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谈暖通新风系统设计方法

摘要:新风系统设计就是将室外空气,经过滤、冷却或加热后,按照所规定的新风量标准送入空调房间。新风系统是目前改善房间空气品质的主要措施之一。 
关键词:暖通;新风系统;设计;方法 
  为了节约能量,空调系统设计中大量采用了循环空气,如果空调房间没有新鲜空气或新鲜空气量太少,室内空气品质会下降,人们会感觉到不舒适。新风系统设计就是将室外空气,经过滤、冷却或加热后,按照所规定的新风量标准送入空调房间。新风系统是目前改善房间空气品质的主要措施之一。 
  夏季室外空气焓值比较高,新风的处理需要消耗比较多的能量,一般新风负荷约占建筑空调负荷的20%~30%。因此,新风量的选取既要考虑到人们的舒适要求,同时也要考虑到节约能源。所以,新风量标准中出现了不同的规定。 
  1.新风系统形式 
  空调新风系统形式可概括为三种:(1)集中式新风系统。室外空气经过新风机组过滤、冷却去湿或加热处理后,用风管分别送至空调房间;(2)新风通过空调器(空气处理设备)负压段吸入,与空调回风混合后,经空气处理设备处理后,送入空调房间;(3)就地换气,利用换气扇对房间进行送风或排风。 
  这里主要讨论集中式新风系统的设计方法。工程设计中经常采用的新风系统形式有以下几种: 
  1.1分层设置水平式新风系统 
  新风系统按楼层分别设置。新风通过从外墙上开洞从室外吸取,也可以设一总新风竖风道,各层新风机组从竖风道取风。前一种取新风方式,每个楼层的外墙上都要开新风口,对建筑物立面美观有一定影响,但系统简单,使用灵活方便。后者集中取新风,不需从建筑侧墙上开洞。对于高层建筑,总新风竖风道要跨越防火分区,每层新风机组的吸入口风管上应设防火阀。 
  1.2垂直式新风系统 
  垂直式新风系统是室外空气经过新风机组处理后,通过竖风道送至空调房间,一般新风机组可以设置在屋顶,对于建筑层高较低,水平敷设新风管有困难的情况下比较适用。对于高层建筑,竖风道要跨越防火分区,送风口要求设置70℃熔断的防火阀。 
  1.3区域性新风系统 
  区域性新风系统是将建筑划分为若干个区,每个区设计一个新风系统。区域性新风系统一般比较大,通常采用组合式空调器作新风机,新风处理质量比较好,管理、维修方便,有利于热回收设计。但由于系统比较大,灵活性相对要差些,而且新风口数量较多,风量调节比较困难,投资相对比较高。 
  2.新风处理状态参数 
  室外空气送入空调房间之前需要对空气进行冷却、去湿或加热处理。夏季空气处理的状态参数与新风机组和房间空气处理设备的选型有关。新风处理的状态参数,通常有三种选择。 
  2.1新风处理至室内空气参数的等温线上 
  室外空气经新风机组处理至室内空气温度tn和相对湿度φ为95%的参数点,空气处理焓差为Δh1。一般Δh2比较小,对长沙地区,tw =35.8℃,ts = 28℃,tn =26℃,φn=60%时,Δh2=11.8kJ/kg,房间空气处理设备需要担负一部分新风负荷。 
  2.2新风处理至室内空气参数的等焓线上 
  室外空气经新风机组处理至室内空气参数hn和φ为95%的参数点,空气处理焓差为Δh1。对长沙地区,Δh1=31.4kJ/kg,新风空气的焓等于室内空气参数的焓,不需要房间空气处理设备担负处理新风负荷,但需要去湿,去湿量为Δdx 。 
  2.3新风处理至O点 
  O点新风参数与回风混合后,进入房间空气处理设备的空气含湿量等于空调送风参数的含湿量,即dH=ds(dH为新、回风混合的空气含湿量,新风不仅负担房间部分冷负荷,而且可以负担房间的部分湿负荷);房间空气处理设备不需去湿,即所谓干运行。 
  实际上,如风机盘管之类空气处理设备,按现有的控制方法,要达到干状态运行比较困难。风机盘管处理空气的露点并未进行控制,其露点与供水温度、风量等因素的变化有关。目前,对风机盘管主要是通过改变风量或间断性供水来调节供冷量。我们知道,当风机盘管风量减少时,空气处理焓差将增大,即露点温度降低,增加了凝结水量。另外,空调房间一般是间断使用,空调开始使用时,室内空气露点温度比较高,风机盘管产生凝结水是很难避免的。此外,空调风量中,新风量所占比例较少,去湿能力有限,否则要求新风的含湿量非常低,则新风机组处理的焓差大,故无论是投资,还是运行费(能耗)都不一定经济。 
  新风送入房间的方式通常有两种,一种新风直接送入空调房间,另一种是将新风送至风机盘管回风口与循环空气(回风)混合后,再进入风机盘管。前一种方式在空气的处理过程。室外新风经新风机组处理至室内空气参数等焓线与φ=95%的交点上,室内空气回风n经风机盘管处理至O′点。与新风同时送入室内。可以认为两股送风在室内混合至S点后再消除空调房间的余热和余湿。S点视为O-O′连线与房间热、湿比线的交点。 
  假设风机盘管的风量为G。送风方式1:空调房间回风量GH等于风机盘管的风量,即GH=G,房间的总送风量等于GH+Gx。送风方式2:房间的总送风量等于风机盘管的风量。可见,送风方式1的送风量大于送风方式2。当房间空调冷负荷和热、湿比一定,即房间空凋送、回风参数确定时,送风方式1的供冷能力要大于送风方2,这主要是风机盘管的空气处理焓差一般都比较大的原因。往往实际条件下所要求的处理焓差小于设备处理焓差能力,具体而言,就是风机盘管的换热盘管容量富余,减少风量将影响风机盘管的供冷量,当房间湿负荷增大,热、湿比减小时,情况将会好些。 
  送风方式1中的新、回风是分别送入空调房间,室内将出现两个送风口,与方式2相比,新风量的调节和使用都将方便些。 
  新风系统往往所负担的房间比较多。对于高层建筑,因空间比较小,新风管的断面尺寸不允许过大,风管内的风速比较高,这对风量分配的调节造成一定的困难。新风量分配不均一方面影响到部分房间的要求,另一方面会影响到房间空调负荷的稳定性。因此,设计中应适当控制新风干管内的风速,并在房间送风口上设风量调节阀,以确保新风量的分配均匀。 
  为了保证新风处理参数,新风系统应采用自动控制,控制新风的送风参数,实际工程中, 
  通常是采用改变供水量来控制送风温度,电动两通阀控制供水量,温度传感器设在新风机组出口的风管内,根据新风温度整定值,通过电动两通阀调节供水量。 
  参考文献 
  [1]陆亚俊.暖通空调(第二版).中国建筑工业出版社. 2009 
  [2]朱颖心.建筑环境学(第二版).中国建筑工业出版社 2008 

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