普通集中式空调系统之二次回风空调系统
一次回风系统夏季空气处理过程中,一方面将状态为C的混合空气冷却减湿到机器露点L,另一方面又用再热器将状态为L的空气加热到送风状态点O,这种用冷热抵消的方法来解决送风温差受限的问题显然是很不经济的。
二次回风正是基于这一考虑,在喷水室或空气冷却器前后两次引入室内回风,以冷却减湿设备后的回风代替再热器对空气再加热,达到节省热量和冷量的目的。由于这一过程采用两次回风,所以称为二次回风空调系统。
二次回风空调系统
1.夏季空气处理过程
室外空气状态W与一次回风混合到C点,混合后的空气经喷水室冷却减湿至机器露点L,然后与二次回风混合,使混合后的空气状态正好与所需要的夏季送风状态点O相吻合,最后将O状态空气送入房间,吸收余热、余湿后,变成室内要求的空气状态N。在h-d图中虚线代表一次回风夏季过程。
二次回风夏季过程在h-d上的求解步骤:
(1)在h-d图上找到室内状态点N和室外状态点W;
(2)过室内状态点N画出热湿比线ε;
(3)由空调精度取送风温差Δto,并由此求出送风温度to,to等温线与热湿比线的交点即送风状态点O;
(4)回风量的确定:
房间总送风量G:
1)二次回风量G2和通过喷水室或表冷器的风量GL的确定。由混合规律可知二次回风量G2 :
又因为G=GL+G2,则通过喷水室或表冷器的风量为
2)一次回风量G1的确定。由于通过喷水室或表冷器的风量GL是一次回风量和室外新风量之和,即
则可得:
3)一次回风混合点C的确定。由新风GW和通过喷水室或表冷器的风量GL的比例关系有
则一次回风混合点C的焓值为
(5)冷量的确定。把一次回风混合点C处理到机器露点L的焓差就是空气在冷却去湿过程所消耗的冷量,大小为
2.冬季空气处理过程
假定冬季室内余湿量及室内状态与夏季一样,送风量也与夏季相同,则冬季送风状态的含湿量也与夏季相同。如果再考虑二次回风混合比与夏季相同,则机器露点也与夏季相同。在这种情况下,只需将原夏季工况送风状态点O通过加热提高到冬季送风状态点O’即可。
二次回风冬季空气处理过程也有先预热新风后混合及先混合后预热两种方案。这两种预热方案的空气调节过程分别为
冬季空气处理过程所需要的加热量由预热量和再热量组成:
与一次回风系统一样,二次回风系统冬季是否需要预热器也可事先判断。其判别式为
当hW1>hW’时说明需要预热,当hW1≤hW’时则不需要预热。
3.二次回风空调系统计算举例
【例1】某生产车间需要设置空调系统,已知条件如下:
(1)室外计算条件:夏季:tW=35°C,tS=28.9°C;冬季:tW’=-4°C,
φW’ =40%;当地大气压力为101325 Pa。
(2)室内空气参数:tN=25°C±1°C,φN=60%;。
(3)按建筑、人、工艺设备及照明等计算得出的夏季、冬季的室内热、湿负荷:
夏季为Q=20.5 kW,W=0.0024kg/s
冬季为Q’=-4.5kW,W=0.0024kg/s
(4)车间内设有局部排风设备,排风量为0.417m3/s。
现拟采用二次回风系统,试进行夏、冬季空调过程计算。
【解】根据夏季和冬季的室外空调计算参数,可在h-d图上分别确定出夏季和冬季的室外状态点W和W’,并可查得hW=93.8 kJ/kg,
hW’=-1.1 kJ/kg。
夏季空气处理过程
(1)计算室内热湿比:
(2)确定送风状态点O:
在h-d图上根据tN=25±1℃,φN=60%确定N点, hN=55.5kJ/kg, dN=11.9g/kg。 过N点做ε=8542线, 与φN=95%的曲线相交得L点:tL=15.1℃, hL=41.0kJ/kg。根据空调精度取送风温差ΔtO=7℃,得送风状态点O:tO=18℃, hO=45.2kJ/kg, dO=10.8g/kg。
(3)求送风量G:
(4)计算二次回风量G2:
(5)计算通过喷水室的风量GL:
(6)确定空调房间的新风量GW:
由于室内有局部排风,补充排风所需的新风量所占风量的百分数为:
式中,1.146是35℃时空气的密度。
计算出的新风比已满足一般卫生要求,同时注意当新风量根据排风量确定时,车间并未考虑保持正压。
(7)确定一次回风量G1:
(8)确定一次回风混合点C:
hC线与
连线的交点C就是一次回风混合点。
(9)计算空调系统所需的冷量Q:
冬季空气处理过程
(1)确定冬季室内热湿比ε’和送风状态点O’:
由于冬季、夏季室内散湿量相同,当冬、夏季采用相同的送风量时,冬、夏季的送风含湿量应相同,即
送风含湿量线dO’ =10.69g/kg与ε’=-1875的交点就是冬季送风状态点O’。该送风状态点hO’ =58.2kJ/kg,tO’ =30.2℃。
(2)由于N、O、L点的参数与夏季相同,即一次混合过程与夏季相同。因此可按夏季相同的一次回风混合比来确定冬季一次回风混合状态点C’。
由混合定律,一次回风状态点C’的焓值为:
由于hC’ =36.37kJ/kg < hL=41.0kJ/kg,一次回风混合状态点位于机器露点的等焓线的下方,所以应设置预热器。
另外也可以使用是否需要预热的判别式进行判断:
由于hW1=12.58 kJ/kg >hW’ =-1.1kJ/kg,说明需要设置预热。
(3)确定加热器的加热量:
一次混合后的预热量:
二次混合后的再热量:
冬季所需要的总加热量: