一次回风系统,无再热时,分析讨论
无再热的情况
舒适性空调无空调精度要求,对送风温度也无严格限制,为减少能耗,通常省去空调机的再热过程,在“设计规范”允许的送风温差范围内,尽量加大送风温差△to,取房间热湿比线与φ=90%线的交点L'作为送风状态点O,这种处理方案如图4-2所示。L'也是机器露点,但应注意与上述有再热情况的机器露点位置不同(稍低一些)。
计态(N)
这种处理方法,常称机器露点送风。必须注意的是,机器露点作送风状态点的温度,应不低于室内空气设计状态点N对应的露点L、的温度tn.L,即要求to严t₁¹≤tn,L,以免空气在送风口处结露,造成滴水现象。
这样处理时,对空调机作选择性计算的步骤与方法和上述有再热情况类似,只不过这时ho=hl,Φ₆=0。选择的空调机不需具有再热处理设备。实际上用于舒适性空调的空调机,无论是独立式的还是非独立式的,都不设再热装置,是非恒温恒湿型的。若对房间空调负荷不作严格计算,而只按经验性的冷负荷概算指标估算出选用的空调机所
需的冷量西,时,作为送风状态点O的机器露点L',可由φo=φc=90%和to=tr=tn,L(若tn-t.L≤10℃)或to=tu=tn-10℃(若tn-tn,L>10℃)两参数近似确定。这样确定的送风状态点O,不一定恰好在房间实际的热湿比e线上,而可能有所偏离,但偏差通常较小,对一般舒适性空调是允许的。这种情况,空调机所需冷量Φ,已先估算出,因此空调机所需送风量qv(m³/s)可用下式计算
分析:房间真正的热湿比线ε=Q/W,即房间真正的余热量为 Q,余湿量为 W,那么送入房间 的空气消除房间的余热余湿,由状态点 O 到达状态点 N,在这个过程中一定是沿着该房间的 热湿比线ε=Q/W 的平行线变化的。由于要保证送入的空气状态最终与室内空气状态相同即 N 点,所以送入房间的空气,消除室内的余热 Q 和余湿 W,最终达到状态 N 点,则这个空气状 态变化过程一定是过 N 点的直线斜率为ε=Q/W 的直线,则送风状态点 O 也一定在这条直线 上,至于具体 O 点在这条过 N 点斜率为ε=Q/W 的直线的具体位置,是由送风温度或送风量 来决定的,因为根据公式,如果选定一个送风温度 To,那么该送风点 O 的位置一定处在上述过 N 点的热湿比线ε上,且该点的温度值为 To,此时根据 To 即可确定 出送风量 G 的值,那么如果这个送风点 O 的位置不是落在热湿比线ε与相对湿度 90%线的 交点 L 上,那么空调机组就必须经过再热处理,才能使混合 C 点的混合空气经过空调机组 的冷却减湿处理到与 O 点等湿度的 L'点,然后再等湿加热到 O 点,只有该 O 点的空气且风 量为 G,才能正好吸收房间的余热 Q 和余湿 W,最后到达 N 点,再热处理 过程如下图所 示:
为空调系统选配空调机时,需作必要的选择性计算,这可利用h-d图进行,参见图4-1a,选择性计算的步骤是:
1.根据设计地夏季的大气压力,选用合适的湿空气h-d图。
2.在h-d图上,根据设计地室外空气夏季空调计算干球温度tw和湿球温度lw,w.确定新风状态点W;根据设计的室内温度tn和相对湿度φN,确定室内空气设计状态点N,这也就是回风状态点。查出hw和hn,并连结NW。
3.根据负荷计算确定的室内余热φ(即空调房间冷负荷)和余湿D(即空调房间湿负荷),算e=鲁,并在h-d图上过点N作出相应的e线。出房间的热湿比
4.按照“设计规范”要求,选择适当的送风温差△to,由to=tn-△t,确定送风温度,则t=to的等t线与所作e线的交点,即为送风状态点。查出h。。
5.计算送风量
注意空调机组的冷却减湿过程一定是沿着相对湿度线 90%进行的,因为空调机组冷却减湿 的过程是开始时等湿冷却,冷却到与 90%相对湿度线相交时,再继续冷却就开始有水凝结出来,从而开始冷却减湿的过程,所以冷却减湿的过程一直沿着相对湿度 90%的线进行的, 那么为什么一定要再经过等湿加热才能处理到送风状态点 O 呢?这是因为因为冷却减湿的 过程一直处在 90%的相对湿度线上,那么要到达 O 点,由于 O 点不是在 90%的相对湿度线 上,所以根本不可能仅仅通过冷却减湿的处理过程而到达 O 点,那么为什么一定要通过等 湿加热的房间到达 O 点呢?这是因为等湿加热的处理过程很容易控制和实现,即当空气处 理到 O 点等湿线与 90%的相对湿度线交点 L' 时,(计算确定出 L'点的参数如温度值,然后 根据温度传感器检测当冷却减湿的空气温度为 TL'时,就可以打开加热器开关通入热量为设 计计算出的热量值),就可以使空气达到状态点 O 的位置。当然其实冷却减湿的空气可以一 直冷却减湿到 90%相对湿度线上的任何一点,然后再经过某个处理过程,如等焓减湿或等 温减湿等等,处理到 O 点,但是这些乱七八糟的处理过程根本不容易通过处理设备来实现, 也不容易控制,而等湿加热的处理过程简单方便很容易实现,所以通常都采用这个处理过程。 那么怎么样才能没有等湿加热即再热的过程呢?那么只有将送风状态点 O 沿着过 N 的热湿 比线ε=Q/W 的直线一直下移,只至热湿比线与 90%相对湿度线的交点 L,此交点 L 就做为送 风状态点 O,这是就可以将混合和的空气冷却减湿一直到达 O(L)点,而不需要再使用再热 过程,在 L 点处的空气参数值如温度值 TL,焓值 hL,根据公式计算出消 除房间余热 Q 所需要的送风量 G。 但是此时,由于该 L 点的送风温度和送风量 G 的数值并非是没有任何约定的,因为送风状态 点 L 的温度值太低的话会可能造成人不舒服,或者 L 点的温度值小于了室内空气 N 的露点温 度值,会造成风口结露,同时送风量 G 的值,规范规定也要满足房间换气次数的值,所以 L 点处的温度值和送风量值是有限制的,如果送风点 L 处的送风参数值 TL 和风量 G 与上述的 规定值有矛盾时,为了提高送风温度 To 或者增加送风量 G,那么此送风点 L 的位置就必须 要移动,即沿热湿比线ε=Q/W 向上移动,这时就又会出现送风状态点 O 不在 90%的相对湿度 线上,所以还是要进行再热处理才行。 注意:当仅仅是为了增加送风量 G 的话,其实还有一种方法可以,就是维持送风状态点在 L 处,然后直接增加送风量到 G,这时送入的空气吸收房间余热余湿后必然达到新的空气状态 点 N',该 N'位置一定是位于室内空气状态点 N 的下面,这种增加风量 G,但仍然维持原送 风状态点 L 的做法是相对于上述调整送风状态点为 L'的做法要不合理,具体可详见 论文刘 何清《露点送风方案的两种特殊空气处理过程分析》的论述。 当然,如果是为了满足规范要求的送风温度,而提高送风温度 To 时,则就无法仍然维持原 有的送风状态点 L,只能是调整送风状态点为 L'。 如果为了提高送风温度 To 或者增加送风量 G,使得送风点 O 不处在 L 处,按道理就要 进行再热处理才行,但是工程上一般还是不采用再热处理,而是将混合空气沿着 90%相对湿 度线冷却减湿到过 O 点的等温线 TO 或过 O 点的等焓线 hO 与 90%相对湿度线的交点 L'处(注 意:如果是为了满足规范的送风温度要求,那就只能是采用过 O 点的等温线 TO 与 90%相对 湿度线的交点 L'处,这样才能满足规范规定的 L'处的送风温度为 To),然后直接送风去消 除房间的余热和余湿,但此 L'处的温度值和送风量值要满足之前规范的要求才行,此时送 入房间 L'处的空气,去吸收房间的余热量 Q 和余湿量 W,那么空气处理过程一定是过 L'的 热湿比线为ε=Q/W 的一条直线,而空气吸收房间的热量和湿量后的最终状态 N'的位置,可 以通过公式
来计算出来,但是此时由于公式里面 G'和 hN' 都是未知的,所 以这时要先确定我们要使最终的空气状态是与室内空气温度相同,还是焓值相同,如果选择与室内空气温度相同,那么焓值 hN’为过 N 点的等温线与过 L 点热湿比线的交点 N'的焓值, 从而计算出送风量 G',或者是选择与室内空气焓值相等,那么空气的最终状态点就是过 N 点的等焓线与过 L'的热湿比线的交点 N'点,再或者就是先确定送风量 G,然后计算出空气 的最终状态点 N’的参数值。 但是其实,在设计时送风量 G'是通过 O 点和 N 点的状态参数来计算确定的,即 G'=G,
,所以 L'送风状态点,最终的状态点 N'的位置就仅仅由最初的 L'的参数来 决定的,因为 G'=G,从上面两个公式可见,如果 L'点是与 O 点等焓的即 hL'=ho,那么 N' 点就是与 N 点等焓的 hN'=hN,如果 L'点是与 O 点等温的,那么 N'点就是与 N 点等温的, 也就是 ON-L'N'一定是平行四边形。 具体可参见 论文刘何清《露点送风方案的两种特殊空气处理过程分析》的论述。 (2)无法准确的确定真正的房间余热 Q 和余湿 W 所对应的热湿比线ε=Q/W 值: 通常房间真正的热湿比线ε=Q/W 值不容易确定(湿负荷不易确定),所以无法确定房间真正 的热湿比线ε值,这时也就无法在焓湿图上确定过 N 点的热湿比线ε=Q/W 与 90%相对湿度线 的交点 L,对于此种情况,工程上通常采用过室内空气状态点 N 的露点温度 TNL 的等温线与 90%相对湿度线的交点 L'作为送风状态点,用此送风状态点 L'近似等于真正的送风状态点 L, 此时送风状态点 L'的空气吸收房间的真正的余热 Q 和余湿 W,其实最终状态点落在了 N'点, 此 N'的位置是过 L'的热湿比线ε=Q/W 的某个位置处,同样跟上述情况一样,根据公式
,但是此时由于公式里面 G'和 hN' 都是未知的,所以这时要先确定我们要 使最终的空气状态是与室内空气温度相同,还是焓值相同,通常情况下由于我们默认为 N' 点处的焓值与 N 点处的焓值相同,所以通常是选择了 N'的位置是位于与 N 点的等焓的位置 处,所以就可以根据上面公式计算出送风量 G'。 为了方便分析和计算,我们通常将 N'视为与 N 点重合,即真正的余湿量 W 反正也计算不出 来,就把直线 NL’做为真正的热湿比线ε,这样方便分析计算。
若对房间空调负荷不作严格计算,而只按经验性的冷负荷概算指标估算出选用的空调机所需的冷量Φ。时,作为送风状态点O的机器露点L',可由φo=φc=90%和1o=tc=In.L(若tn
-tn.L≤10℃)或to=tv=tn-10℃(若tn-In.L>10℃)两参数近似确定。这样确定的送风状态点O,不一定恰好在房间实际的热湿比e线上,而可能有所偏离,但偏差通常较小,对一般舒适性空调是允许的。这种情况,空调机所需冷量①。已先估算出,因此空调机所需送风量qv(m³/s)可用下式计算