新風(fēng)系統(tǒng)的控制與風(fēng)量計(jì)算
一、新風(fēng)機(jī)組定義與控制
新風(fēng)機(jī)組是提供新鮮空氣的一種空氣調(diào)節(jié)設(shè)備。功能上按使用環(huán)境的要求可以達(dá)到恒溫恒濕或者單純提供新鮮空氣。工作原理是在室外抽取新鮮的空氣經(jīng)過(guò)除塵、除濕(或加濕)、降溫(或升溫)等處理后通過(guò)風(fēng)機(jī)送到室內(nèi),在進(jìn)入室內(nèi)空間時(shí)替換室內(nèi)原有的空氣。當(dāng)然以上所提到的功能得根據(jù)使用環(huán)境的需求來(lái)定,功能越齊全造價(jià)越高。
定義
為保障室內(nèi)空氣品質(zhì),為室內(nèi)空間配備集中新風(fēng)系統(tǒng),而供應(yīng)新風(fēng)并對(duì)新風(fēng)進(jìn)行處理的主機(jī)則稱(chēng)為新風(fēng)機(jī)組。
二:新風(fēng)機(jī)組的控制
新風(fēng)機(jī)組控制包括:送風(fēng)溫度控制、送風(fēng)相對(duì)濕度控制、防凍控制、CO2濃度控制以及各種聯(lián)鎖內(nèi)容。如果新風(fēng)機(jī)組要考慮承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷(如直流式機(jī)組),則還要控制室內(nèi)溫度(或室內(nèi)相對(duì)濕度)。
1.送風(fēng)溫度控制
送風(fēng)溫度控制即是指定出風(fēng)溫度控制,其適用條件通常是該新風(fēng)機(jī)組是以滿足室內(nèi)衛(wèi)生要求而不是負(fù)擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷來(lái)使用的。因此,在整個(gè)控制時(shí)間內(nèi),其送風(fēng)溫度以保持恒定值為原則。由于冬、夏季對(duì)室內(nèi)要求不同,因此冬、夏季送風(fēng)溫度應(yīng)有不同的要求。也即是說(shuō),新風(fēng)機(jī)組定送風(fēng)溫度控制時(shí),全年有兩個(gè)控制值——冬季控制值和夏季控制值,因此必須考慮控制器冬、夏工況的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。
送風(fēng)溫度控制時(shí),通常是夏季控制冷盤(pán)管水量,冬季控制熱盤(pán)管水量或蒸汽盤(pán)管的蒸汽流量。為了管理方便,溫度傳感器一般設(shè)于該機(jī)組所在機(jī)房?jī)?nèi)的送風(fēng)管上。
2.室內(nèi)溫度控制
對(duì)于一些直流式系統(tǒng),新風(fēng)不僅能使環(huán)境滿足衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn),而且還可承擔(dān)全部室內(nèi)負(fù)荷。由于室內(nèi)負(fù)荷是變化的,這時(shí)采用控制送風(fēng)溫度的方式必然不能滿足室內(nèi)要求(有可能過(guò)熱或過(guò)冷)。因此必須對(duì)使用地點(diǎn)的溫度進(jìn)行控制。由此可知,這時(shí)必須把溫感器設(shè)于被控房間的典型區(qū)域。由于直流系統(tǒng)通常設(shè)有排風(fēng)系統(tǒng),溫感器設(shè)于排風(fēng)管道并考慮一定的修正也是一種可行的辦法。
除直流式系統(tǒng)外,新風(fēng)機(jī)組通常是與風(fēng)機(jī)盤(pán)管一起使用的。在一些工程中,由于考慮種種原因(如風(fēng)機(jī)盤(pán)管的除濕能力限制等),新風(fēng)機(jī)組在設(shè)計(jì)時(shí)承擔(dān)了部分室內(nèi)負(fù)荷,這種做法對(duì)于設(shè)計(jì)狀態(tài)時(shí),新風(fēng)機(jī)組按送風(fēng)溫度控制是不存在問(wèn)題的。但當(dāng)室外氣候變化而使得室內(nèi)達(dá)到熱平衡時(shí)(如過(guò)渡季的某些時(shí)間),如果繼續(xù)控制送風(fēng)溫度,必然造成房間過(guò)冷(供冷水工況時(shí))或過(guò)熱(供熱水工況時(shí)),這時(shí)應(yīng)采用室內(nèi)溫度控制。因此,這種情況下,從全年運(yùn)行而言,應(yīng)采用送風(fēng)溫度與室內(nèi)溫度的聯(lián)合控制方式。
3.相對(duì)濕度控制
新風(fēng)機(jī)組相對(duì)濕度控制的主要一點(diǎn)是選擇濕度傳感器的設(shè)置位置或者控制參數(shù),這與其加濕源和控制方式有關(guān)。
?。?)蒸汽加濕
對(duì)于要求比較高的場(chǎng)所,應(yīng)根據(jù)被控濕度的要求,自動(dòng)調(diào)整蒸汽加濕量。這一方式要求蒸汽加濕器用間應(yīng)采用調(diào)節(jié)式閥門(mén)(直線特性),調(diào)節(jié)器應(yīng)采用PI型控制器。由于這種方式的穩(wěn)定性較好,濕度傳感器可設(shè)于機(jī)房?jī)?nèi)送風(fēng)管道上。
對(duì)于一般要求的高層民用建筑物而言,也可以采用位式控制方式。這樣可采用位式加濕器(配快開(kāi)型閥門(mén))和位式調(diào)節(jié)器,對(duì)于降低投資是有利的。
采用雙位控制時(shí),由于位式加濕器只有全開(kāi)全關(guān)的功能,濕度傳感器如果還是設(shè)在送風(fēng)管上,一旦加濕器全開(kāi),傳感器立即就會(huì)檢測(cè)出濕度高于設(shè)定值而要求關(guān)閥(因?yàn)橥ǔ_x擇的加濕器的最大加濕量必然高于設(shè)計(jì)要求值);而一旦關(guān)閉,又會(huì)使傳感器立即檢測(cè)出濕度低于設(shè)定值而要求打開(kāi)加濕器,這樣必然造成加濕器閥的振蕩運(yùn)行,動(dòng)作頻繁,使用壽命縮短。顯然,這種現(xiàn)象是由于從加濕器至出風(fēng)管的范圍內(nèi)濕容量過(guò)小造成的。因此,蒸汽加濕器采用位式控制時(shí),濕度傳感器應(yīng)設(shè)于典型房間(區(qū)域)或相對(duì)濕度變化較為平緩的位置,以增大濕容量,防止加濕器閥開(kāi)關(guān)動(dòng)作過(guò)于頻繁而損壞。
(2)高壓噴霧、超聲波加濕及電加濕
這三種都屬于位式加濕方式。因此,其控制手段和傳感器的設(shè)置情況應(yīng)與采用位式方式控制蒸汽加濕的情況相類(lèi)似。即:控制器采用位式,控制加濕器啟停(或開(kāi)關(guān)),濕度傳感器應(yīng)設(shè)于典型房間區(qū)域。
?。?)循環(huán)水噴水加濕
循環(huán)水噴水加濕與高壓噴霧加濕在處理過(guò)程上是有所區(qū)別的。理論上前者屬于等培加濕而后者屬于無(wú)露點(diǎn)加濕。如果采用位式控制器控制噴水泵起停時(shí),則設(shè)置原則與高壓噴霧情況相似。但在一些工程中,噴水泵本身并不做控制而只是與空調(diào)機(jī)組聯(lián)鎖起停,為了控制加濕量,此時(shí)應(yīng)在加濕器前設(shè)置預(yù)熱盤(pán)管,如圖4-41所示,其機(jī)組處理空氣的過(guò)程如圖4-42所示。通過(guò)控制預(yù)熱盤(pán)管的加熱量,保證加濕器后的“機(jī)器露點(diǎn)”tL(L點(diǎn)為dN線與φ=80%~85%的交點(diǎn)),達(dá)到控制相對(duì)濕度的目的。
?。?)二氧化碳(CO2)濃度控制
通常新風(fēng)機(jī)組的最大風(fēng)量是按滿足衛(wèi)生要求而設(shè)計(jì)的(考慮承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷的直流式機(jī)組除外),這時(shí)房間人數(shù)按滿員考慮。在實(shí)際使用過(guò)程中,房間人數(shù)并非總是滿員的,當(dāng)人員數(shù)量不多時(shí),可以減少新風(fēng)量以節(jié)省能源,這種方法特別適合于某些采用新風(fēng)加風(fēng)機(jī)組盤(pán)管系統(tǒng)的辦公建筑物中間隙使用的小型會(huì)議室等場(chǎng)所。
為了保證基本的室內(nèi)空氣品質(zhì),通常采用測(cè)量室內(nèi)CO2濃度的方法來(lái)衡量,如圖4-43所示。各房間均設(shè)CO2濃度控制器,控制其新風(fēng)支管上的電動(dòng)風(fēng)閥的開(kāi)度,同時(shí),為了防止系統(tǒng)內(nèi)靜壓過(guò)高,在總送風(fēng)管上設(shè)置靜壓控制器控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。因此,這樣做不但新風(fēng)冷負(fù)荷減少,而且風(fēng)機(jī)能耗也將下降。
很顯然,這一控制屬于變風(fēng)量控制(關(guān)于變風(fēng)量控制詳見(jiàn)后述)、這種控制方式目前應(yīng)用并不很多,一個(gè)重要原因是CO2濃度控制器產(chǎn)品并不普及(僅有少數(shù)廠家生產(chǎn)),同時(shí),這種控制方式的投資較大,其綜合經(jīng)濟(jì)效益需要進(jìn)行具體分析。
(5)防凍及聯(lián)鎖
在冬季室外設(shè)計(jì)氣溫低于0℃的地區(qū),應(yīng)考慮盤(pán)管的防凍問(wèn)題。除空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中本身應(yīng)采用的預(yù)防措施外,從機(jī)組電氣及控制方面,也應(yīng)采用一定的手段。
a)限制熱盤(pán)管電動(dòng)閥的最小開(kāi)度
在盤(pán)管選擇符合一定要求的情況下,才能限制熱盤(pán)管電動(dòng)閥的最小開(kāi)度。尤其是對(duì)兩管制系統(tǒng)中的冷、熱兩用盤(pán)管更是如此,最小開(kāi)度設(shè)置后應(yīng)能保證盤(pán)管內(nèi)水不結(jié)冰的最小水量Wmin;
b)設(shè)置防凍溫度控制
這是防止運(yùn)行過(guò)程中盤(pán)管凍裂的又一措施。通常可在熱水盤(pán)管出水口(或盤(pán)管回水連箱上)設(shè)一溫度傳感器(控制器),測(cè)量回水溫度。當(dāng)其所測(cè)值低到5℃左右時(shí),防凍控制器動(dòng)作,停止空調(diào)機(jī)組運(yùn)行,同時(shí)開(kāi)大熱水閥。
c)聯(lián)鎖新風(fēng)閥
為防止冷風(fēng)過(guò)量的滲透引起盤(pán)管凍裂,應(yīng)在停止機(jī)組運(yùn)行時(shí),聯(lián)鎖關(guān)閉新風(fēng)閥。當(dāng)機(jī)組起動(dòng)時(shí),則打開(kāi)新風(fēng)閥(通常先打開(kāi)風(fēng)閥、后開(kāi)風(fēng)機(jī)、防止風(fēng)閥壓差過(guò)大無(wú)法開(kāi)啟)。無(wú)論新風(fēng)閥是開(kāi)啟還是關(guān)閉,前述防凍控制器始終都正常工作。
除風(fēng)間外,電動(dòng)水閥、加濕器和噴水泵等與風(fēng)機(jī)都應(yīng)進(jìn)行電氣聯(lián)鎖。在冬季運(yùn)行時(shí),熱水閥應(yīng)優(yōu)先于所有機(jī)組內(nèi)的設(shè)備的起動(dòng)而開(kāi)啟。
二:新風(fēng)量計(jì)算方法
某計(jì)算機(jī)房面積S=65(㎡)凈高h(yuǎn)=3(米),人員n=25(人),若按每人所需新風(fēng)量計(jì)算[取每人所需新風(fēng)量q=30(m3/h)],則總新風(fēng)量Q1=n×q=25×30=750(m3/h);若按房間新風(fēng)換氣次數(shù)計(jì)算[取房間新風(fēng)換氣次數(shù)盤(pán)p=4(次/h)],則新風(fēng)量Q2=p.s.h=4×65×3=780(m3/h);由于Q2>Q1故取Q2作為設(shè)備選項(xiàng)型的依據(jù);結(jié)合產(chǎn)品型號(hào),可選用本公司的HRV-800新風(fēng)熱交換產(chǎn)品或送/排風(fēng)HSF-25-B。
注:房間體積計(jì)算公式:體積=長(zhǎng)×寬×送風(fēng)口以下的高度
應(yīng)選用的新風(fēng)熱交換器臺(tái)數(shù)或送排風(fēng)機(jī)臺(tái)數(shù)=房間體積×要求換風(fēng)次數(shù)/單臺(tái)全熱交換器額定新風(fēng)量;
三、排風(fēng)量=房間體積×排風(fēng)換氣次數(shù)
送風(fēng)量=房間體積×送風(fēng)換氣次數(shù)
有些地方要保持負(fù)壓,如廁所,廚房等;保持正壓的地方最好計(jì)算一下室內(nèi)壓力是好多,以免設(shè)計(jì)大了開(kāi)不了門(mén)
房間最小新風(fēng)量Lw=nRp+Rb*Ab
n-室內(nèi)總?cè)藬?shù),即為人員密度與地面面積之積,人;
Rp-每人最小新風(fēng)量指標(biāo),m3/(h·人);
Rb-每平方米地板所需要最小新風(fēng)量標(biāo)準(zhǔn),m3/(h·m2);
Ab-地板面積,m2.