集中式空调二次回风系统空气的处理方案
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洁净室装修之空调系统空气处理过程1. 一次回风净化空调系统(附图1)洁净室净化空调机组(AHU)集中设置在空调机房,洁净室内的所需的洁净空调用空调机组进行冷却、加热、除湿、加湿、初效过滤和中效过滤,而后用送风机通过送风管送到洁净室的吊顶上方再经高效过滤器过滤后送至室内。
洁净室内的空气由回风口收集后,再由回风管送回到空调机组的回风段,与新风混合再次循环。
一次回风净化空调系统的优点是:空调系统的初投资较低,温湿度处理可靠;缺点是:需要断面很大的送回风管,经过较长距离的输送,容易造成漏风,风管沿程阻力大,占用建筑空间大。
附图12. 二次回风净化空调系统(附图2)为了避免空气冷热处理过程中出现二次加热现象,根据洁净室内温度的需要确定一次回风量(由冷负荷来决定),由总风量减去一次回风量为二次回风风量。
通常计算冷、热负荷所需风量为一次回风风量,洁净所需的风量是总送风量,二次回风风量取其差值。
但根据室内负荷的变化,通过自控可进行一、二次回风风量比例调节,总送风量保持不变。
优缺点和一次回风系统相同,但二次回风系统更节能。
附图23. 全新风洁净空调系统(直流系统)(附图3)由于生产工艺过程产生对人员和产品造成不利影响的气体,因为反复循环导致浓度不断加大,所以不采用回风;和甲乙类火灾危险等级的建筑;还有一种情况就是,工艺排风风量大于热湿负荷所需的风量和保证洁净度所需的风量。
直流系统是在上述三种情况下才采用的洁净空调系统。
其缺点是:能耗极大,而且大温差、大湿度差空气处理很困难。
附图34. 新风空调机组(MAU)+洁净空气循环机组机(RAU) (附图4)这种空气处理方案往往用于多个洁净室组成的洁净生产车间,而且各洁净室的热湿负荷量相差较大,温湿度和洁净度的要求不同。
一般情况是新风空调箱设置在专用的空调机房内,循环空调机组设置在吊顶内。
循环空调机组各自有降温、除湿、加热、加湿,自带初、中效过滤器,自成一个完整的循环空气系统。
典型的空气处理系统此方案的净化空调机组(空气处理机组AHU)集中设置在空调机房内,全部的净化空调送风均在净化空调机组内进行净化和热、湿处理,然后由庞大的送风管道将全部的送风输送到洁净室的吊顶上部,再经过设在洁净室吊顶上的终端高效过滤器或高效过滤器送风口过滤后送到洁净室内,来实现洁净室工艺生产所需要的温度、湿度、洁净度和房间的压差,洁净室的回风经回风口、回风管再接回到空调机房的净化空调机组内与新风混合后重复进行净化和热、湿处理。
此方案又可分为全新风送风方案(直流系统);一次回风方案;一、二次回风方案和(MAU)加(FFU)方案等四种不同的净化空调送风型式。
这种送风方案是当前洁净室特别是非单向流洁净室应用最广泛的净化空调送风方案。
这种送风方案的系统划分明确,风量和温、湿度控制调节都单一。
但是洁净度级别较高、送风量较大时,存在着空调机房占面积大,送、回风管体积大占面积和占空间大,送、回风管道长,送风机的余压高,噪音大,风量输送耗电量大等问题。
因此,这种送风方案较适用在低级别的非单向流洁净室的送风,对5级以上的单向流洁净室送风就不太经济合理了。
1、AHU全新风的净化空调送风方案(直流系统)全新风净化空调送风方案是用于特殊的不允许回风的洁净室的送风方案中。
如:洁净室内工艺生产类别为甲、乙类火灾危险等级或工艺过程产生有剧毒等有害物不允许回风的洁净送风系统中。
其原理图和焓湿图如下。
2、AHU全新风的净化空调送风方案一次回风的送风方案多用在洁净室内的发热量或产湿量很大,消除室内余热或余湿的送风量大于、等于或近于净化送风量的低洁净度等级的非单向流洁净室中。
此方案的原理图和焓湿图如下:3、MAU+RAU的净化空调送风方案此方案多用于多个洁净室其洁净度,温、湿度要求不同,室内的产热量和产湿量也不尽相近,为了确保每个洁净室的洁净度,温、湿度及其精度的要求,就要设置多个循环机组,循环机组的送风量是净化送风量,并且在机组内设置必要的热、湿处理设备,用来补充新风机组热、湿处理的不足和保证该洁净室温、湿度精度的微调节。
浅议几种常见的空调新风处理方式近些年来VRV系统在中小型项目中的应用越来越多。
因其对应空间灵活,施工方便且日后维护保养工作量小在夏热冬冷和夏热冬暖地区应用越来越广泛。
设置集中空调的场所为达到良好的室内空气品质及保持空调房间正压需对室内补充新风。
新风有处理和非处理两种方式。
将未处理过的室外新风如直接送入室内是最简单节能的方式,但因夏季冬季室内外温差较大,如直接将室外空气送入室内将造成室内温湿度产生较大波动,严重影响室内工作人员的舒适度。
且新风负荷由室内机承担,机组长期在在湿工况下工作,影响机器运行稳定性,并且房间温湿度均难以达到设计要求。
处理新风常用的有三种形式,1、采用新风冷媒机直接处理新风;2、采用全热交换器回收排风能量来预处理新风;3、采用一体化排风冷凝热回收全新风机组来处理新风。
接下来,笔者将结合自身做过的项目来简单阐述下三种新风处理形式的利弊之处。
临港海洋高新技术产业化基地位于上海市临港工业园区内,该项目一期总建筑面积约为27453㎡,地下一层,地上六层。
地下主要功能为车库,设备房及员工餐厅厨房。
地上六层主要功能为办公、会议,地上总建筑面积约为21877㎡,每层建筑面积约为4000㎡,建筑总高度23.95m。
上海市地处夏热冬冷地区,冬季采用空调制热,因该建筑为多层,总层约为24米,设计空调采用VRV变频多联空调系统,根据建筑布局每层设置4套空调系统,并配套设置4个冷媒管井,外机放置于6层屋顶。
办公楼人员密度业主定位为10㎡/人,所需新风量根据《公共建筑节能设计标准》(DJG-108-2012)表4.1.2-2确定,办公建筑每人所需新风量为30m3/H*人,每层新风量约为9000CMH.一、采用高静压新风冷媒机直接处理新风。
该方法的优点在于,可直接将新风处理至室内焓点,经新风口送入室内,不会造成室内空气温湿度波动,室内舒适性效果良好。
且单送风系统,可避免室内污浊空气对新风的影响。
使用该方法新风机可吊装于走廊吊顶内,设置百叶直接于侧墙取新风,注意机器外包裹吸音棉,并在风管上加装消声静压箱来减小噪音,不占用机房面积。
新回风混合点温湿度的计算:
新回风混合点温度=新风温度*新风比+回风温度*(1-新风比)
新回风混合点绝对含湿量=新风绝对含湿量*新风比+回风绝对含湿量*(1-新风比)
新风比=新风风量/(新风风量+一次回风风量)
图中:
Node 1:室外状态点,干球温度35℃,相对湿度80%,绝对含湿量29g/kg;
Node 2:室内状态点(即回风状态点),干球温度22℃,相对湿度40%,绝对含湿量6.588g/kg;Node 3:除湿段后状态点,干球温度32℃,相对湿度22.2%,绝对含湿量6.588g/kg;
Node 4:除湿段前状态点,干球温度15.7℃,相对湿度100%,绝对含湿量11.2g/kg;
Node 5:一次回风混合状态点,干球温度25.1℃,相对湿度59.7%,绝对含湿量12g/kg;
Node 8:二次回风混合状态点,干球温度23.5℃,相对湿度36.5%,绝对含湿量6.588g/kg;Node 6:二次表冷段出风状态点,干球温度12.9℃,相对湿度71.1%,绝对含湿量6.588g/kg;
处理过程:
过程1:新风与一次回风混合
过程2:一次表冷段制冷处理
过程3:除湿段除湿
过程4:除湿后的空气与二次回风混合过程5:二次表冷段制冷处理。
1.设计参数广州某洁净生产车间面积26.9m 2,净层高4m ,净化级别为万级,室内空气参数由工艺确定为:干球温度t N =22±1℃,相对湿度φ=55%±5%;该车间的热湿负荷为:夏季热负荷Q=30.5kW ,散湿量W=0.0025kg /s ,冬季热负荷Q=-1.2kW ,湿负荷与夏季相同,工艺设备排风量L=3000m 3/h ,拟按全空气二次回风净化空调系统进行设计,试设计该空调系统及主要设备,并进行空调系统的耗能分析。
室外设计参数:夏季℃t W 5.33=,℃t S 7.27= 冬季tw=5℃,φw=70%室内设计参数:℃℃t N 122±=,%5%55±=ϕ 空调负荷: 夏季余热量Q=30.5kW , 余湿量W=0.0025kg /s冬季余热量Q=-1.2kW ,余湿量与夏季相同设备排风量: L=3000m 3/h当地大气压力: 101325B Pa = 2.空调过程计算 (1)夏季空调过程计算 1)计算室内热湿比122000025.05.30===W Q ε2)确定送风状态点在B=101324的d i -图上,根据室外空气干球温度℃t W 5.33=、湿球温度℃t S 7.27=,室内空气干球温度℃t N 22=、相对湿度%55=ϕ,确定室外状态W 点及室内状态N 点,得kg kJ i N 51.45=,N d =9.16/g kg ,kg kJ i W 8.88=,d W =21.45/g kg 。
根据空调精度取送风温差℃t 6=∆,确定送风温度为℃16,过N 点作ε =12200的热湿比线与℃t 16=的等温线相交,即得送风状态点,kg kJ i O 75.37=,kg g d O 53.8=。
3)确定机器露点在i d -图上延长ε线与%90=ϕ曲线相交得机器露点L℃t L 38.12= kg kJ i L /05.33=4)计算送风量(按室内余热量计算)h kg s kg i i Q G O N /1414993.375.3751.455.30==-=-=h m GL /117912.1141493===ρ5)通过表冷器的风量s kg i i Q G L N L 45.205.3351.455.30=-=-=6)二次回风量s kg G G G L 48.145.293.32=-=-=7)确定新风量h m L W /30003==排风量s kg L G W /136002.13000=⨯==ρ8)一次回风量s kg G G G W L 45.1145.21=-=-=9)确定新风与一次回风的混合点Ckg kJ G G i G i G i W W W N C 18.63145.18.88151.4545.111=+⨯+⨯=+⨯+⨯=kg g G G d G d G dc W W W N 18.14145.145.21116.945.111=+⨯+⨯=+⨯+⨯=10)确定空气处理过程当W 、N 、O 、L 、C 各点位置在i d -图上确定后,依次连接各状态点,所得到的空气状态变化过程,即为该一次回风式空调系统夏季设计工况下的空气处理过程。
一次风和二次风的流程一次风和二次风是空调系统中的两个关键环节。
它们的流程复杂而且相互独立,但又密不可分,任何一方出现问题都可能影响整个系统的工作效率。
下面将结合实际案例,详细介绍一次风和二次风的流程。
一、一次风一次风是指空调系统运转后新鲜空气从空气处理设备(AHU)送入室内,目的在于确保室内空气清洁、温度适宜。
一次风流程的基本步骤如下:1.进风口处理:一次风的最开始就是经过进风口进入空气处理设备,在这一过程中需要过滤、调湿、冷却等处理。
进风口的过滤设备对空气中的杂质有着较好的过滤效果,能够在一定程度上过滤PM2.5。
2.送回风口处理:经过初级过滤的新风进入AHU后被分为新风、回风和余压风三种空气。
从回风口收集的室内空气被送到回风处理区进行二次过滤,以水洗方式去除异味和细菌等污染物。
3.调节处理:AHU中的喷头加湿设备均对新风和回风进行加湿,以保证送入室内的空气温度在适中的范围内。
在空气处理过程中还要注重新风和回风的调节、干湿度检测。
4.冷却处理:在温度较高的情况下,需要通过制冷设备对空气进行降温处理。
这一处理必须在对室内空气质量不产生副作用的基础上完成。
5.送风口:最后,一次风被送至各个房间的送风口,分配至各个房间各个角落,保证室内整体温度、湿度和空气质量的均衡。
二、二次风二次风是指空调系统中从送风口处采集的空气,再次经过处理后进入空气处理设备的流程。
其流程包括四个基本步骤:1.采样:二次风流程的第一步是采样,即通过采集送风口处的空气,进行剖析分析等检测,检验是否满足室内场馆工作环境的温度、湿度和空气质量等要求。
2.处理:如有必要对空气进行处理,二次风将通过换热器实现空气的加热、制冷、调湿等处理技术,使其满足人体工作环境的要求。
3.送回风区:经过处理后的二次风再通过送回风区直接送回到AHU中,作为回风口的一部分。
通过水洗方式去除异味和细菌等污染物。
4.再度处理:接下来,经过再次处理后,包括高效的过滤器和净化技术,确保新风质量和发送的温度和湿度和昨日重现,让新鲜空气对室内环境产生更好的效果。
集中式空调二次回风系统空气的处理方案
哈尔滨冰球馆 王明泉
集中式空气调节系统按照被处理空气的来源不
同,可分为直流式(全部采用新风)系统、部分回风式(一次回风式和二次回风式)系统以及全部回风式(封闭式)系统。
工程上究竟采用哪一种系统,主要根据生产工艺要求和技术经济条件而定。
一般情况,除了由于生产工艺过程产生有害气体(或有害物质)的房间,以及卫生标准不允许采用回风的场合(例如病房、手术室和餐厅等)外,其它场所均可采用一次回风和二次回风式系统。
设置回风系统的目的是节省冷量和热量。
如果全部采用回风的封闭式系统,虽然能节省能量,但卫生效果差。
封闭式系统主要应用于工艺设备内部密闭空间的空气调节、或者用于无法采用新风的场合(如战争时的地下蔽护所、潜艇等),这种情况需要考虑供氧气装置和化学再生问题。
空调房间内总是存在着产生热量和湿量的来源的,正是在这些热量负荷作用下,使室内空气状态遭到破坏。
为了维持所要求的室内空气状态,只能向空调房间送入具有一定状态和一定数量的空气,才能吸收室内的余热量和余湿量。
将不符合要求的空气状态(如室外新风),经过处理或调节到所需要的送风状态,这就涉及到空调方案的问题。
本文下面将研讨二次回风式系统的空调方案(参见图1)。
图1 二次回风式空调系统示意图
这种空调方式具有既能节省能源又能适量补充
新风的特点。
在一次回风基础上只要采用第二次回图2 二次回风系统夏季空气处理过程
风,就可达到取代再热器的目的。
以下分别谈谈夏季和冬季的处理方案。
夏季空气处理方案,如图2所示。
图中:w x ———新风;
c x 1———第一次混
合点;C ′———一次回风状态点;
N x ———室内空气状态点;
εx —
——热湿比;L x ———机器露点(二次回风);S x ———送风状态点;
C x 2———二次回风混合状态点;L ———表示露点(一次回风)。
首先在i -d 图上确定室内状态点N x ,过该点
画一条热湿比εx =Q/W 的过程线(Q 表示空调房间的余热量,W 表示空调房间的余湿量),并与φ=
90~95%曲线相交于L x 点,该点就是空气经喷水
室或表面冷却器处理后的机器露点。
然后按照规定的送风温差,在εx 线上定出送风状态S x 点,这点也是第二次回风与经喷水室处理后空气进行混合的状态点C x 2(第二次混合点)。
二次回风式的机器露点
L x 要比一次回风式的L ′低一些,而第一次混合点
C x 1要比C ′
更远离回风状态点。
如前所述,空调房间的送风量为:
G =
Q i N x
-i S x =1000W
d N x -d S x
(kg/h ) 式中:G ———空调房间送风量;
Q ———空调房间的余热量;W ———空调房间的余湿量;i N x ———室内空气的焓;
d N x ———室内空气的含湿量;i S x ———送风的焓;d S x ———送风的含湿量。
・
73・《机械工程师》 19961
5
即,送入空调房间内的风量是由通过喷水室(或表面冷却器)的风量G L 和第二次回风量G N 2所组成。
一般说来,二次回风量是固定的,为:
G N 2=G -G L
式中:G N 2———二次回风量;
G ———空调房间送风量;图3
先加热后混合的空气处理过程G L —
——喷水室(或表面冷却器)的风量。
冬季空气处理方案,由于冬季送风量与夏季相同,因此新风量(G W )相同,第一次回风量(G N 1)和第二次回风量(G N 2)的分配也与夏季相同。
由于露点状态固定、二次回风
量固定不变,因此再热器的加热量也是不变的。
冬
季调节方案如图3所示。
图中:N d ———一次回风点;
S d ———送风状态点;D d 1———一次混合点;C d 2———二次混合点;L d ———露点状态点;w ′———等湿加热点;w d ———新风;εd ———热湿比。
由图3可知
:
这一空气处理过程是先加热后混合的方案,我国北方适用于这个空气处理系统。
前面所介绍有预热二次回风式空调系统的处理方案,是指设计条件而言的。
也就是说,在设计空
调系统时只考虑夏季和冬季两种极限情况,并按照室外空气(新风)计算参数和室内最大热、湿负荷所确定的处理方案来选择空调设备(如加热、加湿和冷却设备)的容量,按这样选取的设备足以满足最不利的局面。
室外空气状态一年四季都在变化,春、夏、秋、冬周而复始,比如先从冬季计算状态经过春季升至夏季计算状态,然后再经过秋季又逐渐至冬季计算状态,而且绝大多数时间是处于冬夏新风计算状态之间的各种状态。
另一方面,空调房间的热湿负荷也是在不断变化的,例如,通过房间围护结构的传热量是随着室外新风状态的变化而变化的。
而工艺设备的散热和散湿量、室内工作人员的散热和散湿量也因工作情况的变更而有所变化。
因此对空调系统来说,需要随着室外空气状态和室内负荷的变化,相应地对空调机的工作情况进行调整(也就是改变空气处理条件),以便保证室内空气参数稳定在某个范围内。
为适应季节的变化,可采用改变送风量的办法。
可用更换皮带轮的方法来降低风机的转速或提高转速。
因为风机的风量与转速成正比,其功率与转速的2─3次方成正比。
也就是说冬、夏交替时换一次皮带轮,即可满足要求。
通过对空调系统空气处理方案的分析,我们知道,不论新风状态如何变化,如果能把机器露点控制住,就能保证所需要的送风状态,这就是空调系统运行调节中最常用的露点控制法。
为了控制“露点”不变,,就是要使喷水室(或表面冷却器)后面空气的终状态不变。
空气离开喷水室的相对湿度一般能达到90~95%,如果管理得法,其相对湿度是能稳定在一个数值上的。
只要能控制住“露点”,就能保证被控制空调房间的温度。
以上简要概述了集中式空调机(二次混合式)空气的处理方案。
随着现代科技的高速度向前发展,空调技术的应用越来越广泛。
随之对空气的控
制将会出现更先进的手段。
(编辑 松柳)。