全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)冬季工況實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解全空氣空調(diào)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與工作原理；2、掌握全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的基本概念和系統(tǒng)型式；3、模擬全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)冬季運(yùn)行工況，觀測不同參數(shù)條件下空氣狀態(tài)的變化過程，掌握其熱工測量和工況調(diào)節(jié)方法；4、掌握全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要過程段的熱工計(jì)算與數(shù)據(jù)分析方法。二、實(shí)驗(yàn)原理全空氣空調(diào)系統(tǒng)通常根據(jù)房間送風(fēng)參數(shù)的需求，將空氣在空氣處理裝置中進(jìn)行處理之后，通過風(fēng)道輸送到房間中，又稱集中空調(diào)系統(tǒng)。全空氣系統(tǒng)是完全由空氣來負(fù)擔(dān)房間內(nèi)的冷負(fù)荷、熱負(fù)荷或濕負(fù)荷的系統(tǒng)?？諝馓幚碓O(shè)備通常集中設(shè)在專門的空調(diào)機(jī)房內(nèi)，一般包括冷卻、加熱、加濕、過濾、風(fēng)機(jī)等設(shè)備。根據(jù)處理的空氣來源不同，全空氣空調(diào)系統(tǒng)可分為全新風(fēng)系統(tǒng)、再循環(huán)式系統(tǒng)和回風(fēng)式系統(tǒng)三大類。全新風(fēng)系統(tǒng)又稱直流式系統(tǒng)，處理的空氣全部來自室外新鮮空氣（新風(fēng)），即新風(fēng)經(jīng)處理后送入室內(nèi)，消除室內(nèi)的冷、熱負(fù)荷后排出室外。再循環(huán)式系統(tǒng)又稱封閉式系統(tǒng)，處理的空氣全部來自室內(nèi)再循環(huán)空氣，即室內(nèi)空氣經(jīng)處理后再送回室內(nèi)消除室內(nèi)冷、熱負(fù)荷?；仫L(fēng)式系統(tǒng)又稱混合式系統(tǒng)，處理的空氣通常是一部分新鮮空氣和室內(nèi)回風(fēng)的混合空氣，即新風(fēng)和回風(fēng)混合并經(jīng)處理后，送入室內(nèi)消除室內(nèi)冷、熱負(fù)荷?；旌鲜娇照{(diào)系統(tǒng)通?？煞譃橐淮位仫L(fēng)系統(tǒng)和二次回風(fēng)系統(tǒng)兩大類。一次回風(fēng)系統(tǒng)是將從房間抽回的空氣與室外空氣混合、處理后再送入房間中。二次回風(fēng)系統(tǒng)是將從房間抽回的一部分空氣與室外新風(fēng)混合、處理，另外一部分回風(fēng)與冷卻處理后的空氣進(jìn)行二次混合后再送入房間中。循環(huán)空氣的質(zhì)量流量、空氣處理過程中得到（或失去）的熱量、表面式換熱器提供的冷（熱）量以及熱平衡誤差可以根據(jù)公式（1-1）?（1-4）計(jì)算。G二3600pFV （1-1）aa式中：g 循環(huán)空氣的質(zhì)量流量（kg/h）；ap——空氣的密度（kg/m3）；aV——空氣的流速（m/s）；F——風(fēng)管橫截面積（m2）。Q二0.278M-G （1-2）1a1-3)1-4)圖1—11-3)1-4)圖1—1式中：Q——空氣處理過程中得到（或失去）的熱量（W）;1Ai——空氣處理前后的焓差（kJ/kg）Q=0.278GC(T-T)2 wwio式中：Q——表面式換熱器提供的冷（熱）量（W）;2G 冷媒水系統(tǒng)的水流量（kg/h）；wC——冷媒水的平均比熱（kJ/kg?C）；wT——冷媒水進(jìn)口溫度（oC）；iT——冷媒水出口溫度（oC）。oQ—QA=QaQbx100o，Q 0A式中：A——熱平衡誤差（%）；Q——表面式換熱器、電加熱器等提供的冷（熱）量（W）；AQ——空氣經(jīng)過散熱設(shè)備得到（或失去）的熱量（W）。B三、實(shí)驗(yàn)裝置1—排風(fēng)調(diào)節(jié)閥；2——次回風(fēng)調(diào)節(jié)閥；3—二次回風(fēng)調(diào)節(jié)閥；4—新風(fēng)調(diào)節(jié)閥；5—新風(fēng)過濾器；6—預(yù)熱器；7—表面式換熱器;8—蒸汽噴管；9—再熱器；10—送風(fēng)機(jī)；11—電熱源；12—沉浸式換熱器;13—水泵；14—風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)；15—蒸汽發(fā)生器。本實(shí)驗(yàn)裝置如圖1－1所示。該裝置主要由空氣循環(huán)系統(tǒng)、風(fēng)冷熱泵系統(tǒng)、冷（熱）媒水系統(tǒng)和蒸汽系統(tǒng)四部分組成?？諝庋h(huán)系統(tǒng)由空氣處理機(jī)組、模擬房間和回（排）風(fēng)管三大部分組成，空氣處理機(jī)組內(nèi)包括預(yù)熱器（6）、表面式換熱器（7）、蒸汽噴管（8）、再熱器（9）和送風(fēng)機(jī)（10）等，主要實(shí)現(xiàn)對空氣的熱質(zhì)處理過程；模擬房間內(nèi)設(shè)電熱源（11），用于夏季工況時(shí)輔助模擬室內(nèi)外綜合冷負(fù)荷；回（排）風(fēng)管引出一次回風(fēng)口、二次回風(fēng)口和排風(fēng)口。熱泵系統(tǒng)由風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)（14）和沉浸式換熱器（12）連接組成，夏季工況時(shí)可提供處理循環(huán)空氣所需的冷量，冬季工況時(shí)可提供處理循環(huán)空氣所需的部分熱量。冷（熱）媒水系統(tǒng)由沉浸式換熱器（12）通過水泵（13）連接表面式換熱器（7）組成，主要給表面式換熱器提供冷（熱）量。蒸汽系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生器（15）連接蒸汽噴管（8）組成。全空氣空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置采用半透明設(shè)計(jì)，整體固定在機(jī)架上，可以模擬封閉式系統(tǒng)、直流式系統(tǒng)、混合式系統(tǒng)（含一次回風(fēng)和二次回風(fēng)系統(tǒng)）等全空氣空調(diào)系統(tǒng)冬（夏）季工況的切換運(yùn)行，并能在不同空氣流動(dòng)模式下實(shí)現(xiàn)對空氣的加熱、冷卻、加濕、除濕等單獨(dú)及組合處理過程，同時(shí)通過對相關(guān)參數(shù)的科學(xué)測定，可以進(jìn)行空氣處理過程的有關(guān)理論分析。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、檢查實(shí)驗(yàn)裝置各運(yùn)轉(zhuǎn)部位有無障礙，保證蒸汽發(fā)生器供水正常。2、關(guān)閉一次回風(fēng)調(diào)節(jié)閥（2）和二次回風(fēng)調(diào)節(jié)閥（3），打開新風(fēng)調(diào)節(jié)閥（4）和排風(fēng)調(diào)節(jié)閥（1）。3、開啟風(fēng)機(jī)（10）運(yùn)行至穩(wěn)定，記錄下風(fēng)道內(nèi)空氣的流速和溫濕度。4、給沉浸式換熱器（12）水箱內(nèi)加滿潔水，開啟水泵（13），開啟風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)（14）為制熱工況，等設(shè)備啟動(dòng)運(yùn)行穩(wěn)定后，記錄下A、C、G點(diǎn)的溫度和濕度，A、C、F點(diǎn)的風(fēng)速，以及熱媒水的流量和進(jìn)出口溫度。5、 自行設(shè)定不同的組合工況，開啟或關(guān)閉預(yù)熱器（6）、再熱器（9）或蒸汽發(fā)生器（15），同時(shí)可調(diào)節(jié)新風(fēng)調(diào)節(jié)閥（4）和排風(fēng)調(diào)節(jié)閥（1）的開度、風(fēng)機(jī)（10）的風(fēng)速、表面式換熱器（7）的熱媒水流量和溫度、以及預(yù)熱器（6）和再熱器（9）的加熱功率等，在每種工況運(yùn)行穩(wěn)定的條件下，分別記錄下A、B、C、D、E、F、G等各點(diǎn)的溫度和濕度、A、C、F點(diǎn)的風(fēng)速、預(yù)熱器和再熱器的加熱功率、以及熱媒水的流量和進(jìn)出口溫度。6、 關(guān)閉預(yù)熱器（6）、再熱器（9）、蒸汽發(fā)生器（15）和風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)（14）。7、 等20min之后，依次關(guān)閉水泵（13）和風(fēng)機(jī)（10）。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、開機(jī)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先開風(fēng)機(jī)，然后開啟水泵，之后開啟風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)、預(yù)熱器、再熱器和蒸汽發(fā)生器等設(shè)備。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)先關(guān)閉風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)、預(yù)熱器、再熱器和蒸汽發(fā)生器等設(shè)備，20min之后再關(guān)閉水泵，最后關(guān)閉風(fēng)機(jī)。3、 預(yù)熱器、再熱器和電熱源等電加熱設(shè)備的持續(xù)工作時(shí)間不宜過長，開啟之后應(yīng)及時(shí)讀取數(shù)據(jù)，測試之后應(yīng)及時(shí)關(guān)閉，以免裝置內(nèi)溫度持續(xù)過高造成器件損壞。4、 在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度較高的情況下模擬冬季實(shí)驗(yàn)工況時(shí)，可以在模擬房間內(nèi)放入裝有冰塊的塑料容器以模擬室內(nèi)熱負(fù)荷。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、將實(shí)驗(yàn)步驟4中的測試數(shù)據(jù)填入下表內(nèi)，步驟5中的設(shè)定組合工況實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)自行設(shè)計(jì)表格紀(jì)錄。實(shí)驗(yàn)環(huán)境干球溫度（°C）相對濕度（%）風(fēng)道寬X高（mmXmm）大風(fēng)道小風(fēng)道實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)預(yù)熱器功率（W）再熱器功率（W）冷（熱）媒水流量（kg/h）進(jìn)/出口溫度（C）干球溫度（C）相對濕度（%）空氣流速（m/s）A點(diǎn)C點(diǎn)F點(diǎn)G點(diǎn)2、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，將各個(gè)實(shí)驗(yàn)工況下的不同空氣處理過程分別在i-d圖上的表示出來。3、 對實(shí)驗(yàn)中模擬的空氣處理過程進(jìn)行熱平衡及風(fēng)量平衡計(jì)算，并分析各種平衡誤差的產(chǎn)生原因。七、思考題1、 試分析各實(shí)驗(yàn)工況的i-d圖和理論工況有何異同？為什么？2、 如果送風(fēng)機(jī)（10）的送風(fēng)量一定，將新風(fēng)調(diào)節(jié)閥（4