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1、全空气空调系统控制与节能摘要：随着经济发展，人民生活水平的提高，我国建筑能耗约占社会总能耗的27.5%30%，暖通空调系统的能耗约占建筑能耗的50%60%。因此，降低暖通 空调系统的能耗，已经成为当前暖通空调领域研究的热点之一，特别是针对公共 建筑的全空气集中空调系统中的二次回风系统，节能研究更有实际意义。关键词：全空气系统原理；一次回风系统；二次回风系统；控制与节能引言全空气系统是指室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。它是利 用空调装置送出风来调节室内空气的温度和湿度，使室内的温度和湿度保持稳定。 由于空气的比热较小，用于吸收室内余热余湿的空气量大，所以这种系统要求的 风道截面积大
2、，占用的建筑空间较多，一次回风系统、二次回风系统都属于此类 系统。1. 全空气系统分类和特点1.1 全空气系统类型 按风量是否恒定可分为：定风量系统、变风量系统 按来源可分为：全新风（直流式）、再循环式（封闭式）、回风式（混合式） 按控制原理可分为：一次回风系统、二次回风系统1.2 全空气系统优点：1）有专门的过滤段，有较强的空气除湿能力和空气过滤能力；2）送风量大，换气充分，空气污染小；3）在春秋过渡季节可实现全新风运行，节约运行能耗；4）空调机置于机房内，运转、维修容易，能进行完全的空气过滤；5 ）产生震动、噪声传播的问题较少；1.3 风机盘管加新风系统优点1）控制灵活，可灵活地调节各房间
3、的温度，根据房间的使用状况确定风机盘 管的启停；2 ）风机盘管机组体型小，占地小，布置和安装方便，也适合用在旧建筑的改 造；3）容易实现系统分区控制，冷热负荷能够按房间朝向，使用目的，使用时间 等把系统分割为若干区域系统，实施分区控制；总之，全空气系统一般用于厂房或者超市仓库等，是集中式空调系统。风机 盘管加新风系统就一般用于酒店公寓等民营建筑中。2. 一次回风系统或二次回风系统的原理和区别图1 是夏季空调送风过程在焓湿图上的表示，为一次回风混合送风状态。全 空气空调在夏季运行时，从室外引进的新风W与室内的回风N相混合H,然后送 入空调机组，表冷器对空气进行减焓减湿处理直到机器露点L,并加热到
4、S再作 为送风送入室内来消除余热和余湿。图2为二次回风系统，从室外引进的新风W与室内的回风N相混合到C，也 是由表冷器进行减焓减湿处理到露点温度L,然后与二次回风混合到状态点0进 行送风，逐步消除余湿余热。当夏季可直接采用露点送风时，用一次回风空调系统既节能又控制简单。因 此一次回风空调系统一般用于温湿度精度要求较低或无精度要求的工艺性空调或 舒适性空调。二次回风系统夏季可节省再热量，通常应用在室内温度场所要求均 匀，送风温差较小、风量较大而又不采用再热器的空调系统中，如恒温恒湿的工 业生产车间、洁净度要求更高的净化车间等。二次回风系统的节能效果比较明显，根据空调机组使用特点，合理选择；对 初
5、始投资增加不多的情况下，而机组运行时间较长的，选用二次回风系统以发挥 其节能优势，而对初投资增加较多，或需要机组运行简单可靠的、使用时间较短 的使用一次回风系统。3. 二次回风系统的控制原理3.1 湿空气焓值计算公式：i=1.01t+ （2500+1.84t ）d 或 i=（1.01+1.84d）t+2500d （kj/kg 干空气） 1-1式中：t-空气温度C, d -空气的含湿量kg/kg干空气1.01 -干空气的平均定压比热 kj/（kg.K）1.84 -水蒸气的平均定压比热 kj/（kg.K）2500 -0C时水的汽化潜热kj/kg由上式可以看出：（1.01+1.84d） t是随温度变
6、化的热量，即显热；而2500d 则是0C时dkg水的汽化潜热，它仅随含湿量而变化，与温度无关，即是潜热。3.2 空调系统的运行需求主要考虑制冷，二次回风系统的运行工况根据制冷机 是否需要开启，分为过渡季工况和空调季工况。3.2.1 过渡季工况控制策略过渡季节不需要开启制冷机，仅靠新风去除室内的冷负荷，一般工程上根据 室外空气焓值低于室内设计点的焓值来确定，并以最大新风量运行，仅仅根据室 外参数来控制冷冻水比例积分二通阀、一次回风阀、二次回风阀的开度在某些时 段不能满足热舒适的要求，而另一些时段风量过大，也不节能。所以我们要应细 化控制策略，通过闭环反馈控制来满足热舒适的节能要求。1）新风不足以
7、去除室内的冷负荷，造成室内空气焓值高于设计值，应按空调 工况运行，开启制冷机，增大控制冷冻水比例积分二通阀开度。2）新风温度低于设计送风温度，影响了舒适，应采用新风回风混合的方式运 行，送风量是变化的，需要相应调节风机频率，节省风机电耗。此种情况一般都 会在某时段发生。3）新风温度虽高于设计送风温度，但焓值低于室内焓值。由 1-1 可知，新风 的潜热比较小，相对湿度较低，应开启加湿器对新风进行加湿处理。4）室外温度偏低，最小新风量情况下，室内空气焓值仍低于设计值，需要加 热新风，即由过渡季工况转为采暖工况。二次回风系统过渡季运行时，排风量一般需加大，因此需要设置足够的机械 排风或可开启的门窗，
8、否则将无法实现全新风运行。3.2.2 空调工况控制策略空调工况下制冷机运行，室内热扰在变化，热湿比也同时发生变化，原来的 送风温度和送风量不能和房间负荷匹配，必然导致室内状态偏离设计值。另一方 面由于新风状态发生变化，将引起送风状态变化，也将导致室内状态点偏离设计 值。应及时调节制冷量和送风量以适应，空调运行工况下的控制必须根据室内状 态、送风温度的反馈，采用闭环反馈控制。控制设计遵循“以回风焓值控制回水管比例积分二通阀开度，以送风温度控制二次回风量”的思路。1 ）新风与一次回风的总风量不变，新风量满足室内人员、局部排风量和正压 需求，一般是根据一次回风的C02浓度调节新风量，一次回风也相应调
9、节；2）供冷量和室内空调负荷要匹配，室内空调负荷变化时，根据一次回风的焓 值确定热湿比，从而调节冷冻水流量，使机器露点L点发生相应的变化；3）送风温度不变，机器露点L点变化时，调节二次回风量；4）根据送风量，调节风机运行频率。4. 节能潜力分析4.1 节省再热能耗 若采用一次回风系统，空气处理至机器露点后，为满足送风温差需经再热至送风状态点。表冷器除承担室内冷负荷和新风负荷外，应额外处理这部份热量以 免再热量影响室内设计参数。二次回风系统较一次回风加再热系统节电量，约占 全年空调总能耗的 20%。4.2 节省风机能耗 二次回风系统属于变风量定温差系统，当部分负荷时，送风量相应减少，若采用变频风
10、机，节能量相当可观。根据风机的相似律，当实际运行的转速r与额 定转速rm不同时，其实际功率N与额定功率Nm之间的关系为：空调季节部分负荷下，耗电量减小节电 70左右。5 结论 随着社会的不断发展，全空气空调系统在我们的日常生活中得到广泛的应用 特别是二次回风系统，其节能效果更加明显，但控制难度更高，所有我们要了解 二次回风系统的原理，更好地对其进行控制，以达到更好的节能效果。参考文献：1 陆耀庆，实用空调设计手册.中国建筑工程出版社， 2008.5.1.2 周谟仁，流体力学泵与风机（第二版） .中国建筑工程出版社 19853 撒世忠，周宇强，鲍梁，张明，周家斌，赵劲松.空调系统空气净化器的设计安装与运行管理J.制冷空调与电力机械，2009，03： 66-68+65.
