利用新風(fēng)系統(tǒng)消除內(nèi)區(qū)余熱的設(shè)計(jì)探討

1、利用新風(fēng)系統(tǒng)消除內(nèi)區(qū)余熱的設(shè)計(jì)探討    摘要：將風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)做出部分調(diào)整，使其冬季或過渡季在室外空氣為冷源，對建筑物的內(nèi)區(qū)或其它需供冷區(qū)域進(jìn)行供冷，達(dá)到節(jié)約能源的目的。    關(guān)鍵詞：新風(fēng)系統(tǒng) 內(nèi)區(qū)余熱    0 引言    隨著生活水平的提高，人們對室內(nèi)熱環(huán)境舒適度的要求也越來越高。然而對于建筑物的內(nèi)區(qū)所產(chǎn)生的余熱，在設(shè)計(jì)中較難處理或處理失當(dāng)，造成冬季供熱后內(nèi)區(qū)室內(nèi)溫度不能滿足要求。也有些房間雖沒有外擾負(fù)荷，但產(chǎn)生大量的

2、余熱、余濕（此問題在餐廳包間尤其突出）。這些房間在冬季即使停止供暖，溫度仍然偏高，需要供冷才能達(dá)到較滿意的舒適度。由于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)是我國較普遍采用的一種空調(diào)系統(tǒng)方式，本文將重點(diǎn)論述這類系統(tǒng)在過渡季或冬季運(yùn)用新風(fēng)系統(tǒng)對有余熱區(qū)進(jìn)行供冷，達(dá)到室內(nèi)要求溫度節(jié)約能源的設(shè)計(jì)思路。    1 冬季供冷方式的比較    冬季供冷就冷源來劃分有許多種方式，應(yīng)結(jié)合工程實(shí)際，初投資和運(yùn)行費(fèi)用的比較來選擇。    1.1 內(nèi)區(qū)單設(shè)制冷機(jī)的方式：    

3、在一些工程設(shè)計(jì)中，冷水系統(tǒng)是按內(nèi)、外區(qū)劃分的，根據(jù)內(nèi)區(qū)冷負(fù)荷單獨(dú)選擇一臺冷水機(jī)組，在過渡季及冬季可以獨(dú)立啟動(dòng)這臺機(jī)組對內(nèi)區(qū)供冷。這種方式的特點(diǎn)是：能夠較充分的滿足內(nèi)區(qū)所需的冷量，達(dá)到舒適要求；在夏季該制冷機(jī)仍可以與其它冷水機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行，所以對初投資影響不大；但在非夏季仍需運(yùn)行冷水機(jī)組、水泵、冷卻塔、冷卻塔加熱防凍等用電設(shè)備，增大了運(yùn)行費(fèi)用。這種系統(tǒng)是目前國內(nèi)應(yīng)用最普遍的方式。    與該系統(tǒng)相類似的是四管制的風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)，可對各房間或區(qū)域供冷（熱），溫度調(diào)節(jié)更加靈活，可以滿足房間個(gè)性化的舒適度要求，但工程量增加了，初投資及運(yùn)行費(fèi)用均較高，國內(nèi)采用的較少

4、。    1.2 利用冷卻塔換熱供冷:    冷水系統(tǒng)內(nèi)、外區(qū)分開設(shè)置。在過渡季或冬季時(shí)利用冷卻塔循環(huán)水與外界冷空氣進(jìn)行熱交換實(shí)現(xiàn)供冷。此方法容易使污物進(jìn)入冷水循環(huán)系統(tǒng)，故一般加設(shè)熱交換器或采用閉式冷卻塔。該系統(tǒng)已在國內(nèi)的一些工程中采用，其主要特點(diǎn)是：能夠利用天然冷源消除余熱，室內(nèi)管路不需增加，節(jié)省空間；但同時(shí)需要增加換熱器、閉式冷卻塔及相應(yīng)循環(huán)泵等初投資，另外增加了循環(huán)水泵及冷卻塔風(fēng)機(jī)的用電；在比較寒冷的地區(qū)，冬天的室外管路需要電輔助伴熱來防凍。    1.3 直接利用室外

5、冷空氣供冷：    即把室外的冷空氣（新風(fēng)）作為冷源，通過風(fēng)機(jī)引入內(nèi)區(qū)以消除余熱。帶有雙風(fēng)機(jī)的全空氣系統(tǒng)雖然可以實(shí)現(xiàn)新風(fēng)與回風(fēng)的任意比例調(diào)節(jié)（在過渡季節(jié)常實(shí)現(xiàn)全新風(fēng)）。這種系統(tǒng)只適用于大空間或區(qū)域負(fù)荷特征較簡單的場合，且仍應(yīng)按內(nèi)、外區(qū)劃分系統(tǒng)。    國內(nèi)最常用的空調(diào)系統(tǒng)是風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^增大新風(fēng)量的方法，對內(nèi)區(qū)直接實(shí)現(xiàn)供冷。此系統(tǒng)有以下優(yōu)點(diǎn)：    （1）初投資增加較小。僅需要適當(dāng)放大新風(fēng)機(jī)組型號和新風(fēng)管尺寸，不需要額外購買其它設(shè)備，節(jié)省和投資機(jī)房空間。

6、0;   （2）節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用。充分利用天然冷源，沒有增加制冷用電及其附屬設(shè)備的用電，僅需適當(dāng)增加通風(fēng)機(jī)的功率。    （3）新風(fēng)量增加，提高了室內(nèi)空氣品質(zhì)，減小傳染病的傳播。    （4）保留了風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)控制靈活的特點(diǎn)，適用于功能復(fù)雜，使用時(shí)間變化大及負(fù)荷特征復(fù)雜的房間；條件受限制情況下，水路系統(tǒng)可以不按內(nèi)、外區(qū)劃分，適合房間功能有重大改變的改造工程以及已竣工但運(yùn)行不理想的工程。    以上是過渡季節(jié)與冬季利用新風(fēng)管道送冷與其他冷源方式送

7、冷的一些比較。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中還需注意與普通新風(fēng)系統(tǒng)相比較需特殊的地方。    2 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)    2.1 系統(tǒng)的劃分原則    我們通過對各房間的冷熱負(fù)荷特性的分析及計(jì)算，劃分出內(nèi)區(qū)需要供冷的區(qū)域，內(nèi)區(qū)的新風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)該單獨(dú)設(shè)置。同時(shí)空調(diào)水系統(tǒng)也最好按內(nèi)、外區(qū)分區(qū)設(shè)置，有利于日常運(yùn)行的管理和節(jié)能，方便對房間溫度的調(diào)節(jié)。對于有些建筑物的內(nèi)區(qū)房間過于分散或數(shù)量較少，則可考慮不按內(nèi)、外區(qū)劃分空調(diào)循環(huán)水系統(tǒng)。    對于空調(diào)改造的工程，由于受空

8、間限制及投資的影響，可考慮內(nèi)、外區(qū)合用新風(fēng)系統(tǒng)，但應(yīng)對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行校核計(jì)算并進(jìn)行相應(yīng)的改造。通過冷負(fù)荷計(jì)算確定新風(fēng)系統(tǒng)所增加的風(fēng)量，校核新風(fēng)機(jī)組的風(fēng)機(jī)是否滿足風(fēng)量及風(fēng)壓的要求。此外，需計(jì)算現(xiàn)有新風(fēng)管道及內(nèi)區(qū)房間的新風(fēng)風(fēng)口是否滿足增加送風(fēng)量的要求，并做出相應(yīng)修改。對于發(fā)熱量較大的房間，所需送風(fēng)量增加過多，受空間的限制，新風(fēng)管道的尺寸可能很難滿足要求，應(yīng)考慮其它供冷方式聯(lián)合使用。對于建筑物內(nèi)其它有外圍結(jié)構(gòu)耗熱需供暖的房間，由于送風(fēng)溫度低于室內(nèi)溫度（新風(fēng)風(fēng)量保持不變），這部分新風(fēng)負(fù)荷須由房間內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管承擔(dān)，所以需校核風(fēng)機(jī)盤管加熱能力是否滿足要求， 2.2 內(nèi)區(qū)房間送風(fēng)量的確定  

9、;  新風(fēng)送風(fēng)量的確定應(yīng)按以下計(jì)算方法取最大值：    （1）滿足人員衛(wèi)生要求的新風(fēng)量；    （2）滿足建筑物微正壓所需的新風(fēng)量；    （3）滿足房間消除余熱所需的新風(fēng)量；    一般情況下，按第（3）條所計(jì)算的新風(fēng)量較大，所需的風(fēng)量是通過計(jì)算房間冷負(fù)荷而確定的。冷負(fù)荷主要包括人員、燈光、機(jī)械設(shè)備、食物和加熱裝置及其它外負(fù)荷等所產(chǎn)生的潛熱及顯熱。    室外新風(fēng)溫度的選取直

10、接影響新風(fēng)量的計(jì)算，從消除余熱創(chuàng)造舒適的室內(nèi)熱環(huán)境考慮，最不利的時(shí)期是過渡期，但新風(fēng)太大，不僅增加投資，有時(shí)受建筑安裝空間的限制（尤其改建工程）而無法實(shí)現(xiàn)，這時(shí)可采用提前送冷凍水（增加運(yùn)行費(fèi)）的方法來解決。因此應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選取最優(yōu)化的室外新風(fēng)計(jì)算參數(shù)。    2.3 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題    2.3.1 應(yīng)注意控制送風(fēng)溫度不能過低，并應(yīng)做好焓-濕圖分析，防止風(fēng)口處及空氣射流過程中出現(xiàn)結(jié)露現(xiàn)象。新風(fēng)應(yīng)避免直接吹在人員活動(dòng)范圍內(nèi)，應(yīng)使新風(fēng)與室內(nèi)空氣充分混合后再進(jìn)入空調(diào)區(qū)域，以免有吹冷風(fēng)的感覺。通過實(shí)踐

11、表明，新風(fēng)直接引入風(fēng)機(jī)盤管，末端水管設(shè)置電動(dòng)閥（由室內(nèi)溫度控制）的系統(tǒng)運(yùn)行較好，易于調(diào)節(jié)。    2.3.2 內(nèi)區(qū)房間相對比較封閉，應(yīng)注意采取相應(yīng)的排風(fēng)泄壓措施。如果排風(fēng)量不夠，房間內(nèi)壓力偏高，將影響新風(fēng)送入房間，運(yùn)行效果較差，且門扇開啟困難。對于所需送風(fēng)量較大或封閉性比較強(qiáng)的房間，建議增加機(jī)械排風(fēng)等措施，以保持房間正常壓力。    2.3.3 冬季室外溫度較低的地區(qū)，新風(fēng)機(jī)組仍需要對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱，以控制送風(fēng)溫度。由于新風(fēng)的送風(fēng)溫度較低，表冷器的換熱能力可能遠(yuǎn)大于冬季所需換熱量，可在機(jī)組的空調(diào)循環(huán)水管上設(shè)電動(dòng)閥來進(jìn)

12、行調(diào)節(jié)。條件允許情況下可單設(shè)換熱器專門用于冬季加熱新風(fēng)，同時(shí)應(yīng)注意換熱器的防凍問題。    隨著我國供暖空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，供暖設(shè)備的應(yīng)用研究由于受到工作量大且難度高、而資金不足的困擾，落后于新型散熱器的研究開發(fā)。近十年來有關(guān)散熱器應(yīng)用方面的許多問題，日益被設(shè)計(jì)和使用單位重視，研究工作有所開展，研究成果不斷推出?，F(xiàn)將已經(jīng)取得的部分進(jìn)展作簡單的綜合介紹，內(nèi)容以散熱器的應(yīng)用研究而不以新型散熱器開發(fā)為主。1 散熱器表面涂料對散熱器量的影響美國早在20年代即已有研究報(bào)道。至80年代，我國先有哈爾濱建工學(xué)院的試驗(yàn)，后有清華大學(xué)的專題研究。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織對供暖散熱器

13、名稱的界定：部分靠輻射散熱的稱為輻射器（Radiator），幾乎完全靠自然對流散熱的稱為對流器（Convector）。對于輻射器來說，表面黑度將直接影響散熱器的輻射散熱量，因此，散熱器表面涂料的黑度，就顯得十分重要了。但對于對流器，這種影響則可忽略。研究結(jié)果表明：對于柱型、翼型、板型和扁管型散熱器，將傳統(tǒng)的銀粉漆改為任何顏色的非金屬涂料后，可使其標(biāo)準(zhǔn)散熱量比涂銀粉漆時(shí)提高10%以上。這一結(jié)論對采用傳統(tǒng)涂料銀粉漆的鑄鐵散熱器來說尤其重要，也就是由于這個(gè)原因，規(guī)定鑄鐵散熱器在熱工性能檢測時(shí)表面為鑄鐵自然狀態(tài)，不得飾以任何涂料。推廣采用百金屬涂料，以達(dá)到節(jié)省所需散熱面積的目的，經(jīng)濟(jì)效益將是十分顯著的

14、；對于這一點(diǎn)工程設(shè)計(jì)人員若能取得共識，并在設(shè)計(jì)時(shí)注意落實(shí)，應(yīng)該不難實(shí)現(xiàn)。但至今我國未能如有的國家那樣，作為政府行為，明令禁止在散熱器表面涂刷銀粉漆。容忍這種狀況，已經(jīng)并且還在繼續(xù)給我國資源造成巨大的浪費(fèi)。2 稀土孕育技術(shù)的應(yīng)用由清華大學(xué)與河北省冀縣暖氣片廠合作，研究開發(fā)了稀土孕育灰鑄鐵散熱器。利用稀土孕育技術(shù)，即鑄鐵碳當(dāng)量在4.3%左右，硫磺、磷小于0.1%，錳在0.40.8%之間，在熔化鐵水的出爐溫度大于1300時(shí)，進(jìn)行稀土處理。稀土孕育可以凈化鐵水中所含的氧、硫等元素，增加材料的致密性和連續(xù)性，并提高鐵水密度和流動(dòng)性，使共晶團(tuán)細(xì)化；這樣既可減薄壁厚，增強(qiáng)材料的抗拉強(qiáng)度約20%，又可改善材料

15、的加工性能，提高產(chǎn)品的成品率。這一技術(shù)的應(yīng)用和推廣，是我國鑄鐵散熱器工藝革新方面的新進(jìn)步。正確運(yùn)用這一工藝，可以使鑄鐵散熱器具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，承壓能力可達(dá)0.8MPa,其技術(shù)特性已經(jīng)正式列入部頒產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)之中。3 供暖散熱器設(shè)計(jì)參數(shù)試驗(yàn)研究由于中國建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究所主持，清華大學(xué)、哈爾濱建工學(xué)院、中國建筑科學(xué)研究院空調(diào)所和北京市散熱器廠聯(lián)合完成的采暖散熱器設(shè)計(jì)參數(shù)的試驗(yàn)研究，已以通過建設(shè)部組織的鑒定，這是我國首次利用自己的試驗(yàn)手段，對國產(chǎn)各種型式散熱器進(jìn)行的設(shè)計(jì)參數(shù)試驗(yàn)，內(nèi)容包括閉式小室檢測值與工程設(shè)計(jì)選用值的對比，各種連接方式、變流量、片數(shù)和涂料等影響的修正，高溫?zé)崦剑崴驼羝┰O(shè)計(jì)參數(shù)確定和阻力系數(shù)。這是一次工作量很大的聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目。本項(xiàng)課題內(nèi)容比較實(shí)用全面，將為我國供暖工程設(shè)計(jì)選用的各種參數(shù)提供比較科學(xué)的數(shù)據(jù)，標(biāo)志我國開始結(jié)束長期以來引用外國工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的歷史。4 散熱器上進(jìn)上出連接方式從1968年起，這種連接方式的供暖系統(tǒng)即在蘇聯(lián)廣泛應(yīng)用。據(jù)介紹可以減少散熱器用量的33%，以重量計(jì)可減少管材用量的三分之二，而且運(yùn)行可靠，易于施工。我國已經(jīng)進(jìn)行