排除CO2、異味所需要的新風(fēng)量與變化趨勢(shì)一致（1）。采用CO2濃度方法控制最小新風(fēng)量，控制空氣露點(diǎn)溫度始終低于地表溫度，以確保地板表面不結(jié)露。本系統(tǒng)雖無(wú)法實(shí)現(xiàn)室內(nèi)空氣相對(duì)濕度的精確控制，但完全可滿足舒適性空調(diào)要求，節(jié)能效果明顯。2變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)地板與新風(fēng)聯(lián)合供冷，變風(fēng)量系統(tǒng)如何設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)分析、總結(jié)、歸納，步驟如下21室內(nèi)參數(shù)的確定A、相關(guān)研究表明，夏季適當(dāng)提高室內(nèi)的空氣溫度，降低相對(duì)濕度，可達(dá)到與設(shè)計(jì)要求一致的體感溫度，并有利于減少夏季冷負(fù)荷，擴(kuò)大送風(fēng)溫差，減小送風(fēng)量，降低風(fēng)機(jī)能耗（）。B、最小新風(fēng)量按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)確定所需新鮮空氣量。C、期望新風(fēng)量綜合考慮節(jié)能、舒適、運(yùn)行安全可靠等因素所需新鮮空氣量。表1為某辦公、會(huì)議空調(diào)區(qū)域室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)表。表室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)表干球溫度相對(duì)濕度人員密度最小新風(fēng)量期望新風(fēng)量人體散濕量人體潛熱人體顯熱房間名稱P/M2M3/PHM3/PHG/PHW/PW/P辦公26500230401097361會(huì)議2650053040109736122空調(diào)負(fù)荷計(jì)算根據(jù)聯(lián)合供冷系統(tǒng)特點(diǎn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)以單位面積為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算各空調(diào)區(qū)域單位面積濕負(fù)荷、潛熱負(fù)荷、顯熱負(fù)荷。23系統(tǒng)送風(fēng)參數(shù)的確定231新風(fēng)送風(fēng)含濕量的確定新風(fēng)送風(fēng)含濕量根據(jù)系統(tǒng)內(nèi)的房間濕度要求、濕負(fù)荷及最小新風(fēng)量經(jīng)計(jì)算確定DSNW/GXMINMAX/其中DS新風(fēng)送風(fēng)點(diǎn)的含濕量（G/KG）DN室內(nèi)空氣含濕量G/KGW室內(nèi)余濕G/HGXMIN最小新風(fēng)量M3/H空氣密度（KG/M3）W/GXMINMAX系統(tǒng)最小新風(fēng)單位風(fēng)量（M3/H）所承擔(dān)的最大濕負(fù)荷,G/KGM2。由于新風(fēng)系統(tǒng)需提供一致的送風(fēng)含濕量，當(dāng)各空調(diào)區(qū)域（W/GXMIN）差異較大時(shí)，宜分設(shè)新風(fēng)系統(tǒng)。232新風(fēng)送風(fēng)溫度的確定設(shè)定夏季送風(fēng)溫度夏季送風(fēng)溫度應(yīng)根據(jù)送風(fēng)口類型、安裝位置、氣流組織等因素確定。采用上送風(fēng)形式，當(dāng)送風(fēng)口高度小于5米時(shí)，不宜大于10OC；采用地板送風(fēng)形式，送風(fēng)溫度不宜大于8OC。在設(shè)定送風(fēng)溫度時(shí)，還要綜合考慮冷源的情況，盡量提高送風(fēng)溫度，以節(jié)約能量。24空調(diào)區(qū)域地表溫度、新風(fēng)量的確定241設(shè)定地表溫度最低值TDMIN、地表溫度最高值TDMAX為防止地板結(jié)露及滿足舒適性要求TDMIN不宜低于18OC20OC；TDMAX不宜高于23OC24OC，地表溫度過(guò)高，將導(dǎo)致地板供冷量降低，甚至出現(xiàn)地板供熱、新風(fēng)供冷，冷熱抵消現(xiàn)象，造成能源浪費(fèi)。242計(jì)算、確定各空調(diào)區(qū)域地表溫度、新風(fēng)量QQXQXXQDXQXXGXCPTNTS/36QDXTNTD其中QQX空調(diào)區(qū)域單位面積全部顯熱負(fù)荷（W/M2）QXX空調(diào)區(qū)域單位面積新風(fēng)承擔(dān)的顯熱負(fù)荷（W/M2）QDX空調(diào)區(qū)域單位面積地板承擔(dān)的顯熱負(fù)荷（W/M2）GX空調(diào)區(qū)域單位面積新風(fēng)量M3/M2H輻射換熱系數(shù)W/M2OC7W/M2OC1TN房間空氣溫度OCTS新風(fēng)送風(fēng)溫度OCTD輻射地板表面平均溫度OC計(jì)算步驟如下A、設(shè)新風(fēng)量GX等于期望新風(fēng)量GXQ，計(jì)算地表溫度TD。B、當(dāng)TD值在地表溫度最低值TDMIN、最高值TDMAX之間時(shí)，地表設(shè)計(jì)溫度TDSTD，新風(fēng)設(shè)計(jì)值GXSGXQ；當(dāng)TD值低于地表溫度最低值TDMIN時(shí)，新風(fēng)加地板聯(lián)合供冷不能滿足設(shè)計(jì)要求，需增設(shè)其它末端設(shè)備，如增設(shè)干式風(fēng)機(jī)盤(pán)管以補(bǔ)充地板供冷量的不足。則地表設(shè)計(jì)溫度TDSTDMIN，新風(fēng)設(shè)計(jì)值GXSGXQ，其它末端設(shè)備承擔(dān)的顯熱負(fù)荷QTXQQXQXXQDX；當(dāng)TD值高于地表溫度最高值TDMAX時(shí)，取GX等于最小新風(fēng)量GXMIN，計(jì)算地表溫度TD。若TD值小于TDMAX，則地表設(shè)計(jì)溫度TDSTD，新風(fēng)設(shè)計(jì)值GXSGXMIN；若TD值仍高于TDMAX，說(shuō)明系統(tǒng)設(shè)定送風(fēng)溫度太低，應(yīng)提高送風(fēng)溫度，根據(jù)上述步驟重新進(jìn)行計(jì)算。25變風(fēng)量末端裝置的選擇為使室內(nèi)空氣充分混合，維持均勻的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)，舒適性空調(diào)室內(nèi)換氣次數(shù)不宜小于5次小時(shí)。大多數(shù)空調(diào)場(chǎng)所，設(shè)計(jì)新風(fēng)量小于室內(nèi)換氣次數(shù)要求的風(fēng)量，而且隨著人員密度、空調(diào)負(fù)荷減少，新風(fēng)量逐漸減小。為滿足舒適性空調(diào)要求，采用并聯(lián)式風(fēng)機(jī)動(dòng)力型變風(fēng)量末端裝置控制送風(fēng)量，使空調(diào)區(qū)域送風(fēng)量等于或大于室內(nèi)換氣次數(shù)要求的風(fēng)量。26新風(fēng)機(jī)組選型計(jì)算新風(fēng)機(jī)組采用全熱回收式溶液調(diào)濕新風(fēng)機(jī)組。新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)溫度TJTST制冷量為QGXISXI（IJIS）除濕量WGXISXIDJDST管道得熱、風(fēng)機(jī)散熱引起的溫升OCIJ新風(fēng)與排風(fēng)進(jìn)行全熱交換后，新風(fēng)出口焓值KJ/KGIS新風(fēng)機(jī)組送風(fēng)焓值KJ/KGDJ新風(fēng)與排風(fēng)進(jìn)行全熱交換后，新風(fēng)出口含濕量值（G/KG）GXI各空調(diào)控制區(qū)域設(shè)計(jì)新風(fēng)量M3/HSXI各空調(diào)控制區(qū)域面積M3變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例表2為某變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)按上述方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果表。表變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果表干球溫度相對(duì)濕度含濕量人員密度設(shè)計(jì)新風(fēng)量濕負(fù)荷潛熱負(fù)荷顯熱負(fù)荷地板表面溫度地板承擔(dān)顯熱負(fù)荷新風(fēng)承擔(dān)顯熱負(fù)荷其它末端承擔(dān)顯熱負(fù)荷房間名稱G/KGP/M2M3/HM2G/HM2W/M2W/M2W/M2W/M2W/M2會(huì)議126469597405020005450365010000193346675333辦公1264364974020800218014608500180056002133767辦公2264663974020800218014607000190548672133辦公3264718974020800218014605500211933672133系統(tǒng)新風(fēng)送風(fēng)含濕量為747G/KG、送風(fēng)溫度為18。4變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行工況分析變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行工況舉例分析、計(jì)算表3、4、5為某變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)人員密度發(fā)生變化，其它顯熱負(fù)荷不變，各空調(diào)區(qū)域地表溫度不變，變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行工況分析、計(jì)算表。新風(fēng)送風(fēng)含濕量為747G/KG、送風(fēng)溫度為18。表3變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行工況分析計(jì)算表設(shè)計(jì)人員密度）地板表面溫度濕負(fù)荷顯熱冷負(fù)荷設(shè)計(jì)干球溫度對(duì)應(yīng)相對(duì)濕度設(shè)計(jì)新風(fēng)量最小新風(fēng)量對(duì)應(yīng)溫度最小新風(fēng)量對(duì)應(yīng)含濕量滿足濕度要求最小新風(fēng)量滿足人員需要最小新風(fēng)量空調(diào)區(qū)域溫度可調(diào)度房間名稱G/HM2W/M2M3/HM2G/KGM3/HM2M3/HM2會(huì)議119335451002646472000271110508341500111辦公119052187026464780026591050333600059辦公221192185526464780026591050252600059表4變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行工況分析計(jì)算表設(shè)計(jì)人員密度50）地板表面溫度濕負(fù)荷顯熱冷負(fù)荷設(shè)計(jì)干球溫度對(duì)應(yīng)相對(duì)濕度對(duì)應(yīng)單位面積新風(fēng)量對(duì)應(yīng)人均新風(fēng)量最小新風(fēng)量對(duì)應(yīng)溫度滿足濕度要求最小新風(fēng)量滿足空氣品質(zhì)要求最小新風(fēng)量空調(diào)區(qū)域溫度可調(diào)度房間名稱G/HM2W/M2M3/HM2M3/HPM3/HM2M3/HM2會(huì)議1193327258475264327142857122790417750190辦公1190510963926432757157122690167300090辦公2211910948926432757157122690126300090表5變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行工況分析計(jì)算表設(shè)計(jì)人員密度25）地板表面溫度濕負(fù)荷顯熱冷負(fù)荷設(shè)計(jì)干球溫度對(duì)應(yīng)相對(duì)濕度對(duì)應(yīng)單位面積新風(fēng)量對(duì)應(yīng)人均新風(fēng)量最小新風(fēng)量對(duì)應(yīng)溫度滿足濕度要求最小新風(fēng)量滿足空氣品質(zhì)要求最小新風(fēng)量空調(diào)區(qū)域溫度可調(diào)度房間名稱G/HM2W/M2M3/HM2M3/HPM3/HM2M3/HM2會(huì)議119331362577125264046114291362848208375248辦公11905545608526404645791362709083150109辦公22119545458526404645791362709063150109空調(diào)區(qū)域滿足濕度要求最小新風(fēng)量計(jì)算為確保地板表面不結(jié)露，空調(diào)區(qū)域允許最高露點(diǎn)溫度TL應(yīng)高于地板表面溫度，并有一定裕量。取TLTD1，最高露點(diǎn)溫度對(duì)應(yīng)空氣含濕量為DL，空調(diào)區(qū)域滿足濕度要求最小新風(fēng)量應(yīng)能消除全部濕負(fù)荷，并維持空氣含濕量小于DL，則最小新風(fēng)量GXMINW/DLDS。計(jì)算結(jié)果分析A、送風(fēng)含濕量根據(jù)最小新風(fēng)量計(jì)算確定，當(dāng)新風(fēng)送風(fēng)量為期望送風(fēng)量時(shí)，空調(diào)區(qū)域相對(duì)濕度低于設(shè)計(jì)值，系統(tǒng)更舒適。B、隨人員密度減小，單位面積新風(fēng)量減小，人均新風(fēng)量增加，空調(diào)區(qū)域空氣品質(zhì)大大提高。C、任何工況下運(yùn)行時(shí)，滿足人員需求最小新風(fēng)量均大于滿足濕度要求最小新風(fēng)量。由于排除室內(nèi)余濕與排除CO2、異味所需要的新風(fēng)量與變化趨勢(shì)一致，因此，采用CO2濃度控制最小新風(fēng)量，系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，不會(huì)產(chǎn)生地板結(jié)露現(xiàn)象。D、維持地表溫度不變，人員密度發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)新風(fēng)量在最大與最小之間變化，以滿足室溫要求。隨人員密度減小，新風(fēng)量減小，空調(diào)區(qū)域溫度可調(diào)度增加；當(dāng)室溫不變時(shí)，對(duì)應(yīng)相對(duì)濕度逐漸降低，為達(dá)到一致的體感溫度，可適當(dāng)提高室溫，系統(tǒng)運(yùn)行更節(jié)能、舒適。5變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)控制A、采用CO2濃度法控制最小新風(fēng)量，確保地板表面不結(jié)露。B、人員密度、空調(diào)負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)新風(fēng)量在最大與最小之間變化，以滿足室溫要求。隨空調(diào)負(fù)荷減小，新風(fēng)量調(diào)至最小，空調(diào)區(qū)域溫度仍低于室溫要求時(shí)，提高地表設(shè)定溫度；隨空調(diào)負(fù)荷增加，新風(fēng)量調(diào)至最大，空調(diào)區(qū)域溫度仍高于室溫要求時(shí)，降低地表設(shè)定溫度，但地表溫度不得低于該空調(diào)區(qū)域地表溫度設(shè)計(jì)值。C、當(dāng)變風(fēng)量末端裝置一次風(fēng)量（即新風(fēng)量）大于室內(nèi)換氣次數(shù)要求的風(fēng)量時(shí)，增壓風(fēng)機(jī)不運(yùn)行，一次風(fēng)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)調(diào)節(jié)新風(fēng)量大小，新風(fēng)量即為房間送風(fēng)量；當(dāng)一次風(fēng)量（即新風(fēng)量）小于室內(nèi)換氣次數(shù)要求的風(fēng)量時(shí)，并聯(lián)增壓風(fēng)機(jī)開(kāi)啟，將室內(nèi)空氣與新風(fēng)混合后一起送入房間。D、采用控制系統(tǒng)靜壓方式，變頻風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)新風(fēng)機(jī)組總送風(fēng)量的調(diào)節(jié)。6結(jié)論61變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)步驟A、確定房間設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)參數(shù)。B、計(jì)算各空調(diào)區(qū)域單位面積濕負(fù)荷、潛熱負(fù)荷、顯熱負(fù)荷。C、計(jì)算確定新風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)溫度、送風(fēng)含濕量。D、計(jì)算確定各空調(diào)區(qū)域單位面積新風(fēng)量、地表溫度及是否需設(shè)其它末端設(shè)備。E、選擇變風(fēng)量末端裝置。F、計(jì)算系統(tǒng)總新風(fēng)量、制冷量、除濕量，選擇新風(fēng)機(jī)組。62變風(fēng)量新風(fēng)系統(tǒng)主要控制調(diào)節(jié)方法A、采用CO2濃度法，控制最小