节能新式恒温恒湿空调系统简介

 
 
 
几十年来，在我国工业上的恒温恒湿类空调工程以及凡是对湿度有控制要求的空调工程中，为了控制室内相对湿度，总不得不用再热的处理方法，这几乎已成了机械工业、电子工业、医药工业等有关工程设计数十年的不变规律。可是这种再热形成的冷热抵消现象所引起的能耗是十分惊人的。因为，为了控制相对湿度，历来一贯的做法都是先把大量空气(新风和回风)的温度一直降低到必要的露点温度以下，以除去其中的水分，然后再行加热升温，才能保持室内一定的相对湿度。鉴于这种情况，近年来关于恒温恒湿空调系统的节能问题逐渐成为大家研究的重点，人们希望可以找到一种合理的空气处理方式，从而达到节能的目的。
一、新式恒温恒湿空调系统
因为绝大多数恒温恒湿房间内产湿量很少，在夏季，回风中含有的多余的湿量很少，影响和干扰室内相对湿度的主要因素乃是新风空气。如果对新风空气进行集中专门处理，以除去新风空气中可能带入室内的多余湿量，将其与回风混合，再将混合风进行降温到送风状态点，送入房间。这样的空气处理方式从逻辑上说自是合乎情理的，只要把住干扰室内相对湿度的这一关口，那么室内相对湿度的保持便是事半功倍了。在冬季依然用普通恒温恒湿空调系统冬季的模式。具体结构如下图：
空调结构说明：在传统恒温恒湿空调结构的基础上，将表冷器一分为二，一部分放置在新风入口段，对新风进行集中降温除湿处理，一部分放在原处，还处于新、回风混合段。
二、新式恒温恒湿空调工艺的实现与能耗分析
此种结构在夏季将新风与回风单独分开进行处理，将空调的湿负荷完全由新风处理负担，混合风只承担室内冷负荷。夏季模式工况空气处理过程见下图：从上面的能耗分析可知，相比传统空调机组结构，新式恒温恒湿空调机组既节省了冷量，又节省了热量，节省的冷量大小等于节省的热量，其大小为G(i o—i L)。由此可见，前者的再热量在数值上与多消耗的冷量相等。其作用纯粹在于抵消多消耗的冷量。另外，随着处理风量G的增大，能量的浪费量也越大。而这又正是恒温恒湿类空调，特别是洁净室空调工程为求得良好的气流组织或一定的洁净度而不得不加大换气次数所必然会带来的后果。如果采用传统的空调结构系统，即新、回风混合后除湿，由于新风湿度相比回风湿度很高，新风需要除湿量也很大，会迫使回风也降温到混合露点温度下参与除湿，再用二次加热量来补偿，能源浪费十分明显。冬季模式工况和过渡季节模式工况时，其空气处理过程与传统的空调结构空气处理过程一样，因此能耗一样。
三、自动控制的实现
下面仅对夏季模式分析自动控制的实现。
(1)相对湿度的控制。用新风表冷器冷却减湿实现定露点温度的控制，从而在一定范围内维持室内相对湿度。其空气处理过程对应图4．3中从W到L的冷却减湿过程。反馈控制系统框图如下：
 


 
 
 
(2)空调房间温度的控制。用混合风表冷器来承担部分冷量，从而实现对室温的控制。其空气处理过程对应于图4．3从C到O的干冷却过程。反馈控制系统框图如下：
 



 
 
干扰l为在控制新风表冷器后湿空气露点温度过程中，表冷器处理新风附带产生的温度扰量。干扰2为室外热量通过围护结构传给室内产生冷负荷扰量和室内热源直接将热量散出形成的冷负荷扰量。
四、可行性分析
这种新式恒温恒湿空调结构的特点是将新风先冷却去湿，再混合。这样做的目的是尽量使除湿和冷却分开进行，在除湿过程中，新风表冷器始终在湿工况下运行，混合风表冷器尽量在干工况下运行。当新风除湿满足不了要求时，才使混合风表冷器在湿工况下运行，承担部分除湿任务，在这种情况下，要相应的启动加热器，二次加热达到送风状态点。
在湿热地区空调控制区域为干环境的恒温恒湿空调系统，室内湿负荷较小，除湿的任务主要是对新风进行除湿。这样，新风表冷器在承担新风湿负荷的同时，很多情况下可以承担全部室内湿负荷，即空调系统很多情况下可以在图4．2所示的夏季模式工况下运行。新式恒温恒湿空调系统的优点如下：
(1)可免除再热之需，从而可消除冷热抵消现象，大大节约能源。
(2)由于新风机组中的风机是按房间内的排风量和必要的新风补给量经计算确定的新风量而选用的，所以，它的运行可起到“计量泵”的作用，可确保系统和房间得到所需的新风量。
(3)由于新风机组的运行和必要新风量的确保，室内的正压可有效地建立。这对防止室外污染空气或潮湿空气的进入和因室内外水蒸汽分压力差引起的渗透起到有效的阻滞作用。
(4)可有效地防止室内相对湿度受到室外空气湿度波动，特别是下雨天气和黄梅期的影响。而这一新式恒温恒湿空调系统也存在缺点，如下：
(1)由于增加了一个表冷器，因此增加了初投资，同时也使空气处理过程变得复杂，使运行管理和自动控制设备趋于复杂。
(2)可以免除再热的这一法在空调对象的一种情况下可能会变得无效。这主要是指当空调对象房间内的排风量大到一定程度，新回风量比例增大达到某一极限，以致经新风机组处理后的低温空气与回风混合后的状态低于必要的送风温度，则室内的温湿度控制便可能会失调。
三上述关于恒温恒湿类空调工程采用新的处理方法可免除再热之需，这一点在一般情况下是不会有何问题的。这里所谓的一般情况是指空调对象房间内没有显著的湿负荷产生，也即室内负荷的热湿比近于无穷大。这一点其实对于绝大多数恒温恒湿类和对相对湿度有一定控制要求的空调对象房间而言本属常规，并无任何特殊性可言。因为按照常理，凡是对相对湿度有控制要求的房间内一般也是不会有产湿设备和产湿负荷的
若夏季空气处理过程采用一般的二次回风系统，新风与一次回风混合后，经表冷器冷却到“机器露点"，再与二次回风混合，代替二次加热，减少在同一空调系统中同时加热和冷却，具有节能的效果。但当新风量相对一次回风较少，同时室内产湿量很少时，将一次回风和新风混合后进行降温减湿处理，必然将混合风温度降到很低，和二次回风混合后，还要进行加热处理。而且二次回风系统增加了一个风道，在控制方面也比较复杂。这种情况下，本文所给的新式恒温恒湿空调结构就具有优势。
由于计算机技术、通讯技术和自控技术在空调系统上的广泛应用，使得空调自动化技术水平不断提高，为空调系统的复杂控制创造了更好的条件。文中提出的新式恒温恒湿空调结构的自动控制完全有可能实现。新式恒温恒湿空调结构虽然增加了系统的初投资，但是可以降低运行费用。因此，在一些合适的场合，有可能得到应用。//www.auto-fm.com