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利用新風系統(tǒng)消除內(nèi)區(qū)余熱的設計探討論文
摘要：將風機盤管加新風系統(tǒng)的設計做出部分調(diào)整，使其冬季或過渡季在室外空氣為冷源，對建筑物的內(nèi)區(qū)或其它需供冷區(qū)域進行供冷，達到節(jié)約能源的目的。
關鍵詞：新風系統(tǒng) 內(nèi)區(qū)余熱
0 引言
隨著生活水平的提高，人們對室內(nèi)熱環(huán)境舒適度的要求也越來越高。然而對于建筑物的內(nèi)區(qū)所產(chǎn)生的余熱，在設計中較難處理或處理失當，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，需要供冷才能達到較滿意的舒適度。由于風機盤管加新風系統(tǒng)是我國較普遍采用的一種空調(diào)系統(tǒng)方式，本文將重點論述這類系統(tǒng)在過渡季或冬季運用新風系統(tǒng)對有余熱區(qū)進行供冷，達到室內(nèi)要求溫度節(jié)約能源的設計思路。
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，應結合工程實際，初投資和運行費用的比較來選擇。
1.1 內(nèi)區(qū)單設制冷機的方式：
在一些工程設計中，冷水系統(tǒng)是按內(nèi)、外區(qū)劃分的，根據(jù)內(nèi)區(qū)冷負荷單獨選擇一臺冷水機組，在過渡季及冬季可以獨立啟動這臺機組對內(nèi)區(qū)供冷。這種方式的特點是：能夠較充分的滿足內(nèi)區(qū)所需的冷量，達到舒適要求；在夏季該制冷機仍可以與其它冷水機組并聯(lián)運行，所以對初投資影響不大；但在非夏季仍需運行冷水機組、水泵、冷卻塔、冷卻塔加熱防凍等用電設備，增大了運行費用。這種系統(tǒng)是目前國內(nèi)應用最普遍的方式。
與該系統(tǒng)相類似的是四管制的風機盤管水系統(tǒng)，可對各房間或區(qū)域供冷（熱），溫度調(diào)節(jié)更加靈活，可以滿足房間個性化的舒適度要求，但工程量增加了，初投資及運行費用均較高，國內(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)分開設置。在過渡季或冬季時利用冷卻塔循環(huán)水與外界冷空氣進行熱交換實現(xiàn)供冷。此方法容易使污物進入冷水循環(huán)系統(tǒng)，故一般加設熱交換器或采用閉式冷卻塔。該系統(tǒng)已在國內(nèi)的一些工程中采用，其主要特點是：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；但同時需要增加換熱器、閉式冷卻塔及相應循環(huán)泵等初投資，另外增加了循環(huán)水泵及冷卻塔風機的用電；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）作為冷源，通過風機引入內(nèi)區(qū)以消除余熱。帶有雙風機的全空氣系統(tǒng)雖然可以實現(xiàn)新風與回風的任意比例調(diào)節(jié)（在過渡季節(jié)常實現(xiàn)全新風）。這種系統(tǒng)只適用于大空間或區(qū)域負荷特征較簡單的場合，且仍應按內(nèi)、外區(qū)劃分系統(tǒng)。
國內(nèi)最常用的空調(diào)系統(tǒng)是風機盤管加新風系統(tǒng)。可以通過增大新風量的方法，對內(nèi)區(qū)直接實現(xiàn)供冷。此系統(tǒng)有以下優(yōu)點：
�。�1）初投資增加較小。僅需要適當放大新風機組型號和新風管尺寸，不需要額外購買其它設備，節(jié)省和投資機房空間。
�。�2）節(jié)省運行費用。充分利用天然冷源，沒有增加制冷用電及其附屬設備的用電，僅需適當增加通風機的功率。
�。�3）新風量增加，提高了室內(nèi)空氣品質(zhì)，減小傳染病的傳播。
（4）保留了風機盤管加新風系統(tǒng)控制靈活的特點，適用于功能復雜，使用時間變化大及負荷特征復雜的房間；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行不理想的工程。
以上是過渡季節(jié)與冬季利用新風管道送冷與其他冷源方式送冷的一些比較。同時，在設計中還需注意與普通新風系統(tǒng)相比較需特殊的地方。
2 設計注意事項
2.1 系統(tǒng)的劃分原則
我們通過對各房間的冷熱負荷特性的分析及計算，劃分出內(nèi)區(qū)需要供冷的區(qū)域，內(nèi)區(qū)的新風系統(tǒng)應該單獨設置。同時空調(diào)水系統(tǒng)也最好按內(nèi)、外區(qū)分區(qū)設置，有利于日常運行的管理和節(jié)能，方便對房間溫度的調(diào)節(jié)。對于有些建筑物的內(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)合用新風系統(tǒng)，但應對現(xiàn)有設備進行校核計算并進行相應的改造。通過冷負荷計算確定新風系統(tǒng)所增加的風量，校核新風機組的風機是否滿足風量及風壓的要求。此外，需計算現(xiàn)有新風管道及內(nèi)區(qū)房間的新風風口是否滿足增加送風量的要求，并做出相應修改。對于發(fā)熱量較大的房間，所需送風量增加過多，受空間的限制，新風管道的尺寸可能很難滿足要求，應考慮其它供冷方式聯(lián)合使用。對于建筑物內(nèi)其它有外圍結構耗熱需供暖的房間，由于送風溫度低于室內(nèi)溫度（新風風量保持不變），這部分新風負荷須由房間內(nèi)的風機盤管承擔，所以需校核風機盤管加熱能力是否滿足要求，
2.2 內(nèi)區(qū)房間送風量的確定
新風送風量的確定應按以下計算方法取最大值：
�。�1）滿足人員衛(wèi)生要求的新風量；
（2）滿足建筑物微正壓所需的新風量；
�。�3）滿足房間消除余熱所需的新風量；
一般情況下，按第（3）條所計算的新風量較大，所需的風量是通過計算房間冷負荷而確定的。冷負荷主要包括人員、燈光、機械設備、食物和加熱裝置及其它外負荷等所產(chǎn)生的潛熱及顯熱。
室外新風溫度的選取直接影響新風量的計算，從消除余熱創(chuàng)造舒適的室內(nèi)熱環(huán)境考慮，最不利的時期是過渡期，但新風太大，不僅增加投資，有時受建筑安裝空間的限制（尤其改建工程）而無法實現(xiàn)，這時可采用提前送冷凍水（增加運行費）的方法來解決。因此應根據(jù)工程特點進行技術經(jīng)濟比較選取最優(yōu)化的室外新風計算參數(shù)。
2.3 設計中應注意的問題
2.3.1 應注意控制送風溫度不能過低，并應做好焓-濕圖分析，防止風口處及空氣射流過程中出現(xiàn)結露現(xiàn)象。新風應避免直接吹在人員活動范圍內(nèi)，應使新風與室內(nèi)空氣充分混合后再進入空調(diào)區(qū)域，以免有吹冷風的感覺。通過實踐表明，新風直接引入風機盤管，末端水管設置電動閥（由室內(nèi)溫度控制）的系統(tǒng)運行較好，易于調(diào)節(jié)。
2.3.2 內(nèi)區(qū)房間相對比較封閉，應注意采取相應的排風泄壓措施。如果排風量不夠，房間內(nèi)壓力偏高，將影響新風送入房間，運行效果較差，且門扇開啟困難。對于所需送風量較大或封閉性比較強的房間，建議增加機械排風等措施，以保持房間正常壓力。
2.3.3 冬季室外溫度較低的地區(qū)，新風機組仍需要對新風進行預熱，以控制送風溫度。由于新風的送風溫度較低，表冷器的換熱能力可能遠大于冬季所需換熱量，可在機組的空調(diào)循環(huán)水管上設電動閥來進行調(diào)節(jié)。條件允許情況下可單設換熱器專門用于冬季加熱新風，同時應注意換熱器的防凍問題。
3 結語
風機盤管加新風系統(tǒng)的集中空調(diào)方式應用十分普遍，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系統(tǒng)送入室外新鮮空氣供冷的方法，實現(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，文章還通過對比的方式討論了這一方法的優(yōu)點及存在問題，并結合在設計實踐中遇到的問題提出了一些觀點及設計中應注意的事項。
參考文獻
[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)設計手冊（第二版）》 北京:中國建筑工業(yè)出版社
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