设有回风机的定风量空调系统设计及控制方法
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建设经济与管理
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设有回风机的定风量 空调系统设计及控制方法
吕永军 高鸿雁
茂尔盛咨询 7 深圳 8 有限公司上海分公司
能耗， 设有集中空调系统的区域需做正压控制， 使空 调区维持略高于大气压的压力。 在该系统中， 无论工 况如何转换， 采用室内压力直接控制或者送 2 回风 量平衡， 进行对回风机的跟踪控制， 是维持室内正压 有效的方法。 # 工程实例 按工艺要求， 天津某外资近 +# ### 3$ 生产厂 房， 全年湿度控制为 4#5 6 75 、 温度控制为 $& 89 为了减少空调运行的能耗， 全厂按工艺生产 6 + :。 并且均采用了设有 的分区共设置了 +$ 套空调系统， 回风机的定风量全空气系统， 其控制要求采用上述 原理。 所有空调机组均在靠近各空调服务区域的屋 顶上放置， 为空调机组的排风出处及新风的来源提 供了有利的条件。 在系统的调试过程中， 发现有 $ 套 空调机组由于回风机的选型问题， 出现了新风口产 生排风的情况。 经对回风管路压损计算的核实及对 回风机的调整后， +$ 套空调系统的调试均达到了满
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建设经济与管理
的测量值与其设定值相比， 通过控制加湿器的电动 （(0*&） 阀 的开度， 使湿度值满足设计要求。 !" $ ’0 区 不但室外空气参数的含湿量小于其 在 ’0 区内，
焓值大于回风参数的焓值， 即室外参数处于 ’ 区。 空 （()*& ） 调系统的排风电动风阀 和新风的电动风阀 （()*$ ） 处于最小开度状态， 而混合风电动风阀 （()*+ ） 处于全开或大部分开启调节状态， 此时的新 风量仅满足最小的设计新风量。 （./ + ） , + - 湿度控制： 回风管内的湿度感应器 的测量值与其设定值相比， 通过控制冷冻回水的电 （(0*+ ） 动水阀 的开度， 使回风管内的湿度值满足设 计要求。 （ 1/ + ） , $ - 温度控制： 回风管内的温度感应器 的测量值与其设定值相比， 通过控制热水的电动水 ） （ 使回风管的温度值满足设计要 阀 (0*$ 的开度， 求。 如其焓值小于室内的设计参数的焓值设定值， 则表明室外参数落到了 ’’ 控制区域内。 !" ! ’’ 区 当室外空气参数的含湿量大于设定值、 且其焓
值小于回风参数的焓值， 室外空气参数在 ’’ 区内， （()*& ） 这时， 排风电动风阀 和新风的电动风阀 （()*+ ） （()*$ ） 处于全开状态， 而混合风电动风阀 处于关闭状态， 此时， 空调系统处于全新风的直流系 统。 （./ + ） , + - 湿度控制： 回风管内的湿度感应器 的测量值与其设定值相比， 通过控制冷冻回水的电 （(0*+ ） 动水阀 的开度， 使回风管内的湿度值满足设 计要求。 （1/ +） , $ - 温度控制： 与 回风管内的温度感应器 （ ） 其设定值相比， 通过控制热水的电动水阀 (0*$ 的 开度， 使回风管内的温度值满足设计要求。 !" # ’’’ 区 若新风的含湿量小于其设定值、 且新风的温度
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空气参数传递给 556， 556 计算其室外空气的含湿 （室内处理露点相对 量和焓值。 如含湿量大于设定值
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应的含湿量， 即图 $ 所示等湿线的含湿量 ） ， 并且其
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系统使用的场合 上述焓值和温度相结合控制的方法， 使用于对
湿、 温度有严格要求的空调系统， 并且在此控制过程 中， 仍采用了湿度优先控制。 在实际的设计过程中， 利用变新风量的工况转换达到节能目的， 多在舒适 性空调系统中使用。 并且为了减少或消除由于除湿 再热而造成的能耗， 舒适性空调系统的湿度控制一 般不作严格要求。 这样， 上述控制就变得更简单了。 当然， 若条件许可， 双风机也可考虑在工艺性空气调 节系统中采用。 !" % 系统运行的时间 从图 $ 及控制原理分析来看， 设有回风机的空 “过渡节 ” 调系统运行工况的转换， 并非通常所说的
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回风机的压头比实际所需较大时， 混合风电动阀就 消耗不掉回风机过剩的压头， 空调机组的混风箱就 成了正压， 新风就进不来。 !" ’ 新风来处和排风出处的空间要求 为了满足新风在不同室外气候条件的工况转换 功能， 排风口和新风口的面积均需考虑满足排风、 新 风量随季节变化时的最大风量。 新风口应设在室外 空气比较洁净的地方， 尽量设在排风口的上风侧， 且 应低于排风口， 并尽量保持 %#% * 的间距要求。 !" ( 新 + 排风电动调节风阀的选择及控制 为了防止在空调机组停运时， 因室外的冷空气 进入空调机组而冻裂盘管的现象发生， 新 + 排风电 动风阀建议采用严密型电动调节风阀， 并且均随空 调机组的停运而处于开闭状态。 设有回风机的空调系统采用全新风或可调新风 比运行， 除了大量节省空气处理所需消耗的能量外， 还可以有效地改善空调区的空气品质。 当然， 该系统 也有投资高、 占地面积大、 控制系统复杂等缺点。 在 实际运用过程中， 作为节能措施之一， 在通过技术经 济比较、 综合分析后， 决定装设回风机， 使用双风机 空调系统。
设定值， 且其温度小于回风温度。 此时， 排风电动风 （()*& ） （()*$ ） 阀 和新风的电动风阀 处于全开状 （()*+ ） 态、 混合风电动风阀 处于关闭状态， 空调系 统暂处于全新风的直流系统。 （1/ +） , + - 温度控制： 回风管内的温度感应器 与 其设定值相比， 通过控制冷冻回水的电动水阀 （(0*+ ） 的开度， 使回风管内的温度满足设计的要 （(0*+） 求； 而当冷冻回水的电动水阀 处于全关闭状 态、 回风管内的温度值仍低于其设定值时， 调节关小 （ ） （ ） 排风 ()*& 和新风的电动风阀 ()*$ ， 并将混合 （()*+ ） 风电动风阀 处于调节逐渐开大状态， 以满足 （()*& ） 室内温度的设计要求。 若当排风电动风阀 和 （()*$ ） 逐渐关小至最小新风量状 新风的电动风阀 态， 而回风管内的温度值仍低于其设定值时， 打开热 （(0*$ ） 水的电动水阀 ， 并通过控制开度， 使回风管 内的温度值满足设计要求。 （./ + ） , $ - 湿度控制： 回风管内的湿度感应器 的测量值与其设定值相比， 通过控制加湿器的电动 （(0*&） 的开度， 使回风管内的湿度值满足设计要 阀 求。 !" % !区、 " 区、 # 区、 $ 区的室内正压控制 为了防止室外空气向空调区域内渗透， 以节约
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型， 而非一次性的过滤器。 在配有不能清洗的高中 效、 高效过滤器的空调系统中， 由新风工况转换带来 的节能效益， 并不比因室外新风而需更换高效过滤 器的成本显著， 故不推荐此类空调系统使用于洁净 工艺的空调系统中。 !" & 送、 回风机的压头计算及选择 从图 # 可见， 送、 回风机分别相应地克服送、 回 风管路的阻力。 由于送风机还需克服表冷器、 加热器 及过滤器的阻力， 因此， 送风机的压头比回风机的压 头大得多； 回风机的压头相对较小， 并且最终要被混 合风电动阀消耗至负压， 使新风被吸进系统来。 但当
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意的效果。 并从 $%%( 年年底至现在， 空调机组一直 运行良好。 ! 工程设计体会 控制方法的选择 根据项目不同地点的气候条件特点， 可以独立 地采用焓值或温度控制方法中的一种， 以简化控制 程序， 同样能达到类似的节能效果。 焓值或温度控制 原理的分区示意见图 ’ 、 图 )。 !" #
这时， 若采 大于回风温度， 室外空气参数落在 ’’’ 区。 用全新风， 控制温度所需的冷冻水量和控制湿度所 需的加湿量均大于有回风混合的空气处理所需的能 量， 且回风比例越大越好。 即为了达到最大的节能效 果， 新风量仅需满足最小的设计新风量的要求即可。 （()*& ） 此时， 空调系统的排风电动风阀 和新风的电 （()*$ ） 动风阀 处于最小开度状态， 而混合风电动风 （()*+） 阀 处于全开或大部分开启调节状态。 （1/ +） , + - 温度控制： 的 回风管内的温度感应器 测量值与其设定值相比， 通过控制冷冻回水的电动 （ ） 水阀 (0*+ 的开度， 使温度值满足设计要求。 （./ + ） , $ - 湿度控制： 回风管内的湿度感应器
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“春、 或 秋季” ， 而是经比较室内、 外空气参数而定的。 空调系统根据不断变化的室外空气参数而运行， 是 个动态运行过程。 如上所述， 即使在冬季， 根据室内 的散热量， 空调系统的新风量仍可能出现大于设计 的最小新风量的运行情况。 !" ! 工况转换对过滤器的影响 从运行情况来看， 设有回风机的空调系统， 使用 室外新风量较大于固定新风量， 由此增加了空调系 统中各级过滤器的负担， 也使过滤器维修保养的费 用相应增加。 因此， 建议在该类空调系统中使用清洗
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引言 空调系统设有回风机的原因主要有两点： 一是
不同季节的新风量变化较大， 其它排风不能适应风 量的变化要求； 二是系统阻力较大， 故设置回风机用 来承担回风系统的阻力。 在设计过程中， 因第 * 个原 因而设置回风机， 是从新风量的变化来减少对新风 量或新、 回混合气体处理的能耗出发， 达到节能的目 的。 笔者结合设计实例， 对设有回风机的定风量空调 系统的可调新风量的设计， 及其节能控制方法进行 分析、 探讨。 " 设有回风机的定风量空调系统 设有回风机的空调系统中， 空调机组功能段的 典型设置如图 * 。 其回风机的设置主要是根据室外 的气候参数， 通过电动风阀来调节系统的排风量； 同 时， 系统的新风量通过电动调节风阀也做相应的调 整， 以减少表冷器或加热器对新风或回 , 新风混合 处理的水量， 以满足室内温度和湿度的设计要求。 即 回风机的设置为新风量的变化， 或某些季节采用全 新风运行提供了充分的条件。
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设有回风机的空调系统， 要最大限度地使用新 风来达到节能的效果， 控制是其关键。 本文以焓值和 温度相结合的一种控制方法为例， 介绍对温、 湿度有 严格要求的定风量空调系统的控制原理。 过室内设计参数点 ’ 的等焓线、 等湿线和等温 见图 $ 。 以 线， 将 - ! . 图分成 /、 //、 ///、 /0 1 个区域， 下介绍按室外气候参数分别在此 1 个区域内， 空调 系统的温度、 温度、 室内正压控制原理。
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设有回风机的定风量 空调系统设计及控制方法
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茂尔盛咨询 7 深圳 8 有限公司上海分公司
能耗， 设有集中空调系统的区域需做正压控制， 使空 调区维持略高于大气压的压力。 在该系统中， 无论工 况如何转换， 采用室内压力直接控制或者送 2 回风 量平衡， 进行对回风机的跟踪控制， 是维持室内正压 有效的方法。 # 工程实例 按工艺要求， 天津某外资近 +# ### 3$ 生产厂 房， 全年湿度控制为 4#5 6 75 、 温度控制为 $& 89 为了减少空调运行的能耗， 全厂按工艺生产 6 + :。 并且均采用了设有 的分区共设置了 +$ 套空调系统， 回风机的定风量全空气系统， 其控制要求采用上述 原理。 所有空调机组均在靠近各空调服务区域的屋 顶上放置， 为空调机组的排风出处及新风的来源提 供了有利的条件。 在系统的调试过程中， 发现有 $ 套 空调机组由于回风机的选型问题， 出现了新风口产 生排风的情况。 经对回风管路压损计算的核实及对 回风机的调整后， +$ 套空调系统的调试均达到了满
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的测量值与其设定值相比， 通过控制加湿器的电动 （(0*&） 阀 的开度， 使湿度值满足设计要求。 !" $ ’0 区 不但室外空气参数的含湿量小于其 在 ’0 区内，
焓值大于回风参数的焓值， 即室外参数处于 ’ 区。 空 （()*& ） 调系统的排风电动风阀 和新风的电动风阀 （()*$ ） 处于最小开度状态， 而混合风电动风阀 （()*+ ） 处于全开或大部分开启调节状态， 此时的新 风量仅满足最小的设计新风量。 （./ + ） , + - 湿度控制： 回风管内的湿度感应器 的测量值与其设定值相比， 通过控制冷冻回水的电 （(0*+ ） 动水阀 的开度， 使回风管内的湿度值满足设 计要求。 （ 1/ + ） , $ - 温度控制： 回风管内的温度感应器 的测量值与其设定值相比， 通过控制热水的电动水 ） （ 使回风管的温度值满足设计要 阀 (0*$ 的开度， 求。 如其焓值小于室内的设计参数的焓值设定值， 则表明室外参数落到了 ’’ 控制区域内。 !" ! ’’ 区 当室外空气参数的含湿量大于设定值、 且其焓
值小于回风参数的焓值， 室外空气参数在 ’’ 区内， （()*& ） 这时， 排风电动风阀 和新风的电动风阀 （()*+ ） （()*$ ） 处于全开状态， 而混合风电动风阀 处于关闭状态， 此时， 空调系统处于全新风的直流系 统。 （./ + ） , + - 湿度控制： 回风管内的湿度感应器 的测量值与其设定值相比， 通过控制冷冻回水的电 （(0*+ ） 动水阀 的开度， 使回风管内的湿度值满足设 计要求。 （1/ +） , $ - 温度控制： 与 回风管内的温度感应器 （ ） 其设定值相比， 通过控制热水的电动水阀 (0*$ 的 开度， 使回风管内的温度值满足设计要求。 !" # ’’’ 区 若新风的含湿量小于其设定值、 且新风的温度
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空气参数传递给 556， 556 计算其室外空气的含湿 （室内处理露点相对 量和焓值。 如含湿量大于设定值
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系统使用的场合 上述焓值和温度相结合控制的方法， 使用于对
湿、 温度有严格要求的空调系统， 并且在此控制过程 中， 仍采用了湿度优先控制。 在实际的设计过程中， 利用变新风量的工况转换达到节能目的， 多在舒适 性空调系统中使用。 并且为了减少或消除由于除湿 再热而造成的能耗， 舒适性空调系统的湿度控制一 般不作严格要求。 这样， 上述控制就变得更简单了。 当然， 若条件许可， 双风机也可考虑在工艺性空气调 节系统中采用。 !" % 系统运行的时间 从图 $ 及控制原理分析来看， 设有回风机的空 “过渡节 ” 调系统运行工况的转换， 并非通常所说的
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回风机的压头比实际所需较大时， 混合风电动阀就 消耗不掉回风机过剩的压头， 空调机组的混风箱就 成了正压， 新风就进不来。 !" ’ 新风来处和排风出处的空间要求 为了满足新风在不同室外气候条件的工况转换 功能， 排风口和新风口的面积均需考虑满足排风、 新 风量随季节变化时的最大风量。 新风口应设在室外 空气比较洁净的地方， 尽量设在排风口的上风侧， 且 应低于排风口， 并尽量保持 %#% * 的间距要求。 !" ( 新 + 排风电动调节风阀的选择及控制 为了防止在空调机组停运时， 因室外的冷空气 进入空调机组而冻裂盘管的现象发生， 新 + 排风电 动风阀建议采用严密型电动调节风阀， 并且均随空 调机组的停运而处于开闭状态。 设有回风机的空调系统采用全新风或可调新风 比运行， 除了大量节省空气处理所需消耗的能量外， 还可以有效地改善空调区的空气品质。 当然， 该系统 也有投资高、 占地面积大、 控制系统复杂等缺点。 在 实际运用过程中， 作为节能措施之一， 在通过技术经 济比较、 综合分析后， 决定装设回风机， 使用双风机 空调系统。
设定值， 且其温度小于回风温度。 此时， 排风电动风 （()*& ） （()*$ ） 阀 和新风的电动风阀 处于全开状 （()*+ ） 态、 混合风电动风阀 处于关闭状态， 空调系 统暂处于全新风的直流系统。 （1/ +） , + - 温度控制： 回风管内的温度感应器 与 其设定值相比， 通过控制冷冻回水的电动水阀 （(0*+ ） 的开度， 使回风管内的温度满足设计的要 （(0*+） 求； 而当冷冻回水的电动水阀 处于全关闭状 态、 回风管内的温度值仍低于其设定值时， 调节关小 （ ） （ ） 排风 ()*& 和新风的电动风阀 ()*$ ， 并将混合 （()*+ ） 风电动风阀 处于调节逐渐开大状态， 以满足 （()*& ） 室内温度的设计要求。 若当排风电动风阀 和 （()*$ ） 逐渐关小至最小新风量状 新风的电动风阀 态， 而回风管内的温度值仍低于其设定值时， 打开热 （(0*$ ） 水的电动水阀 ， 并通过控制开度， 使回风管 内的温度值满足设计要求。 （./ + ） , $ - 湿度控制： 回风管内的湿度感应器 的测量值与其设定值相比， 通过控制加湿器的电动 （(0*&） 的开度， 使回风管内的湿度值满足设计要 阀 求。 !" % !区、 " 区、 # 区、 $ 区的室内正压控制 为了防止室外空气向空调区域内渗透， 以节约
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型， 而非一次性的过滤器。 在配有不能清洗的高中 效、 高效过滤器的空调系统中， 由新风工况转换带来 的节能效益， 并不比因室外新风而需更换高效过滤 器的成本显著， 故不推荐此类空调系统使用于洁净 工艺的空调系统中。 !" & 送、 回风机的压头计算及选择 从图 # 可见， 送、 回风机分别相应地克服送、 回 风管路的阻力。 由于送风机还需克服表冷器、 加热器 及过滤器的阻力， 因此， 送风机的压头比回风机的压 头大得多； 回风机的压头相对较小， 并且最终要被混 合风电动阀消耗至负压， 使新风被吸进系统来。 但当
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意的效果。 并从 $%%( 年年底至现在， 空调机组一直 运行良好。 ! 工程设计体会 控制方法的选择 根据项目不同地点的气候条件特点， 可以独立 地采用焓值或温度控制方法中的一种， 以简化控制 程序， 同样能达到类似的节能效果。 焓值或温度控制 原理的分区示意见图 ’ 、 图 )。 !" #
这时， 若采 大于回风温度， 室外空气参数落在 ’’’ 区。 用全新风， 控制温度所需的冷冻水量和控制湿度所 需的加湿量均大于有回风混合的空气处理所需的能 量， 且回风比例越大越好。 即为了达到最大的节能效 果， 新风量仅需满足最小的设计新风量的要求即可。 （()*& ） 此时， 空调系统的排风电动风阀 和新风的电 （()*$ ） 动风阀 处于最小开度状态， 而混合风电动风 （()*+） 阀 处于全开或大部分开启调节状态。 （1/ +） , + - 温度控制： 的 回风管内的温度感应器 测量值与其设定值相比， 通过控制冷冻回水的电动 （ ） 水阀 (0*+ 的开度， 使温度值满足设计要求。 （./ + ） , $ - 湿度控制： 回风管内的湿度感应器
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“春、 或 秋季” ， 而是经比较室内、 外空气参数而定的。 空调系统根据不断变化的室外空气参数而运行， 是 个动态运行过程。 如上所述， 即使在冬季， 根据室内 的散热量， 空调系统的新风量仍可能出现大于设计 的最小新风量的运行情况。 !" ! 工况转换对过滤器的影响 从运行情况来看， 设有回风机的空调系统， 使用 室外新风量较大于固定新风量， 由此增加了空调系 统中各级过滤器的负担， 也使过滤器维修保养的费 用相应增加。 因此， 建议在该类空调系统中使用清洗
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引言 空调系统设有回风机的原因主要有两点： 一是
不同季节的新风量变化较大， 其它排风不能适应风 量的变化要求； 二是系统阻力较大， 故设置回风机用 来承担回风系统的阻力。 在设计过程中， 因第 * 个原 因而设置回风机， 是从新风量的变化来减少对新风 量或新、 回混合气体处理的能耗出发， 达到节能的目 的。 笔者结合设计实例， 对设有回风机的定风量空调 系统的可调新风量的设计， 及其节能控制方法进行 分析、 探讨。 " 设有回风机的定风量空调系统 设有回风机的空调系统中， 空调机组功能段的 典型设置如图 * 。 其回风机的设置主要是根据室外 的气候参数， 通过电动风阀来调节系统的排风量； 同 时， 系统的新风量通过电动调节风阀也做相应的调 整， 以减少表冷器或加热器对新风或回 , 新风混合 处理的水量， 以满足室内温度和湿度的设计要求。 即 回风机的设置为新风量的变化， 或某些季节采用全 新风运行提供了充分的条件。
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设有回风机的空调系统， 要最大限度地使用新 风来达到节能的效果， 控制是其关键。 本文以焓值和 温度相结合的一种控制方法为例， 介绍对温、 湿度有 严格要求的定风量空调系统的控制原理。 过室内设计参数点 ’ 的等焓线、 等湿线和等温 见图 $ 。 以 线， 将 - ! . 图分成 /、 //、 ///、 /0 1 个区域， 下介绍按室外气候参数分别在此 1 个区域内， 空调 系统的温度、 温度、 室内正压控制原理。