全空气一次回风空调系统改造探讨

全空气一次回风空调系统改造探讨

张小斌

中国飞行试验研究院 陕西省西安市 710089

摘要：九十年代初引入我国, 因其方便 、灵活 、节能、舒适、不需集中机房等特点,在我国得到广泛的应用,成为国内空调市场上一个重要的空调系统形式。“可持续发展”对暖通空调提出的要求是以最少的能耗，创造健康、舒适的室内空气环境，保护大气环境．在“能源危机”席卷全球的今天，能源消耗正以惊人的速度增长，节能减排已经成为各国面对的主要问题之 一。为了寻求全空气空调系统最佳的空气处理方案，分析了一次回风空调系统、二次回风空调系统不同空气处理方案的特点，对相应的不同空气处理方案的理论能耗分析，并通过工程实例的能耗计算结果与比较，确定二次回风比二次回风空调系统为最佳空气。

关键词：空气一次回风空调系统；空气；处理

传统全空气一次回风空调系统中，空气处理过程为新风、回风先混合，再经过表冷器处理，直接以露点送风或再热送风后送人室内；露点送风状态下，室内温湿度参数可能会偏离设计工况点，再热送风会多消耗一部分能量；且表冷处理中同时对空气的温度、湿度耦合处理，未真正发挥冷源的能效，不利于后期运行调控。建筑的全空气集中空调系统，无组织进风量很多 ,完全可以满足舒适性空调的要求。不选用全热交换器新风系统, 投资额会大大降低。采取门窗渗透进新风形式, 新风负荷降低,室内外机机组可选择小一些, 投资额也会减少，节能研究更有实际意义。研究主要集中于合理确定设计参数、优选节能设备、采用节能技术、加强装备 水平、采用先进生产工艺和提高洁 净空调的自动化控制水平等方面。

一、一次回风中央空调系统的特点

(1)空调与制冷设备可以集中布置在机房 ,机房面积较大层高较高。(2)空调送回风管系统复杂 、布置困难 ;支风管和风口较多时不易均衡调节风量。(3)可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况运行调节 ,充分利用室外新风减少与避免冷热抵消 ,减少冷冻机运行时间 ;对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间时,运行使用不经济;部分房间停止工作不需空调时整个空调系统仍需运行, 从而使运行不经济 。(4)无冷凝水烦恼 ,冷水管路不经过吊顶空间，可以避免冷冻水、冷凝水滴漏污染吊顶。空调与制冷设备集中安设在机房,便于管理和维护;可以严格地控制室内温度和室内相对湿度;可以采用初效、中效和高效过滤器, 满足室内空气清洁度的不同要求。(5)设备与风管的安装工作量大周期长;空调房间之间有风管连通,使各房间互相污染, 当发生火灾时会通过风管迅速蔓延 。

二、空气处理方案

全空气空调系统夏季工况的空气处理过程在图上的表示，如图所示．

1、一次回风空调系统空气处理方案。根据图可得一次回风空调系统夏季工况的空气处理过程：

根据一次回风空调系统夏季工况的空气处理过程可知：一次回风空调系统的空气处理过程有一个再热过程，存在冷热量相互抵消的能量浪费过程，能耗相对 较大，理论上应尽量避免应用此种方式进行空气处理．但是，在实际工程应用中，一次回风空调系统是最常用的空气处理方案，其主要原因是空气热湿处理过程的稳定性和简单性．稳定性是因为一次回风空调系统的机器露点相对来说比较恒定，在确定的送风温差下，露点温度基本集中在12～14℃之间，非常适合空调常用7～12℃的冷冻水供回水温度处理；简单性是因为一次回风空调系统的送风温、湿度控制相对比较简单，可以通过控制空调机组表冷器内冷冻水的流量来调节送风湿度，再通过控制再热量来调节送风温度。

2、二次回风空调系统空气处理方案。根据一次回风空调系统夏季工况的空气处理过程可得二次回风空调系统夏季工况的空气处理过程：可以看出：二次回风空调系统的空气处理过程没有再热过程，减少冷热量相互抵消的能量浪费过程，比较一次回风空调系统空气处理方案来说，节能效果明显．但是，由于二次回风空调系统的空气处理过程适用于大热湿比系统，机器露点由室内工况点和热湿比来确定，对于某些二次回风空调系统来说，当余热量较小或较大时，其对应热湿 比也较小，则直线 Ｎ—Ｌ2变得平缓，机器露点的温度显著降低，即与相对湿度为95％相交的机器露点 Ｌ2点将迅速向左下角移动．当热湿比小到一定程度时，空调常用温度为7～12℃的冷冻水供回水温度将不能把空气处理到机器露点，此时二次回风空调系统空气处理过程的除湿能力不足，很难满足温、湿度的控制要求，致使室内湿度偏大。同时，由于二次回风空调系统还存在着系统控制复杂和系统稳定运行完全依赖于自控系统的缺点，其稳定性大打折扣，并且由于受设备夹层空间高度的限制，管线布置相对复杂且难度较大．因此，二次回风空调系统的空气处理方案在实际工程中应用较少。

3、固定二次回风比二次回风空调系统空气处理方案。固定二次回风比二次回风空调系统夏季工况空气处理过程为：可以看出：固定二次回风比二次回风空调系统空气处理过程，有一个二次混合和再热过程．虽然也存在着一定的冷热量相互抵消的能量浪费过程，但因为存在二次混合过程，可以有效利用一定的室内余热量，比较一次回风空调系统空气处理方案是节能的．同时，比较二次回风空调系统空气处理方案来说，虽然存在着一定的冷热量相互抵消的能量浪费过程，但是其系统空气热、湿处理过程的稳定性和简单性较好，简化了系统控制与运行的复杂性，在实际工程应用中应尽可能利用此种方案。

三、空气处理方案的能耗

对本工程而言,选择变频空调系统可以最大限度地满足用户的要求:先进、可靠 、高效节 能;设备有一定的档次, 不破坏建筑外形;既可以 制冷又可以供暖;维修管理方便 ;系统安装可以在短期内完工;运行经济可靠。

1、一次回风空调系统空气处理方案的能耗，一次回风空调系统空气处理过程所需要的冷量为：

某空调系统空气处理方案为例，分别进行空气处理过程的能耗计算，经过热湿负荷计算，热湿比为ε＝16250KJ／kg，空调系统总风量为22000ｍ^３／h，其中新风量取系统总风量的10％，即为2200ｍ^３／h［1］。

2、一次回风空调系统空气处理方案能耗计算，一次回风空调系统再热所需热量为：

Ｑ_ｒ１＝（46.36－37.18）×22000×1.2／3600＝33.66ｋｗ

3、二次回风空调系统空气处理方案能耗计算，二次回风空调系统空气处理过程所需冷量为：

Ｑ_２ ＝（84.45－33.5）×13641.2／3600＝23.17ｋｗ

结论

1）二次回风空调系统空气处理方案的能量有效利用率较高，能耗较低．固 定二次回风比二次回风空调系统空气处理方案的能量有效利用率相对较高，能耗相对较低．一次回风空调系统空气处理方案的能量有效利用率较低，能耗较 高．分析其原因，主要是二次回风空调系统空气处理方案的二次回风混合过程可以充分利用室内余热量，而固定二次回风比二次回风空调系统空气处理方案的二次回风混合过程可以利用一定的室内余热量。2）一次回风空调系统的能量有效利用率较低，但该系统空气热、湿处理过程具有良好的稳定性和简单性．二次回风空调系统的能量有效利用率较高，但系统可能存在除湿能力不足、系统控制复杂、系统稳定性差、管线布置相对复杂且难度较大等缺点。固定二次回风比二次回风空调系统既具有相对较高能量有效利用率，又具有较好的除湿能力、系统控制相对简单和系统稳定性相对较高等特点。

参考文献：

[1] 冯玉琪, 王佳慧.最新家用商用中央空调技术手册 [M] .北京:人民邮电出版社.2017.03.

[2] 黄建恩，张民伟．全寿命周期费用法在冷热源优选应用［J］．建筑节能，2018．