潔凈空調(diào)系統(tǒng)中不同回風(fēng)形式的比較與分析

摘 要：比較分析了潔凈空調(diào)系統(tǒng)中不同新風(fēng)比時，一次回風(fēng)不同回風(fēng)形式的優(yōu)缺點，為開展空調(diào)節(jié)能研究、實現(xiàn)潔凈廠房節(jié)能和廣大設(shè)計人員如何選擇回風(fēng)形式提供參考。

關(guān)鍵詞：空調(diào)系統(tǒng)；回風(fēng)形式；空調(diào)能耗

1 前言

凈化空調(diào)系統(tǒng)的耗電、耗熱和冷負(fù)荷，冷凍機組的耗電，潔凈室的能量消耗是一般寫字樓的10-30倍。各類能量消耗中除生產(chǎn)設(shè)備隨產(chǎn)品品種、生產(chǎn)工藝不同而不同外，能量消耗總量中比例消耗較大的是冷凍機的電耗，通常要占總量的15-35%，潔凈室凈化空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷是一般空調(diào)的5-15倍。

2 一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的耗冷量的計算與分析

2.1 一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的兩種形式

（1）潔凈空調(diào)系統(tǒng)多采用集中式組合式空調(diào)系統(tǒng)，按照系統(tǒng)處理的空氣來源可以分為封閉式系統(tǒng)，直流式系統(tǒng)和混合式系統(tǒng)三種。混合式系統(tǒng)又可分為一次回風(fēng)系統(tǒng)和二次回風(fēng)系統(tǒng)。本文未考慮新風(fēng)預(yù)熱的問題。

（2）一次回風(fēng)系統(tǒng)可分為兩種情況：第一種為新回風(fēng)先混合以后，再經(jīng)過表冷擋水段冷卻至露點，然后經(jīng)過加熱段加熱至送風(fēng)溫度，簡稱先混后冷，其處理過程見圖1，在焾濕圖上的表示見圖2；第二種情況為：先將新風(fēng)經(jīng)過表冷擋水段冷卻至露點，再跟新風(fēng)混合，然后再經(jīng)過表冷擋水段冷卻至送風(fēng)溫度，簡稱先冷后混，其處理過程見圖3，在焾濕圖上表示見圖4。

2.2 不同新風(fēng)比時兩種回風(fēng)形式空調(diào)機組冷量計算

2.2.1 計算例子

某醫(yī)藥潔凈廠房，空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量為10000m3/h，潔凈室溫度要求為18～26℃，相對溫℃45～65%，室內(nèi)空氣含濕量9.4g/kg。新風(fēng)比變從10%--100%，試計算兩種回風(fēng)形式耗冷量。以下兩種回風(fēng)形式的耗冷量比較都是在空調(diào)機組處理風(fēng)量相同的前提條件下進(jìn)行的。

2.2.2 先混后冷時耗冷量計算

隨著新風(fēng)比的增加，耗冷量為化情況見圖5。由圖5可以看出隨著新風(fēng)比的增加，耗冷量的變化呈直線上升，曲線的斜率不變，說明隨著新風(fēng)比的增加，耗冷量的增加速度保持不變。

2.2.3 先冷后混時耗冷量計算

隨著新風(fēng)比的增加，耗冷量為化情況見圖6。從圖6可以看出，可以看出隨著新風(fēng)比的增加，耗冷量的變化趨勢跟先混后冷相同，說明新風(fēng)量的增加兩種回風(fēng)形式都會導(dǎo)致耗冷量的直線上升，故在工程設(shè)計中應(yīng)設(shè)法減小新風(fēng)量。

2.2.4 兩種回風(fēng)形式耗冷量的比較與分析

（1）先混后冷的處理方式

①先混后冷的回風(fēng)形式，不論新風(fēng)比如何變化，都需要對已冷卻的空氣進(jìn)行再加熱以減小送風(fēng)溫差，并且再熱量保持不變。也就是說通過加熱器的熱媒流量不變，所以該回風(fēng)方式的汽水系統(tǒng)控制要簡單一些。②先混后冷的回風(fēng)形式適用于任意新風(fēng)比的空調(diào)系統(tǒng)，無論新風(fēng)比如何變化，空調(diào)機組的除濕能力可以保持不變。

（2）先冷后混的處理方式

①當(dāng)新風(fēng)比達(dá)到70%時，空調(diào)機組后表冷量變?yōu)樨?fù)值，此時空調(diào)機組的后表冷器可以取消。②需要對已處理空氣再加熱才能達(dá)到送風(fēng)參數(shù)的要求，否則可能會導(dǎo)致送風(fēng)溫差過大，房間溫度低于設(shè)計值。③先冷后混的回風(fēng)形式在新風(fēng)比變化較大的情況下，如在50%-80%之間變化時，空調(diào)機組的后表冷器和加熱器需要反復(fù)開啟關(guān)閉，汽水系統(tǒng)控制要相對復(fù)雜。④新風(fēng)比小于10%時，空調(diào)機組已經(jīng)沒有除濕能力，所以先冷后混的回風(fēng)方式只能用于新風(fēng)比大于10%的場合，為了保險一般用于新風(fēng)比在30%以上的場合。此時可以采用二次回風(fēng)系統(tǒng)，二次回風(fēng)不在本文的討論范圍內(nèi)。

（3）兩種處理方式的對比分析

①先混后冷比先冷后混的耗冷量較大，但潔凈廠房的送風(fēng)溫差一般不大，為了減小送風(fēng)溫差，或調(diào)節(jié)送風(fēng)參數(shù)，需要對已處理的空氣進(jìn)行再加熱。因此先冷后混比先混后冷的回風(fēng)形式節(jié)能，但由于先冷后混的回風(fēng)形式經(jīng)過前表冷器處理空氣量較先混后冷要少，并且，后表冷器未將空氣處理到機器露點，幾乎沒有除濕能力，故先冷后混比先混后冷的回風(fēng)形式除濕能力要差。所以先冷后混的回風(fēng)形式只能用于新風(fēng)比大于10%的場合。②雖然先混后冷的回風(fēng)形式耗冷量大，但在產(chǎn)濕量比較大的潔凈廠房還是有優(yōu)勢的，此時先冷后混的回風(fēng)形式在可能會使廠房的相對濕度超出要求的范圍。③隨著新風(fēng)比的增加，先冷后混的回風(fēng)形式節(jié)能幅度越來越小。

（4） 從圖7可以看出：隨著新風(fēng)比的增加，曲線的斜率逐漸減小，說明先混后冷的回風(fēng)形式多耗的冷量逐漸減小， 且多耗冷的變化速度在減小。

3 比較的結(jié)論

（1）先混后冷的回風(fēng)形式的優(yōu)點為：第一，適用于任意新風(fēng)比的空調(diào)系統(tǒng)，且應(yīng)新風(fēng)比變化的能力很強，控制系統(tǒng)較簡單；第二：空調(diào)機組功能段組合簡單，初投資較少。其缺點為：第一，需要對已冷卻的空氣再加熱以減小送風(fēng)溫差，第二，耗冷量較大，不符合國家節(jié)能減排的號召。

（2）先冷后混的回風(fēng)形式的優(yōu)點為：第一，可減小空調(diào)系統(tǒng)的耗冷量，符合國家節(jié)能減排的政策；第二，運行費用較小。其缺點為：第一，只能用于新風(fēng)比大于10%以上的場合；第二，應(yīng)對新風(fēng)比變化的能力較差，控制系統(tǒng)相對要復(fù)雜。第三，先冷后混的空調(diào)機組應(yīng)根據(jù)新風(fēng)比確定是否需要后表冷，占用的機房面積和初投資可能會稍大。

4 結(jié)束語

先混后冷和先冷后混各有優(yōu)缺點，具體采用何種不能一概而論，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較分析才能決定。在兩者都可以用的情況下應(yīng)優(yōu)先采用影響國家節(jié)能減排的號召采用先冷后混的回風(fēng)形式。

參考文獻(xiàn)

[1]《制藥工業(yè)的空調(diào)與凈化》，涂光備，2004.

[2]《簡明空調(diào)設(shè)計手冊》，趙榮義，中國建筑工業(yè)出版社，2006.

[3]《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》，陸耀慶，中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[4]《醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》（GB50457-2008）.

作者簡介：楊二平（1981-），男，河北省平山縣，工程師，研究方向：暖通空調(diào)

任中杰（1983-），女，遼寧省凌源市，工程師，研究方向：暖通空調(diào)