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空调末端精细化设计空气处理过程焓湿图.pdf


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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。:..【暖通鉴049-2】空调末端精细化设计⑴:..目录CONTENTS一空调系统概述六直膨式空调系统一次回风空调系统七冬季焓湿图及冷热源、输配系统能耗二八空调机组功能段组合及设备参数选型三二次回风空调系统九自动控制策略讨论四湿度优先控制系统十热回收产品介绍五全新风直流系统十一总结:对空调设计的要求:..CONTENTS序空调未端精细化设计是实现高效制冷系统的重中之重。从原理出发,结合实际净化工程,对医疗净化科室、实验室、舒适性空调常见十余种空气处理过程熔湿图深度剖析,帮助暖通设计师、空调设备厂家、自动控制、调适运维更加直观的沟通高效对策。还会分享空调末端设备以及冷热源设计参数的快速估算方法。:..一空调系统概述02:..01空气处理概述主讲人骆艳空气处理的内容空调节能措施空调系统设计探讨内容温度大温差系统一次回风系统湿度低温送风系统二次回风系统新风量控制独立新风系统(温湿度新风深度除湿系统气流组织独立控制系统)全新风直流系统空气过滤过渡季节全新风系统直膨式系统洁净度湿度优先控制系统多联机系统压力梯度控制热回收系统风机盘管+新风系统噪声控制辐射板(毛细管辐射系统)消毒干盘管防辐射中温大温差系统废气处理空气处理的手段空气处理机组(表冷器)直膨式空气处理机组(直接蒸发式换热器)变风量控制各行各业对空调设计的精细化要求越来越高了!我们该如何应对时代的挑战呢?:..02空调末端精细化设计的重要性主讲人骆艳空调末端系统与高效制冷系统的合理匹配:1、空调系统的得热量经室内热湿交换,末端表冷器水风换热循环,制冷循环(蒸发器与冷水换热循环、冷凝器与冷却水换热循环),冷却塔水风换热循环排至室外。2、要重视空调负荷的计算。保证制冷系统高效运行空调负荷计算满足空调房间的要求1、与表冷器的实际运行能力是否1、满足室内温度要求匹配2、满足室内湿度要求2、表冷器的流量与设计一致3、对室内扰量(冷负荷、湿负空调末端的送风量、3、表冷器进出水温度与设计一致荷、新风负荷)的调节能力送风参数(温度、焓)4、冷水机组正常运行(不会大流量、小温差)的合理设计说明:设计一致不是相等:..02空调末端精细化设计的重要性主讲人骆艳:..03空调系统的热质平衡主讲人骆艳表冷器水侧供冷量表冷器风侧供冷量Q=WC(t-t)=Q=G(hc-h)W2w1L新风冷负荷+风机、管道温升冷负荷+再热冷负荷+室内冷负荷Qn室内热湿平衡冷却水散热量(估算)G(hN-h0)=’=WqC(tq1-tq2)送风点O(h,d)G(dN–d0)=Wn新风点W(tDB,tWB)00室内点N(hN,dN)混风点C(hC,dC)机器露点L(hL,dL)室内冷负荷Qn室内湿负荷Wn室内送风量G送风(h0,d0)冷水机组制冷量Q’=表冷器水侧供冷量+水泵、管道温升冷负荷送风量及送风点参数决定了实际的室内热湿状况。系统供冷量可从两个维度来分析。空气处理过程中的再热会增加系统冷负荷,如果再热源是采用电再热,系统总耗电量还需加上再热电功率。高效制冷系统与高效制冷机房的区别。:..04空调系统设计计算的主要内容主讲人骆艳舒适性空调系统设计计算要解决净化空调系统设计计算要解决的问题(已确定新风量)的问题(已确定送风量)1、送风点参数1、室内送风点参数2、室内送风量2、夏季供冷量和再热量3、夏季供冷量3、冬季供热量和加湿量4、冬季供热量室内热湿平衡G(hN-h0)=QnG(dN–d0)=Wn设计现状:达到送风点参数的难点:1、未给出送风点参数,只给出了送风1、空气处理过程避免再热。量和供冷量。2、空气处理过程中需达到的空气状态2、未考虑表冷器的实际性能。点与表冷器的处理能力一致。空调末端精细化设计要怎样做?就是在设计画图之前,要进行空调设备参数计算。:..二一次回风空调系统02:..01理想的一次回风空调系统设计计算过程主讲人骆艳空气处理过程是多参数影响决定的,且这些参数是不断变化着的。其中新风量、送风量可以估算确定,实际运行中又要求可调。表冷器选型确定后,供冷除湿最大能力限值可由理论计算得出,表冷器机器露点受实际供水温度、供水量等因素影响也会变化。室外空气干湿球温度是变化的,室内冷负荷和湿负荷也是变化的。房间实际的空气处理过程是由多个变化着且相互影响的参数组成的闭合折线族。我们做理论计算的目的是为了计算空气处理设备的处理出力。只有正确的空气处理过程,才能选出合理大小的空调机组,避免空气处理过程中冷、热量相互抵消的问题以及避免设备过小处理能力不足或设备过大造成浪费的问题,实现节能运行。同时,我们也需要调整设计参数,用足设备处理能力。空气处理过程理论计算一般采用试算法,目标就是要使设计的起点空气参数,沿空气处理闭合折线达到的终点参数与起点设计参数能趋于一致。设计是算不准的。实际的空气处理运行过程与理论计算状态点重合的可能性几乎没有。:..02一次回风空调系统设计计算过程主讲人骆艳第一步设计计算的准备工作表1室外气象参数使用工具:【孝夕夕】表2空调室内设计计算参数:..02一次回风空调系统设计计算过程主讲人骆艳表3室内新风量、冷负荷、湿负荷计算(舒适性空调)人员散湿量估算指标表:..02一次回风空调系统设计计算过程主讲人骆艳第二步设计所需参数的计算(需结合焓湿图)表4舒适性空调送风量、送风参数及供冷量计算(一次回风):..03舒适性空调一次回风系统供冷量分析主讲人骆艳表5舒适性空调一次回风系统供冷量分析在工程热质平衡计算中,将空气容积流量换算成空气质量流量时,采用空气初干球温度对应的干空气密度作为湿空气的密度,由此导致的计算误差在工程计算中可以忽略不计。理论计算过程是用来估算室内送风量的,没有考虑负压空调机组的电机散热温升,在实际中会有什么影响?正压空调机组和负压空调机组对系统总冷量的影响是一样的,负压空调机组(本图示)对表冷器风侧实际送风温差有影响,需要校核实际的送风焓差。:..04空调末端系统设计节能的要求主讲人骆艳1、送风量小(大温差送风)2、避免冷热抵消、减少再热3、设计估算的送风点与实际的机器露点一致4、表冷器的冷却除湿能力能达到设计送风点参数要求5、对新风进行热回收预处理6、设备投资经济适用问题舒适性空调一次回风系统设计送风状态点与表冷器可达到的机器露点是否一致,室内空气设计状态参数是否还可以优化?:..05表冷器分析主讲人骆艳表冷器可达到的理论水平空气处理机组表冷器出风温度=进水温度(一般为7℃)+2~3℃(℃)蒸发式换热盘管出风温度=蒸发温度(一般为5℃)+1~2℃(℃)表冷器厂家应达到的水平空调设计师应怎样执行?厂家需要进行表冷器设计,根据设定的进水温度、供回水温差最简单的方法是,将厂家样本给出的冷量除以风量,(一般为5℃)、进风量、进风参数(干湿球温度)等,设计得出焓差,从进风点开始,画一条线与95%的相对湿表冷器的进出口管数,迎面风速,水流速及阻力、管程数、表面度相交并且等于此焓差,这个点就是机器露点。管数等,得到设计所需要的参数。有深度除湿要求的项目,也可以提出明确的机器露点要求点,由厂家进行表冷器设计并满足要求。表冷器制造现状水平目前厂家提供的样本参数,表冷器实际机器露点参数如下表:进风参数供回水参数厂家1厂家2大气压干球温进水温分类湿球温度焓值出水温度处理焓差机器露点温度处理焓差机器露点温度度度kPa℃℃kJ/kg℃℃kJ/kg℃kJ/kg℃新风表冷器(四排)(六排)(八排)(四排)(六排)(八排)【焓差实验室】:..06一次回风空调空调设备性能参数选取主讲人骆艳第三步空调设备性能参数选取表6空调设备性能参数选取设计不给出送风点温度参数,会有什么问题?风量是冷量的载体,能量品味有差异。:..07一次回风空调系统焓湿图分析主讲人骆艳分析总结:℃,根据焓湿图分析以及表冷器选型经济分析比较,℃。℃,计算表冷器供冷量,并校核实际的室内参数能满足舒适度要求即可(室内相对湿度可低于设计的60%)。,,若采用估算的送风量不变,等于也考虑了负压机组风机的再热温升。所以一次回风系统看似简单,实际设计计算过程中层层加码,估算偏大,又因为没有进行水力平衡计算,实际的空调房间送风量达不到达设计要求,末端出现过冷和过热的状况。在计算冷水主机制冷量时,是不是直接采用末端设备表中的供冷量?:..08舒适性空调设计计算现状及问题主讲人骆艳设计中的问题1、设计提供了空调区逐时逐项冷负荷计算书,汇总空调区各项逐时冷负荷的综合最大值(以下简称夏季空调总冷负荷)作为冷水机组装机容量选择的依据。2、对于风机盘管加新风系统,未提供各房间风机盘管的选型依据,设备表中风机盘管未提供进出风状态参数,未提供每层各分区新风机组的风量计算,新风机组未提供进出风状态参数。各房间未标注新风量。3、对于全空气系统,系统服务各房间的送风量,新风量未标注,设备表中空气处理机组未提供进出风状态参数、新风量(回风量)。4、汇总各空调末端设备供冷量,远大于空调冷负荷计算书提供的夏季空调总冷负荷。5、核算汇总实际每层各房间设计新风量,与空调冷负荷计算书中的总新风量相差甚远。6、冷水机组、空调末端机组的选型参数,是采用国标工况还是设计工况?设计对策1、对各层各房间新风量、室内冷负荷,热湿比做详细计算。2、各房间均应标注设计新风量。3、一次回风空气处理机组、新风机组、风机盘管均应标注设计工况进出风参数。4、水系统各支管均标注设计供冷量。:..09手术室一次回风净化空调系统计算过程主讲人骆艳第一步设计计算的准备工作表7手术室室内送风量、新风量计算(净化空调)第二步设计所需参数的计算(需结合焓湿图)表8手术室室内送风点参数计算GB50333对手术室按单位面积给出了最小15~20m3/h的新风量指标,同时还需满足新风量=排风量(不低于250m3/h)+压差风量(约为425m3/h)的要求。:..10手术室一次回风净化空调系统计算过程主讲人骆艳表9手术室一次回风净化空调夏季供冷量和再热量计算:..11手术室一次回风净化空调系统计算过程主讲人骆艳表9手术室一次回风净化空调系统供冷量分析为什么空气处理过程中不可避免再热?理论相等正压空调机组风机电机散热温升带来的表冷器供冷量增加不能忽略,在设备选型参数中应加进去。冷热源节能了,但空气处理过程本质并不节能。:..12手术室负荷及风机得热负荷分析主讲人骆艳摘自《医院通风空调设计指南》(黄中):..13一次回风系统空气处理过程比较主讲人骆艳一次回风系统空气处理过程比较风机温升1℃℃℃为什么净化空调一次回风系统需要再热?1、舒适性空调室内设计参数一般为(26℃,60%),采用机器露点约16℃送风(大温差),送风温度不低,室内换气次数不高,但也可满足室内舒适度要求。2、净化空调室内设计参数一般为(24℃,50%),要求的换气次数高送风量大,送风状态点与室内设计状态点较近,表冷器机器露点约(13℃,95%),必须采用再热才能达到送风状态点。换气次数越要求高送风量越大净化空调系统需要的再热温差越大。3、百级手术室若采用净化空调一次回风管系统,再热温升约10℃,冷热量抵消严重。:..14如何减少空气处理过程中的再热?主讲人骆艳热湿耦合表冷器机器露点L表冷器空气处理过程(回风工况)同时满足室内热湿平衡hL=h0(送风点0在热湿比线上)不需要再热G(hN-h0)=QnG(dN–d0)=Wn表冷器机器露点LhL≠h0需要再热热湿解耦湿度优先控制G(d–d)=W表冷器空气处理过程(新风工况)WNLnG(hN-h0)=Qn:..小结:..三二次回风空调系统02:..01二次回风系统介绍主讲人骆艳热湿解耦(二次回风)(GW+G1)(dN–dk)=Wn(Gw+G1+G2)(hN-hS)=Qn:..四新风湿度优先控制系统02:..01湿度优先控制系统主讲人骆艳热湿解耦(湿度优先控制)GW(dN–dL)=WnG(hN-h0)=Qn何为湿度优先控制?1、根据新风承担全部室内湿负荷Wn,计算新风深度除湿处理后的状态点需达到的含湿量dL,可得出dL=dN–Wn/Gw。2、忽略空气密度对质量流量的影响,深度除湿处理后的新风与室内一次回风的混合点与室内送风状态点O应位于同一等湿线d0上,通过循环机组再热调节至送风状态点0,送至手术室湿度优先控制一次回风空气处理过程室内房间。1、新风室外点W→L1为一次表冷器冷却过程,2、新风L2→L2’为***盘管抽湿再热过程,3、新风深度除湿再热后(L2’点)送入各循环机组,与室内一次回风混合点为O‘,O‘经循环机组冷却或再热处理后至室内送风状态点O。:..01湿度优先控制系统主讲人骆艳忽略空气密度对质量流量的影响,深度除湿处理后的新风与室内一次回风的混合点与室内送风状态点O位于同一等湿线d0上。推理过程如下:假设新风处理后的状态点Lw,同时满足:1、室内湿平衡公式:Gd0+W=Gd12、混风质量守恒公式:G2d2+G1d1=(G1+G2)d0其中:G=G1+G23、可推导出公式:G2d2+W=G2d1即Lw点满足新回风混合点即为室内送风状态点,新风承担全部室内热湿负荷,d2即为新风深度除湿处理后应达到的含湿量。4、实际新风深度除湿后的机器露点为L2,或经***盘管冷凝再热后为L2’,L2或L2’位于等湿线d2上。L2’和室内回风N点的混合点为O‘,根据混风质量守恒公式:G2d2+G1d1=(G1+G2)d0’可得d0‘=d0,即O‘点和室内送风点O在等湿线d0上。L2和室内回风N点的混合点为O’‘,根据混风质量守恒公式:(t1,d1)室内空气状态点(回风)(t2,d2)新风状态点G2d2+G1d1=(G1+G2)d0’’可得d0’’=d0,即O‘’点和室内送风点O在等湿线d0上。(t0,d0)室内送风点(新回风混合点):..02手术室湿度优先控制一次回风系统主讲人骆艳空调新风机组空调冷热源空调水系统空调循环机组空调风系统:..干球温度℃℃℃℃%90含湿量g//℃7冷水终温℃,只要新风机组的生产公司能够提供满足新风湿度优先处理系统所需要的参数,就没有必要采用双冷源机组的直接蒸发盘管与表冷器串联的空气处理方式。循环机组与新风机组一样也采用7℃/12℃冷水,可大大简化医院制冷空调系统。由于医院全年均有热源存在,采用四管制盘管,提供再热所需热源,将大大减少手术室空调系统的初投资和运行费用事实上国内主要空调机组生产公司生产的新风机组也可达到此要求,后续工作将对不同厂家空气处理机组的表冷器实际性能做调研,指导设计计算选型。总结:表冷器的冷却除湿能力能否达到设计要求,是决定净化空调设计成败的关键因素。所以必须进行空调末端精细化设计计算,洁净手术室湿度优先控制系统空气处理过程作为设备选型及能力校核的依据。:..04百级手术室湿度优先控制系统设计计算过程主讲人骆艳:..04百级手术室湿度优先控制系统设计计算过程主讲人骆艳手术室净化空调系统冷负荷分析(系统冷负荷=新风冷负荷+室内冷负荷+再热冷负荷)一次回风湿度优先控制序号分项数值(kW)备注数值(kW)备注比较分析:,。..:..05百级手术室净化空调系统比较主讲人骆艳比较分析:1、湿度优先控制系统再热量很小,但对新风除湿要求高,℃,。一般还需采用直接蒸发盘管与表冷器串联的双冷源进行深度除湿。2、一次回风系统再热量大,℃,系统供冷量大,对新风除湿要求相对低一些,℃,。手术室湿度优先控制系统循环机组干工况运行还存在一些问题。:..五全新风直流系统02:..01全新风直流空调系统焓湿图主讲人骆艳夏季空调供冷量分析新风量供冷量再热量房间功能GQQ‘m3/hkWkW静配(万级)1460023942系统冷负荷分析(供冷量=系统冷负荷)新风冷负荷Q1室内冷负荷Q2再热冷负荷Q系统冷负荷Q0室内冷Q0=Q1+Q2+Q新风量新风冷负荷面积再热量负荷3房间功能GQ1Q2Q3m3/hkWm2kWkWkW静配(万级)146001801851742239由上表可知,采用直流全新风净化空调系统的医疗科室,比如静脉配置中心的抗菌药物配置区,夏季单位面积冷负荷指标达1200W/平米,空调能耗极高。主要原因为:1、新风冷负荷较高;2、系统再热造成了冷热抵消。针对此类情况,提出的空调解决方案为:1、新风采用热回收处理,将新风冷却降温5~8℃。2、无热水再热源的改造或新增项目,建议采用带冷凝热回收的直接蒸发式盘管(***盘管)抽湿再热,℃左右的电再热辅助调节。/kg:..02全新风直流空调系统计算过程主讲人骆艳全新风直流系统能耗太高,可改进的方向:1、与工艺探讨采用全新风系统的必要性,在保证室内洁净度换气次数和气流组织的前提下,是否可适当设置多联机空调,有利于室内降温除湿。2、设置新风预处理热回收。这类不详细的设计参数在实际工程中运行,会带来什么问题?:../kg分类焓值出水温度处理焓差处理焓差温度度温度温度温度如果新风机组的生产公司不能够提供满足新风深度除湿所需要的参数,就kPa℃℃kJ/kg℃℃kJ/kg℃kJ/kg℃需要采用直接蒸发盘管与表冷器串联的双冷源机组。新风表冷器(四排),更需要设计提出明确的机器露点要求,新风表冷器(六排)(八排),并选择新风机组功能段配置方式。双冷源机组一般需采用双冷凝器,机内冷凝器用于控制送风温度,机外冷凝器用于排除多余的热量:..六直膨式空调系统的应用02:..01直膨式空调系统的再热方式主讲人骆艳关于再热:..02直膨式空调系统的应用主讲人骆艳直膨式空调机组用于手术室(一次回风系统):电再热功率大手术室医用精密空调:..02直膨式空调系统的应用主讲人骆艳直膨式空调机组用于手术室(一次回风系统):采用冷凝热回收:..02直膨式空调系统的应用主讲人骆艳直膨式空调机组用于手术室(湿度优先控制系统):仅需备用电再热:..03直膨式空调系统的优化主讲人骆艳若因改造空间受限只能放置一台直膨式空气处理全新风直流直膨式空气处理机组,应如何设置机组,应如何设置功能段,可实现湿度优先控制?功能段?为什么新风湿度优先控制系统需先处理无热水再热源的改造或新增项目,建议采用带冷凝热回热湿解耦(湿度优先控制)到新风承担全部湿负荷的等湿线?收的直接蒸发式盘管(***盘管)抽湿再热,另仅需配置GW(dN–dL)=W用于单间手术室时,可适当加大新风量(Gw+Gh)(hN-h0)=℃左右的电再热辅助调节。:..七冬季焓湿图及冷热源、输配系统能耗02:..01热湿比分析主讲人骆艳ε=100000(办公室)ε=30000(会议室)ε=8000(手术室)ε=3000(游泳馆):..02冬季焓湿图分析主讲人骆艳1、假设冬季和夏季室内湿负荷不变,送风量一样,湿负荷不变,送风量不变则冬季送风含湿量差夏季一致。根据G(dN–d0)=Wn2、过冬季室内设计状态点,作热湿比线与送风等含?d也不变湿量线的交点,即为冬季送风点。3、需根据焓湿图判断加湿段和加热段的前后顺序。:..03冬季加热量和加湿量计算主讲人骆艳:..03冬季加热量和加湿量计算主讲人骆艳:..04冷热源及输配系统配电功率估算主讲人骆艳项目信息建筑概况空调、通风分项面积统计实验室、中试车间2设备房面积地下车库面原材料处理、提理化实验室区域舒适性空调面楼层建筑面积(m)22等净化空调区域面2(m)积(m)2取区域(m)面积(m2)积(m2)积(m)地下二层50262**********地下一层486811503163000555一层246600091001556二层2538001423001115三层2615001175001440四层181400662001152五层174800630001118六层173300707010260七层174800007291019八层1733000001733屋面**********合计2647535036022459791017559688净化空调风量计算汇总净化空调风量计算汇总分项送风量(m3/h)新风量(m3/h)十万级净化**********万级净化2370010700万级全新风81008100:..04冷热源及输配系统配电功率估算主讲人骆艳舒适性空调冷热源及耗电功率估算:..04冷热源及输配系统配电功率估算主讲人骆艳净化空调冷热源、再热、加湿量估算净化空调冷热源汇总分项数值再热量(kW)444夏季热源热量(kW)534净化夏季冷负荷(kW)1622冬季加热量(kW)480冬季加湿量(kg/h)140加湿电功率(kW)105:..05净化空调空气处理设备及冷热源配置主讲人骆艳医疗净化工程空气处理设备及冷热源配置(水系统为四管制)供冷模式供热模式房间功能空气处理设备冷源再热源热源加湿大楼集中冷站冷水(备大楼集中换热站热水(备用新风湿度优先控制预处理净大楼集中换热站热水(备用洁净手术室用风冷热泵冷水)、二四管制冷热水机组热水,冷电极加湿化机组PAU+循环机组AHU风冷热泵热水)级冷源用***盘管水并入冷源)大楼集中换热站热水(备用洁净辅房、静脉配置大楼集中换热站热水(备用自取新风一次回风净化空调大楼集中冷站冷水(备四管制冷热水机组热水、冷中心、消毒供应中心、风冷热泵热水)电极加湿机组AHU用风冷热泵冷水)水并入冷源)DSA介入中心等大楼集中冷站冷水(备大楼集中换热站热水(四管大楼集中换热站热水(备用自取新风(带深度除湿)一用风冷热泵冷水)、二电极加湿ICU制冷热水机组备用)风冷热泵热水)次回风净化空调机组AHU级冷源用***盘管一级***盘管(制热工况)电极加湿病理科PCR直膨式净化空调机组一级***盘管(制冷工况)电再热P2+实验室改造(全新一级***盘管+(二级***二级***盘管冷凝再热+电再热电极加湿直膨式净化空调机组一级***盘管(制热工况)风直流)盘管)补充调节系统特点:手术室全年大部分时间为供冷模式,存在其他科室的供热模式和手术室供冷模式并行的时段。冷热源选型原则:1、四管制冷热水机组容量选型根据总再热量大小选取,冷水并入冷源系统。2、再热源也可以用风冷热泵热水模式代替四管制冷热水机组。3、全部科室为供热模式时,四管制冷热水机组停止运行。(冷水无处消耗):..05舒适性空调和净化空调系统合用冷热源配置主讲人骆艳常见舒适性空调和净化空调系统合用冷热源配置制热量单台电功总电功率设备名称制冷量(kW)台数(kW)率(kW)风冷热泵机组**********.(两管制)风冷热泵机组4225341351135(四管制)电功率合计(kW)(kW)台数总电功率(kW)冷热水泵3

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