低溫送風(fēng)獨立新風(fēng)系統(tǒng)

低溫送風(fēng)獨立新風(fēng)系統(tǒng)(CDOAS)的能耗分析——全新風(fēng)CDOAS摘要：簡述了低溫送風(fēng)獨立新風(fēng)系統(tǒng)（CDOAS）的組成，提出了一個用于整個建筑空調(diào)制冷系統(tǒng)能耗高低比較的指標(biāo)——冷耗率，通過對全新風(fēng)CDOAS和常溫全空氣系統(tǒng)的冷耗率進行分析比較表明：全新風(fēng)CDOAS冷耗率較低，它的應(yīng)用有利于節(jié)約能耗，具有廣闊的發(fā)展前景。關(guān)鍵字：低溫送風(fēng)獨立新風(fēng)系統(tǒng)（CDOAS）全新風(fēng)CDOAS常溫全空氣系統(tǒng)冷耗率節(jié)能1引言美國的炭疽病毒事件、全球SARS疫情和禽流感疫情的不斷出現(xiàn)使空調(diào)系統(tǒng)的安全性變得突出重要，獨立新風(fēng)系統(tǒng)（dedicatedoutdoorairsystem，以下簡稱DOAS）開始重新受到國際暖通空調(diào)界的重視，低溫送風(fēng)獨立新風(fēng)系統(tǒng)（coldairdistributiondedicatedoutdoorairsystem，以下簡稱CDOAS）被美國能源部認為是最具節(jié)能潛力的技術(shù)之一[1]。CDOAS是傳統(tǒng)空調(diào)技術(shù)的全新組合，其突出的特點是：空調(diào)系統(tǒng)無回風(fēng)、低溫送風(fēng)、送排風(fēng)采用間接熱回收裝置[2]、室內(nèi)末端裝置無凝結(jié)水產(chǎn)生。根據(jù)新風(fēng)負擔(dān)室內(nèi)負荷的不同，CDOAS可分為全新風(fēng)CDOAS（新風(fēng)負擔(dān)全部室內(nèi)負荷）、新風(fēng)-水CDOAS和新風(fēng)-冷劑CDOAS（新風(fēng)負擔(dān)全部室內(nèi)潛熱負荷，甚至更多的顯熱負荷，室內(nèi)末端設(shè)備負擔(dān)剩余負荷）。全新風(fēng)CDOAS與常溫全空氣系統(tǒng)相比具有：空氣品質(zhì)好（無回風(fēng)污染）、安全、風(fēng)道斷面尺寸小、節(jié)約建筑空間、空調(diào)房間無凝水等優(yōu)點。但就目前來講全新風(fēng)CDOAS在我國尚未廣泛推廣應(yīng)用，仍然是一項有待深入研究和探討的新技術(shù)，有很多課題尚需解決，分析全新風(fēng)CDOAS的能量消耗狀況對工程設(shè)計人員的實際應(yīng)用具有重要的借鑒意義。2全新風(fēng)CDOAS的主要組成全新風(fēng)CDOAS主要由低溫冷源（提供不高于4℃的冷凍水）、新風(fēng)機組（送風(fēng)溫度不高于7℃）、風(fēng)道、誘導(dǎo)風(fēng)口、空調(diào)房間和新、排風(fēng)熱回收裝置等組成。3全新風(fēng)CDOAS與常溫全空氣系統(tǒng)的能耗分析比較對于制冷系統(tǒng)的能耗比較，常用的指標(biāo)有當(dāng)量熱力系數(shù)[5]和一次能源利用率等，這些指標(biāo)的共同含義是單位一次燃料所制取的冷量（或熱量），但這些指標(biāo)并不能全面反映空調(diào)系統(tǒng)末端的能耗狀況，因為即便是某種制冷方式當(dāng)量熱力系數(shù)較高，即單位一次燃料所制取的冷量較大，但究竟這些冷量用于負擔(dān)多少空調(diào)房間冷負荷，并沒有體現(xiàn)出來，需要引入一個指標(biāo)用于比較整個建筑空調(diào)制冷系統(tǒng)能耗的高低。筆者將這一指標(biāo)定義為冷耗率（CoolingLoadandPrimaryEnergyConsumptionRatio,以下簡稱CECR），即：空調(diào)房間單位冷負荷所消耗的一次能源。當(dāng)空調(diào)制冷系統(tǒng)確定后，空調(diào)房間冷負荷即為定值，在滿足工藝及舒適要求的條件下，整個系統(tǒng)的冷耗率越低，越有利于節(jié)能。本文從整個建筑空調(diào)制冷系統(tǒng)的總能耗角度出發(fā)，通過對全新風(fēng)CDOAS和常溫全空氣系統(tǒng)（供給7℃的冷凍水）的冷耗率進行比較，分析全新風(fēng)CDOAS的節(jié)能優(yōu)勢。為便于比較，各系統(tǒng)均采用相同的室內(nèi)冷負荷QL，直接采用露點送風(fēng)，不考慮風(fēng)機溫升和再熱。3.1全空氣系統(tǒng)的空氣處理流程：對于全空氣系統(tǒng)，常見的有：混合式系統(tǒng)和全新風(fēng)系統(tǒng)，而全新風(fēng)系統(tǒng)又分為常溫全新風(fēng)系統(tǒng)和低溫全新風(fēng)系統(tǒng)（CDOAS）。全空氣系統(tǒng)夏季空氣處理流程的i-d圖示見圖2，空氣處理過程為：其中：N為空調(diào)房間室內(nèi)狀態(tài)點，W為夏季空調(diào)室外狀態(tài)點，C為室外新風(fēng)和室內(nèi)排風(fēng)進行全熱回收后的狀態(tài)點，L為機器露點，ε為空調(diào)房間的熱濕比。對于C點：當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)為混合式系統(tǒng)時，C點為夏季室外新風(fēng)和部分室內(nèi)排風(fēng)進行直接混合、全熱回收后的狀態(tài)點，能量的回收為新、排風(fēng)直接混合，全熱回收效率η的大小取決于系統(tǒng)的混合新風(fēng)比m，滿足公式：η=1-m，新風(fēng)比m越小（但m≮10%），η越高；而當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)為全新風(fēng)系統(tǒng)時，C點為夏季室外新風(fēng)和室內(nèi)排風(fēng)進行間接全熱回收后的狀態(tài)點，全熱回收效率為η，η與熱回收裝置的結(jié)構(gòu)、換熱材質(zhì)和對流換熱強度等因素有關(guān)。對于L點：當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)采用常溫送風(fēng)時，L點的溫度一般在10.5～17℃之間（冷凍水供水溫度為7℃）；而當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)采用低溫送風(fēng)時，L點的溫度一般在5～7℃（冷凍水供水溫度低于4℃）?？?.2馳悼全新銹風(fēng)犯CDOA旱S似與常溫全空氣爭系統(tǒng)的能耗分頁析比較：雖野摟寄全空氣系統(tǒng)的跑主要耗能設(shè)備疼及其能耗計算譜的一般數(shù)學(xué)模桐型：沫（棚1書）空調(diào)房間的公冷負荷為：朽kW答空調(diào)房間的送旺風(fēng)量為：玻咱㎏滑/s扒（叛2斥）風(fēng)機的送風(fēng)秀量為：們殼㎏翠/s孫風(fēng)機的耗功率耗為：耍k藏W疤（潛3-席1林）分（馳3幅）制冷機的制賄冷量為：諸kW斯制冷機的耗功元率為：館k歌W罩（民3-宋2寨）孕C迷點的焓值為礙：判kJ/k像g獵（夢3-遲3滅）銷（矛4砍）冷凍水泵的捏流量為：定怎㎏窄/s描冷凍水泵的耗蒼功率為：剪kW栗侮（桐3-光4州）遼（澇5跨）制冷機的冷勁凝熱為：杠kW良冷卻水泵的流鬼量為：帖或㎏技/s剝冷卻水泵的耗聾功率為：充kW冊悲（卵3-枝5但）畏（畏6暫）全空氣系統(tǒng)紙的冷耗率為：撒，其中：退kW梢整個系統(tǒng)的總妨耗功率為：名kW晉則有整個系統(tǒng)保的義CEC厲R林為：汗（叛3-吃6握）度將式鋤（胃3-刻1港）、赴（刮3-悶2諷）、磁（喝3-單3今）、店（灑3-森4級）、況（暮3-樸5頂）代入福（怪3-址6注）得：（3-7）困其中玻：莖Q嫂L痛為空調(diào)房間的倆冷負荷票，帳k猴W飄；丘G本為空調(diào)房間的斥送風(fēng)量錦（消G婆’喬為風(fēng)機風(fēng)量）奮，字㎏麗/謠s具；站P馬為風(fēng)機的全壓總，壇kP灰a錢；脆H遭1晴、快H己2載分別為冷凍水雷泵和冷卻水泵維的揚程感，燙kPa今便；苦E培為整個空調(diào)制指冷系統(tǒng)所消耗榨的一次能源企，挨k浴W錦；圣i矩C欄、樸i轎L罷、注i圣N階分別陰為待C盟、鐮L太、演N鄰點的焓值雷，估kJ/k烘g婆；綠co提p醫(yī)為制冷機的性筆能系數(shù)?。还鳓汛?崗為空氣的密度覽，寒kg/m扮3牙；只ρ朽2槳為水的密度蠶，污kg/m宴3誦；請η現(xiàn)為送、排風(fēng)的膠全熱回收效率炮；市η免1疫為風(fēng)機的全壓療效率傘；漫η慕2敢為冷凍水泵的朋全壓效率鉛；望η個3懼為冷卻水泵的戶全壓效率拳；雄η師d希為電網(wǎng)的供電欲效率液；脫c層為水的質(zhì)量比期熱飽，免kJ/kg階·跪℃闖；息Δ瓶t禿1峽擱和亮Δ良t作2住分別為冷凍水算和冷卻水系統(tǒng)訓(xùn)的供回水溫差衡。以上計算均走忽略管網(wǎng)的冷頑量損失。勿括液結(jié)合實例對全狹新槐風(fēng)突CDOA柜S陳與常溫全空氣配系統(tǒng)進行能耗竄分析：桶表代1擺：扎愧N諸和塊W碌點的參數(shù)值證狀態(tài)點僅溫度謎(孝℃脫)民相對濕疲度拿(忌%)蝶濕球溫絮度棕(遠℃向)膝焓桶(泥kJ/kg)時含濕量爐(g/k匹g爐干釋)速N染點摟25般50捉17.8泛50.3憲9.8狹W紫點鍋35甩60般28木89.7輝21.3褲當(dāng)空調(diào)對象確戲定后，空調(diào)系趟統(tǒng)胃的蹈Q記L幼、室內(nèi)狀態(tài)泉點雀N努和夏季空調(diào)室瓜外狀態(tài)裙點們W飯的各參數(shù)值即帆為已知值。凱【低例坡1貢】：妻取場P=1.4k安P罷a沸，廊H桑1寨=240k王P濤a灰，尖H簽2稱=320k個P舅a烘，才η討1約=90控%掩，念η唐2碧=90佩%斥，柿η紹3插=90優(yōu)%埋，悼η賄d畏=34浩%原，巨Δ突t廢1偽=哀5棵℃大，離Δ屢t蜂2省=枝5何℃巷，附ρ膛1忠=后1.2kg住/m舞3蠻，瑞ρ遵2極=像1000k菊g詳/m掙3寒，霜c=4.19本kJ/kg砍·刮℃巴,穴N暈和鋼W薦點的參數(shù)值見科表蘭1畜。浸將上述各數(shù)值訴代入式閥（們3-撥7窩）得：偷恒（澤3-鳴8避）菊通常制冷機裝的遷CO憶P訴隨其蒸發(fā)溫度訊的降低而降低碌，當(dāng)冷卻水進滲口溫度為饑3泳2撥℃訪時，螺桿式制愛冷機反的只CO壩P引隨蒸發(fā)溫度變撈化趨勢見鏈圖擔(dān)3即[6]零。由于蒸發(fā)器瓜和表冷器等設(shè)血備為間接換熱飛，制冷劑、冷沿凍水和送風(fēng)露姓點之間有溫差盤存在，現(xiàn)取送必風(fēng)露點溫度與品制冷機蒸發(fā)溫倦度的差值為悼8暑℃蒙。對于露點溫吸度彈t污L叫<腸10.持5絡(luò)℃島（制冷機蒸發(fā)滾溫度低于望2.衡5要℃堡）的系統(tǒng)，制閘冷甩機液CO逐P詳按腥圖愉3蛙取值；對窩于桂t刺L畢≥匪10.誦5始℃井（制冷機蒸發(fā)干溫度為吊2.阻5浴℃拴）的常溫送風(fēng)挑空調(diào)系統(tǒng)，取交制冷箱機濤COP=4.辮4梢8傳；各露點溫外度蛇t難L劍（伍Φ鏡=95贊%豈）和與之相對過應(yīng)的焓值見罵表堤2方。那么給定一按個蒸發(fā)溫陸度逐t歉0同，就對應(yīng)一章個估CO在P袋，同時也對應(yīng)使一缺個性t哈L倘（輝即佩i呀L跨）石，興η騾分別弟取立50終%跡、鑰60跪%然、描70蟲%飼和犧80驕%廈，根據(jù)式猶（更3-懲8孟）全空氣系統(tǒng)溉的盒CEC壯R癥隨送風(fēng)露點溫赴度婦t至L設(shè)變化的曲線見警圖少4喝。羞表筑2擋：送風(fēng)露點溫泡度融（版Φ癥=95奴%蛛）和與之相對至應(yīng)的焓反值寨哪t騰L圈（在℃遲）效0追1執(zhí)2拔3宿4棄5嘉6作7釘8腰i被L控（互kJ/k椅g貞）胖9.0劃10.5擠12.5臣14.0猛16.0枕18.0匆20.0拐22.0浪24.0危t豪L抖（萌℃炊）記9艷10灑11敲12裳13忽14灘15治16肝17濤i溝L不（宰kJ/k碼g豐）象26.0揉28.0注30.5靠33.0奪35.0悶38.0傷40.5探43.5真46.0分析：擱（功1塔）對于全空氣將系統(tǒng)：全熱回寇收效率搶為厲η圈的全新風(fēng)系統(tǒng)耽和新風(fēng)比滿趣足堤m=1諸-島η呼的混合式系統(tǒng)壯的冷耗谷率億CEC僻R出隨露點溫坦度搖t呢L彼變化的曲線重技合，即錄在晃Q極L頭和陵t薪L太相同時，它們晨的漿CEC助R鏡相同，一次能瓦源消耗相同。立（認2迅）對于全空氣恐系統(tǒng)：在全熱叢回收效租率堤η仙一定時，睛當(dāng)逮t木L劃>僵7岔℃住時，系統(tǒng)的冷辨耗語率朝CEC毯R溝隨其機器露點據(jù)溫錄度塵t策L柴的降低而減小萄，系統(tǒng)能耗逐盈漸減?。徽摦?dāng)敞t趣L害<須5浸℃乒時，系統(tǒng)扶的周CEC鏟R猶隨其機器露點嗽溫該度訪t忌L壞的降低而出現(xiàn)衣增大的趨勢，趣系統(tǒng)能耗開始糞增大；浴當(dāng)逗t邊L猴=歉5跡～屬7蘇℃翅，系統(tǒng)紡的擠CEC嫁R緩處于最小值區(qū)尸間。說明：全屯空氣系統(tǒng)采用箭低溫送風(fēng)飽（田t精L薯=慰5筍～鵲7的℃黑）比采用常溫雖送風(fēng)詞（海t跡L言≥痕10.栗5偷℃指）或更低的露啄點溫度送風(fēng)逗（朱t米L太<顧5昨℃艙）都節(jié)能。通（湊3蓄）對于全新誼風(fēng)發(fā)CDOA犧S塔：全熱回收效往率菜為高η豈的全新裕風(fēng)債CDOA疾S摩采犧用潤5也～優(yōu)7喬℃乒的露點溫度送創(chuàng)風(fēng)比新風(fēng)拳比慧m=1駱-花η攀的混合式系統(tǒng)江和全熱回收效索率敵為盡η晨的全新風(fēng)系統(tǒng)廈采用常溫送風(fēng)硬節(jié)能，能耗節(jié)各約的多少取決坑于兩個參比的貞露點溫度。比設(shè)如：在【詠例削1醉】的室內(nèi)和室餅外狀態(tài)點下，走對于全新販風(fēng)四CDOA侮S茂和常溫全空氣榜系統(tǒng)，踢當(dāng)蒙η丑=70辰%傷（饅或歪m=30編%震）時，干用槐t昨L甲=袋6廉℃障時露的勵CEC畫R播與姨t裳L覽=甜1我1抽℃另時倘的叉CEC緊R撒相比，全新弦風(fēng)堂CDOA平S福可雖節(jié)亭4.5盡%譜的能耗，而芒與痕t夠L貞=敵1障5笑℃輩時牛的在CEC李R僵相比則可節(jié)約屯的蠅35.2互%翼的能耗；采用蓬其它露點溫度喪比較，節(jié)約能逝耗的幅度甚至終會更高。井（烤4榴）對于全新巾風(fēng)群CDOA狠S第：在相同陣的松t形L鏡下，所采用熱雀回收裝置的全廣熱回收效咬率倆η慕越高，系統(tǒng)央的醬CEC遼R念越小，越節(jié)能肅。比如：在【進例弊1驕】的室內(nèi)和室院外狀態(tài)點下，趟當(dāng)朵t渾L禿=澆6恰℃碼時紋，遇η易為爪80售%光和漂η頭為蠟50博%刪時的冷耗率相按比可節(jié)約能幣耗柏21.5劣%娘。乖（犧5棍）對于全新跨風(fēng)墾CDOA鋤S孔：任意兩工況介的冷耗率相比翻，其能耗的高恢低主要與其采轉(zhuǎn)用制冷機未的首CO哈P殿、送風(fēng)的露點階溫盾度軌t畏L撥和熱回收裝置協(xié)的全熱回收效裁率靈η劈等因素有關(guān)。4結(jié)論瓶（祖1片）對于整個空家調(diào)制冷系統(tǒng)，循冷耗率是全面隊評價其系統(tǒng)能盡耗高低的較合茂適的指標(biāo)。域（香2景）對于全空氣箏系統(tǒng)，當(dāng)全熱糖回收效率一定易時，無論是全持新風(fēng)系統(tǒng)還是彈混合式系統(tǒng)采繩用低溫送風(fēng)都畫比常溫送風(fēng)節(jié)叫能，低溫送風(fēng)茶的應(yīng)用是今后池全空氣系統(tǒng)的角發(fā)展方向。陸（判3浩）對于全空氣茫系統(tǒng)，低溫送塑風(fēng)可實現(xiàn)節(jié)能嗓，但并不是送我風(fēng)露點溫度越愉低越節(jié)能，低咐于乓5謠℃擔(dān)的露點溫度會定因制冷機有的喂CO炎P著的減小而使得污系統(tǒng)的冷耗率團開始增大，所鳥以送風(fēng)露點溫記度控制聰在蓄5疫～亦7騙℃狂較為適宜。徒（箱4漆）對于全新郊風(fēng)役CDOA什S負，在相同的送濟風(fēng)露點溫度下緊，全熱回收裝充置的效率是決畢定其能耗高低部的主要因素，撫開發(fā)、研制和賺使用高效的間濤接熱回收裝置跪?qū)θ潞Y風(fēng)慰CDOA數(shù)S講的節(jié)能非常重牧要。璃（添5拳）對于全新挽風(fēng)碌CDOA領(lǐng)S瞞，由于有較低京的能耗和較安降全、優(yōu)質(zhì)的室潤內(nèi)空氣品質(zhì)，型是替代常溫送悟風(fēng)混合式系統(tǒng)達的較好選擇，升具有廣闊的發(fā)天展前景。參考文獻：掌（震1賄）條JamesB歌rodric每k.Ene炮rgyco聲nsumpt坑ionch依aracte紋ristic嬸sofc剛ommerc奮ialbu堵ilding拘HVACs符ystems訂.Volum膠e愉申Ⅲ陸：綿energy籃savin匙gspot桑ential馳.DO扶E回，總Jul跳y抓，吼2002俗（障2種）殷平隱等郊.摩獨立新風(fēng)系統(tǒng)帳（剛DOA懇S抵）研究盈（奮1虎）：綜難述排.紹暖通空調(diào)幟，集200怕3程（泡3施3月）裂，佛44-49端（嘴3罩）殷平輸?shù)容v.膠獨立新風(fēng)系統(tǒng)