二次回风式空调系统

黄广卫 石洋 杨尚夫 贾红卫 施志领 邵娜 缪家琦 张志军（中建八局第一建设有限公司 济南 250000）摘要：本文结合济南某文体中心剧场施工项目，介绍了舞台剧场项目的通风及空调施工设计，分别从通风系统和空调系统分析了在设计施工中可能存在的问题，并提出了设计思路和解决方法。

针对剧场内不同区域进行了具体的空调设计，观众席采用单风道二次回风，而在舞台区域则进行分层空调设计采用低速单风道一次回风系统，满足不同情况的需求。

关键词：剧场 通风系统 空调系统 气流组织 降噪处理中图分类号：TU834 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2023）06-0064-04文体中心剧场通风及空调系统设计与应用为更好地给居民提供服务，近年来全国各地各类文体活动中心陆续建成，原本单一的剧场类建筑也逐渐演变成了集演出、娱乐休闲、教育文化等经营性文化类用房一体的文化综合体[1]。

剧场类建筑室内热环境情况复杂，剧场空间大，空调负荷有效区域占比较小，人员密集负荷强度主要集中在某个时间段，另外观众厅、舞台是影剧院建筑的主体，观众席和演员活动主要场所是剧场空调系统的主要服务对象，随之而来的一系列问题都给空调送回风气流、送回风口等提出许多特殊要求[2]。

良好的空调通风设计方案给剧场内的演员、观众带来更好的舒适性，起着重要的作用[3]，因此设计合理的气流组织方式尤为重要。

1 工程概况本次设计主体为某综合性文化中心舞台剧场，文化中心整体建筑包括地下两层，地上五层，其中在标高6m处设置设备夹层，而本次设计的剧场主体位于地下，其中地下二层主要功能为设备用房、剧场舞台及乐池台仓，地下一层主要功能为剧场及部分设备用房，观众席共685座，其中池座550座位于地下一层，楼座135座位于一层（见图1）。

结合该剧场的建筑功能和服务对象，将剧场及配套房间按照使用功能分别设置不同的空调系统，化妆间、服装间灯控室、声控室、功放室、舞台机械控制室等进行分层分区设置风冷多联机（热泵）空调系统；剧场观众席、舞台、升降乐池采用舒适性全空气空调系统，因剧场开放时间与文化中心其他场馆开放时间不同，空调控制系统和计量计费装置要与文化中心其他大空间集中空调系统分开设置。

二次回风空调机组基于焓值的串级控制策略摘要：由于中央空调系统是一个具有多个输入输出参数、典型的强耦合、参数时变性强的非线性系统，在相同的负荷状态下，不同的被控对象随时间的变化也不一样。

空调系统控制策略的任务就是通过保证自身逻辑上的完整性，在负荷状态变化时，仍能以高效节能的方式维持空调房间的空气温湿度品质。

本文以阿尔及利亚康斯坦丁3000座剧院为背景，研究大空间二次回风空调系统的智能化控制策略。

关键词：二次回风；串级控制策略；温湿度；焓值1 大空间二次回风空调系统介绍1.1、大空间空调系统分析大型剧场、体育馆、会所等大空间区域的温湿度负荷、地面高差及服务规模负荷流动均较大，在满足舒适性要求下，送风温度不宜过低温差不宜大于7℃，采用二次回风中央空调系统结合座椅送风通风方式（如图1所示），能够有效节约能源，同时能提供良好的空调效果和合理的气流分配。

在人员密集场所的温度、湿度和空气品质直接影响人体舒适感，但被控对象随着负荷变化或者感染因素的影响，其对象特性参数或者结构发生改变，多个控制目标相互存在耦合，调节一个目标时也会对其他目标产生影响。

康斯坦丁3000座剧院项目在通常的温度控制基础上进行了创新，设计了串级控制技术设计控制策略，即“温度-焓值”串级控制，根据实际系统的输入输出数据，系统对空气状态进行实时控制，具有较好的时效性，并根据运行情况不断修正，保证空调效果的同时有效避免了系统的不稳定性、滞后性及非线性、强耦合的弊端。

如图1所示气流组织示意图。

图1 某工程大空间气流组织示意图1．2二次回风空调机组功能介绍二次回风空调机组主要针对夏季工况而言，引进二次回风的主要目的是提高表冷器之后的空气温度而达到降低送风温差和节约能源的目的，减少二次加热和相应配套设备容量。

在冬季或者过渡季，二次回风机组关闭二次回风阀从而转变为一次回风机组或全新风机组，其功能段组合方法有多种。

康斯坦丁剧院项目如图2所示的组合方式，避免建立复杂的控制模型，高效、实用，节约项目成本，其系统组成部件及检测参数介绍如下：a.送、回风是定频风机，检测送、回风的温湿度以及风机的运行状态，不检测风量。

第1章供暖：又称采暖，是指向建筑物供给热量，保持室内一定温度。

通风：用自然或机械的方法向某一房间或空间送入室外空气，和由某一房间或空间排出空气的过程。

空气调节：对某一房间或空间的温度、湿度、洁净度和空气流动速度等进行调节与控制，并提供足够的新鲜空气。

湿球温度：将从感温球上包裹有浸在水中的湿纱布的温度计上读取的温度，以tw表示，亦可看成湿纱布气膜内水蒸气分压力Pv`所对应的饱和温度。

相对湿度：湿空气中水蒸气分压力Pv与同一温度同样总压力的饱和湿空气中水蒸气分压力。

表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度，反映所含水Ps的比值，以ψ表示，即ψ=PvPs蒸汽的饱和程度。

含湿量：1kg干空气所带有的水蒸汽含量，以d表示，即d=mvma露点温度：湿空气中水蒸气分压力Pv所对应的饱和温度，以td表示。

夏季空调室外计算干球（湿球）温度：夏季室外空气历年平均不保证50h的干球（湿球）温度。

冬季空调室外计算温度：历年平均不保证1天的日平均温度。

供暖室外计算温度：冬季历年不保证5天的日平均温度。

夏季通风室外计算温度（相对湿度）：历年最热月14时的月平均温度（相对湿度）的平均值。

第2章1.建筑物围护结构的耗热量包括哪些？如何计算？包括围护结构的基本耗热量和围护结构附加耗热量（朝向修正率xch、风力修正率xf、外门附加率xwm、高度附加率xg）。

nQ=（1+x g）∑αk jA j(t R−t o,w)(1+x cℎ+x f+x wm)j=12.什么是得热量？什么是冷负荷？简述二者的区别。

房间得热量是指某一时刻由室内和室外热源进入房间的热量总和。

得热量可分为潜热得热和显热得热，而显热得热又分为对流得热和辐射得热。

冷负荷是指为维持建筑物室内空气的热湿参数在某一范围内，在单位时间内需从室内出去的热量，其中显热部分称显热冷负荷，潜热部分称潜热冷负荷，两者之和称全热冷负荷。

瞬时热量中以对流方式传递的显热得热和潜热得热部分，直接散发到房间空气中，立刻构成房间瞬时冷负荷；而以辐射方式传递的热得量，首先为围护结构和室内物体所吸收并贮存其中。

空调系统的分类空调系统的分类一幢建筑的空调系统通常包括以下设备及其附件：冷、热源设备——提供空调用冷、热源；冷、热介质输送设备及管道——把冷、热介质输送到使用场所；空气处理设备及输送设备及管道——对空气进行处理并运送至需空气调节的房间；温、湿度等参数的控制设备及元器件。

根据以上设备的情况，可对空调系统进行一系列的分类。

一、按照处理空气所采用的冷、热介质来分类㈠中央空调系统通过冷、热源设备提供满足要求的冷、热水并由水泵输送至各个空气处理设备中与空气进行交换后，把处理后的空气送至空气调节房间。

简单的说，中央空调系统就是冷热源集中处理空调调节系统。

㈡分散式系统实际上已经不是空调设计中“系统”的概念，它是把冷热源设备、空气处理及起输送设备组合一体，直接设于空气调节房间内。

其典型的例子就是直接蒸发式空调机组，如分体式空调机。

㈢其他空调系统既有中央空调的某些特点，又有分散式空调的某些特点，变冷媒流量空调系统和水源热泵系统等。

二、按冷、热介质的到达位置来分类这里所提到的冷、热源介质，是指为空气处理所提供的冷、热源的种类而不包括被处理的空气本身。

㈠全空气系统冷、热介质不进入被空调房间而只进入空调机房，被空气调节房间的冷、热量全部由经过处理的冷、热空气负担，被空气调节房间内只有风道存在。

典型的例子是目前所常见的确一、二次回风空调系统。

㈡气-水系统空气与作为冷、热介质的水同时送进被空气调节房间，空气解决房间的通风换气或提供满足房间最小卫生要求的新风量，水则通过房间内的小型空气处理设备而承担房间的冷、热量及湿负荷。

㈢直接蒸发式系统利用冷媒直接与空气进行一次热交换，将使得在输送同样冷（热）量至同一地点时所用的能耗更少一些。

其作用范围比中央空调系统小的多。

5.1 中央空调概念空气调节，简称空调，就是把经过一定处理后的空气，以一定的方式送入室内，使室内空气的温度、湿度、清洁度和流动速度等控制在适当的范围内以满足生活舒适和生产工艺需要的一种专门技术。

第一章空调系统组成及原理一、空调系统概念空调系统即调节空气参数的机组与设备，以满足人们对室内环境的要求。

空调系统可以调节的室内空气的参数有温度、湿度、风速、含尘浓度等。

中央空调系统的分类见（表1-1）其余的分类方式还有：l 按系统的风量是否固定:定风量系统和变风量系统l 按系统用途不同：工艺性和舒适性空调系统l 按系统控制精度不同；一般空调系统和高精度空调系统三 LOTUS空调产品带的分类LOTUS空调按使用对象，使用特点可分为：家用中央空调，商用中央空调，大型机组，末断产品。

（1）家用中央空调LOTUS家用中央空调分为：，风冷冷热风机组，风冷冷热水机组（定频、变频），风冷一拖多机组，及即将开发研制的数码涡旋或VRV系统。

1.风冷冷热风机组风冷冷热风机组又称风管式系统，是以空气为输送介质，其原理与大型全空气中央空调系统的原理基本相同，是一个小型化的全空气的中央空调系统。

它利用空气处理系统将从室内引回的回风进行冷却/加热处理后，再送入室内承担空调冷/热负荷。

LOTUS风管机系统的系统原理如(图1-1)所示：LOTUS风管机系统是将空气直接与内部为制冷剂流动的直接蒸发式换热器相接触，由制冷剂直接对空气进行处理。

由于风管机系统对空气进行集中处理，因此新风的引入比较方便，如若在系统中加上新风道引入一部分新风，将之与回风混合后进行集中处理，则成为带新风的风管式家用中央空调系统。

这种系统的系统原理图如(图1-2)所示：产品特点：相对于其它型式的家用中央空调，风管机初始投资较小，维修方便，室内管道少（氟管，冷凝水管），如若引入新风，空气品质能得到较大的改善，预防空调病的发生。

但风管式系统的空气输配所占用建筑物空间较大，一般要求住宅要有较高的层高。

且一台室内机负担两个以上房间的负荷变化时，房间要求单独设置排风以保障房间卫生状况。

而且它采用统一送风方式，在没有变风量末端的情况下，较难满足不同房间的空调负荷的要求，电动风阀、风口的采用会使负荷分配更趋合理、节能，但初投资有所加大。

洁净区域二次回风负荷计算一、风量计算根据系统需求计算得到系统所需总风量为17000 m3/h，新风量为4000 m3/h，总回风量为13000 m3/h。

二，夏季空气处理过程计算本系统设计采用二次回风，夏季户外新风W先与室内部分一次回风N混合至中间状态点C，而后制冷除湿至露点L，再与室内部分二次回风N混合至送风状态点O，进而送入室内。

焓湿图过程线如下图所示：二次回风系统过程线图（夏季）:计算所得各状态点参数如下：洁净区域空气处理过程状态参数表状态点名称干球温度(℃) 相对湿度(%) 含湿量(g/kg) 焓值(kJ/kg)W 33.6 63.6 21.4 88.7N 24 60 11.4 53.2C 29.2 64.5 16.8 72.3L 16.7 90 10.9 44.5O 19.3 77.8 11.1 47.6已知系统所需总风量为17000 m3/h，新风量为4000 m3/h，总回风量为13000 m3/h。

根据W、N、C三点的焓值及新风量可以计算出系统一次回风量为：G1=4000*(88.7-72.3)/(72.3-53.2)=3434 m3/h根据总风量及一次回风量可以计算出系统二次回风量为：G2=13000-3434=9566 m3/h根据C、L两点的焓值及经过表冷盘的风量(一次回风量+新风量)可以计算空气处理机组所需冷量：Q=(3434+4000)*(72.3-44.5)*1.2/3600=69 Kw三、冬季空气处理过程计算。

本系统设计采用二次回风，冬季户外新风W先与室内部分一次回风N混合至中间状态点C，而后绝热加湿至露点L，再与室内部分二次回风N混合至中间状态点M，进而送入室内。

但是本系统室内没有大的发热和发湿量生成，热湿负荷很小，可以忽略不计。

系统经过这一系统复杂的工序后，最终的作用其实是将户外新鲜的空气处理到室内所需的工况。

因此冬季计算时仅需要计算将引入室内的新风处理到室内工况时所需要的加热量和加湿量即可。

二次回风系统原理一、概述二次回风系统是指在通风空调系统中，将部分排出的室内空气再次引入送风系统进行处理，并重新送回室内的一种通风方式。

该系统能够有效地提高室内空气质量，降低能耗和运行成本。

二、原理1. 二次回风系统的组成二次回风系统主要由回风管道、送风管道、混合箱、过滤器和调节阀等组成。

其中，回风管道用于收集室内排出的空气，送至混合箱；送风管道用于向室内供应新鲜空气；混合箱则将新鲜空气和二次回风混合，并通过调节阀控制新鲜空气和二次回风的比例，最终通过送风管道向室内供应。

2. 二次回风系统的工作原理当人们在房间内呼吸时，会产生大量含有CO2和其他污染物质的废气。

这些废气经过排出口进入到回风管道中，在经过过滤器净化后，被引入到混合箱中。

同时，从外部引入新鲜空气也进入到混合箱中。

在混合箱内，新鲜空气和二次回风混合，并通过调节阀控制比例，最终形成符合要求的送风，供应到室内。

三、优点1. 提高室内空气质量二次回风系统能够收集部分排出的空气，经过过滤器净化后再次引入送风系统进行处理。

这样能够有效地减少室内空气中的污染物质，提高室内空气质量。

2. 降低能耗和运行成本通过使用二次回风系统，可以减少新鲜空气的供应量，从而降低了通风系统的运行成本。

同时，由于二次回风已经被处理过一次，在再次进入送风系统之前也不需要进行额外的处理。

这样也能够降低通风系统的能耗。

3. 提高舒适度通过调节阀控制新鲜空气和二次回风的比例，可以根据实际需求来调节送风温度、湿度等参数。

这样可以更好地满足人们对于舒适环境的需求。

四、注意事项1. 定期清洁过滤器在使用二次回风系统时，需要定期清洁过滤器。

由于二次回风中可能会含有一些污染物质，这些物质会在过滤器中积累，从而影响通风系统的正常运行。

因此，需要定期清洁过滤器，以确保通风系统的正常运行。

2. 控制新鲜空气和二次回风的比例在使用二次回风系统时，需要根据实际情况来控制新鲜空气和二次回风的比例。

如果比例不合适，可能会导致室内空气质量下降或者能耗增加等问题。

洁净室空调系统节能设计【摘要】在洁净室设计中，空调系统的设计决定着洁净室的运行费用。

本文对千级洁净室的节能设计进行了说明，重点介绍了空调系统设计的两种方案—“一次回风系统”和“二次回风系统”，针对千级洁净室“高洁净、大风量、小热量”的特点，选定“二次回风系统”，不但降低了设备初投资，还大大节约了运行费用。

【关键词】节能；大风量；小热量；二次回风系统0.引言秉承国家“大力倡导节约能源，强调可持续发展”的方针和用户的节能要求，积极寻求在洁净室“耗能大户”—空调系统上的节能新途径，针对千级洁净室“高洁净、大风量、小热量”的特点，选定“二次回风空调系统”，不但降低了设备初投资，还大大节约了运行费用。

1.千级洁净室工程设计1.1洁净室技术简介洁净室就是为保持室内要求的洁净度等级，采用空气过滤、温湿度调节等措施所尽力创造的室内空间，是空气洁净技术创造洁净微环境的最重要、最具代表性的措施。

1.2千级洁净室设计1.2.1洁净室主要参数计算洁净室的主要性能指标有：洁净度、温湿度、照度、噪声等。

（1）洁净度计算。

送风量（换气次数）是洁净度的量化指标，每一种洁净度级别均对应着不同的换气次数。

按照《洁净厂房设计规范》，1000级洁净室的换气次数可取n=50～60次/h，100000级洁净室的换气次数可取n=10～15次/h。

送风量V=∑（A*n）=（28*2.5*60+35*2.5*15）*105%=6000m3/h新风量VW新风的冷（热）湿负荷很大，最大可占到整个洁净室的1/2以上，为节约能源，就要尽可能地减小新风量。

按照GB50073-2001《洁净厂房设计规范》，当室内人数为10人时，满足人员卫生要求新风量为：VW1=40m3/h.人*10=400m3/h为满足对非洁净室最小压差10Pa要求，新风量为：VW2=（28+35）*2.5*2=315m3/h综合以上条件，则：VW=Max（VW1，VW2）=400m3/h（2）温湿度计算。

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。