專利名稱：獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)及其運(yùn)動(dòng)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空調(diào)系統(tǒng)，特別是涉及一種獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于持續(xù)的電力緊張形勢(shì)，使得節(jié)能已成為各國(guó)高度關(guān)注的大事，而空調(diào)節(jié)能又是首當(dāng)其沖，空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能是影響空調(diào)節(jié)能最重要的因素之一。目前國(guó)際上商業(yè)建筑最常用的空調(diào)系統(tǒng)是獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)(DOAS)和地板送風(fēng)系統(tǒng)(UFAD)。
獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)(DOAS)和地板送風(fēng)系統(tǒng)(UFAD)是美國(guó)能源部列為在全美推廣的最節(jié)能和最有前途的空調(diào)技術(shù)之一，其突出的節(jié)能效果，舒適的效果，優(yōu)良的室內(nèi)空氣質(zhì)量，使其已成為北美、歐洲商業(yè)建筑首選的兩種空調(diào)系統(tǒng)。
目前最典型的獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)由三部分組成即帶全熱交換器的新風(fēng)機(jī)組，室內(nèi)顯熱設(shè)備(冷輻射板，風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組等)和控制系統(tǒng)，其最主要的特點(diǎn)是新風(fēng)負(fù)荷、室內(nèi)的全部潛熱負(fù)荷和部分顯熱負(fù)荷由帶全熱交換器的新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)，室內(nèi)顯熱設(shè)備干工況運(yùn)行。
獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)主要的優(yōu)點(diǎn)是a)在美國(guó)能源部評(píng)估的21世紀(jì)15項(xiàng)最具節(jié)能潛力的空調(diào)技術(shù)中，是節(jié)能潛力最高的空調(diào)系統(tǒng)；b)室內(nèi)沒(méi)有了冷凝水，空調(diào)系統(tǒng)沒(méi)有了回風(fēng)，同時(shí)在新風(fēng)系統(tǒng)中又采取一系列凈化措施，使得室內(nèi)空氣品質(zhì)得到明顯改善；c)解決了傳統(tǒng)變風(fēng)量系統(tǒng)在處理多室建筑時(shí)存在的，需要額外增大系統(tǒng)新風(fēng)量和新風(fēng)普遍不足的問(wèn)題；d)由于新風(fēng)機(jī)組采用低溫送風(fēng)大溫差，室內(nèi)剩余顯熱采用無(wú)風(fēng)道的顯冷設(shè)備，因此需要建筑物提供的空調(diào)機(jī)房面積、吊頂凈空、風(fēng)道所需空間、管道豎井等都明顯小于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)；e)由于空調(diào)系統(tǒng)的總送風(fēng)量?jī)H為新風(fēng)量，因此系統(tǒng)送風(fēng)量小，新風(fēng)機(jī)組噪聲低于常規(guī)空調(diào)機(jī)組，且可以進(jìn)行消聲處理，而室內(nèi)沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，輻射吊頂還可以采取吸聲措施，因此室內(nèi)噪聲極低。
在北美，獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)的顯熱設(shè)備基本上都是采用輻射板，其主要的缺點(diǎn)是a)冷表面凝露，當(dāng)冷輻射板表面溫度低于房間空氣的露點(diǎn)溫度時(shí)，冷輻射板表面將產(chǎn)生冷凝水；b)單位面積冷量過(guò)低，目前國(guó)際上性能最好的冷輻射板，單位面積冷量也只有140W/m2，一般為30～80W/m2，常常是全部吊頂布滿輻射板，冷量也不夠；c)一次投資偏高；d)需要自動(dòng)控制系統(tǒng)防止冷表面凝露。獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)的研究中心在美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)，在5年的研究中，主要研究的內(nèi)容是(1)系統(tǒng)研究；(2)能耗分析；(3)設(shè)計(jì)方法研究；(4)防止凝露研究；(5)工程實(shí)例分析。目前美國(guó)已有多項(xiàng)大型空調(diào)工程采用了獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)。
地板送風(fēng)系統(tǒng)雖然歷史很長(zhǎng)，在歐洲已經(jīng)有很長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，但是本世紀(jì)傳到北美以后，發(fā)展迅速，產(chǎn)生了很多新的形式。目前地板送風(fēng)主要有兩種形式a)有壓地板送風(fēng)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處理后的空氣送入架空地板下部，然后通過(guò)地板旋流風(fēng)口送出；b)無(wú)壓地板送風(fēng)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處理后的空氣送入架空地板下部，然后通過(guò)風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)式變風(fēng)量盒和地板送風(fēng)口送出。
地板送風(fēng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是a)由于地板送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)溫度較高，冷水機(jī)組效率高；過(guò)渡季節(jié)還可利用新風(fēng)降溫，供冷的時(shí)間縮短；空氣輸送動(dòng)力小，風(fēng)機(jī)能耗??；b)送風(fēng)口可隨意變動(dòng)位置，使得空調(diào)系統(tǒng)更加靈活，與布線系統(tǒng)，電源系統(tǒng)合二為一，有利于建筑物重新裝修，可大大地降低重新裝修的費(fèi)用；c)增加了房間凈高；d)空調(diào)人性化，控制靈活，實(shí)現(xiàn)局部氣候環(huán)境的個(gè)人控制，舒適感明顯提高；e)下送上回氣流組織形式，有利于排除余熱和污染物，從而保證工作區(qū)較高的空氣質(zhì)量。
這兩種地板送風(fēng)系統(tǒng)的共同缺點(diǎn)是a)由于增加了架空地板，特殊送風(fēng)口，自動(dòng)控制，因此一次投資高于普通空調(diào)系統(tǒng)；b)送風(fēng)溫度高，室內(nèi)相對(duì)濕度控制較困難；c)有壓地板漏風(fēng)問(wèn)題需要解決；d)地板漏風(fēng)導(dǎo)致各個(gè)區(qū)間冷熱不均；e)有壓地板室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)，尤其是個(gè)人調(diào)節(jié)能力較差；f)需要專業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行安裝調(diào)試；g)風(fēng)量大，送回風(fēng)較難布置；h)應(yīng)用于建筑物翻新改造時(shí)受到的限制較多；i)地板送風(fēng)技術(shù)還是一項(xiàng)新技術(shù)，需要普及。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高效、節(jié)能、健康的空調(diào)系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的能耗減少一半以上。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，包括帶全熱交換器的新風(fēng)機(jī)組，其特征是還包括空調(diào)機(jī)組、變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒或變風(fēng)量末端裝置、旋流送風(fēng)口、溫控器和變風(fēng)量控制系統(tǒng)；新風(fēng)機(jī)組的新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口與室外空氣連通，新風(fēng)機(jī)組的排風(fēng)進(jìn)風(fēng)口與空調(diào)房間連通；新風(fēng)機(jī)組的新風(fēng)送風(fēng)口與空調(diào)機(jī)組連通；空調(diào)機(jī)組與走廊地板下部送風(fēng)風(fēng)道連通，安裝在風(fēng)道上部的送風(fēng)口與空調(diào)房間架空的地板夾層連通，與空調(diào)房間連通的變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒或變風(fēng)量末端裝置設(shè)在架空的地板夾層中。經(jīng)過(guò)新風(fēng)機(jī)組處理后的新風(fēng)與經(jīng)過(guò)空調(diào)機(jī)組處理后的部分回風(fēng)混合；混合后的空氣進(jìn)入走廊地板下部送風(fēng)風(fēng)道，并由風(fēng)道上部的送風(fēng)口送入空調(diào)房間架空的地板夾層中，變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒將混合后的空氣送入空調(diào)房間，或者是變風(fēng)量末端裝置將混合后的空氣送入空調(diào)房間。多風(fēng)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)可采用99116269.2發(fā)明專利公開的多風(fēng)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)，變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒可采用99236529.5實(shí)用新型專利公開的變風(fēng)量盒；變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒的送風(fēng)量由溫控器進(jìn)行手調(diào)控制或自動(dòng)控制，變風(fēng)量控制系統(tǒng)采集溫控器風(fēng)量變化信號(hào)，通過(guò)控制器和變頻器調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組送風(fēng)量，達(dá)到空調(diào)系統(tǒng)變風(fēng)量的目的。新風(fēng)機(jī)組中的核心部件全熱交換器可采用02290456.5實(shí)用新型專利公開的新風(fēng)機(jī)組，低溫送風(fēng)新風(fēng)機(jī)組可采用03264000.5實(shí)用新型專利公開的新風(fēng)機(jī)組。
這種獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方法是室外新風(fēng)和空調(diào)房間內(nèi)的排風(fēng)進(jìn)入新風(fēng)機(jī)組的全熱交換器的不同風(fēng)道并進(jìn)行熱交換，室外新風(fēng)承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷、室內(nèi)全部潛熱負(fù)荷和部分顯熱負(fù)荷；交換后的排風(fēng)排到室外；部分回風(fēng)進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，干工況運(yùn)行，承擔(dān)室內(nèi)剩余的顯熱負(fù)荷；經(jīng)過(guò)處理的新風(fēng)和回風(fēng)混合后，由走廊架空地板下部的主風(fēng)道上的送風(fēng)口送到各間房間的架空地板中；為提高送風(fēng)溫度，室內(nèi)部分回風(fēng)通過(guò)安裝在地板上部的變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒的回風(fēng)口進(jìn)入安裝在地板下部的變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒中，與地板下部由空調(diào)機(jī)組處送來(lái)的空氣混合后，再由安裝在地板上部的旋流風(fēng)口送入室內(nèi)。室內(nèi)溫度的控制可以通過(guò)置于室內(nèi)的溫控器通過(guò)手調(diào)或自動(dòng)控制，改變送入室內(nèi)的風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)手動(dòng)改變變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)口開度來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用溫控器時(shí)，空調(diào)機(jī)組的變風(fēng)量是通過(guò)采集溫控器風(fēng)量變化信號(hào)，由控制器和變頻器調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組送風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。采用變風(fēng)量末端裝置時(shí)，空調(diào)機(jī)組的變風(fēng)量是由地板下部的壓力傳感器控制空調(diào)機(jī)組的總風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)采用的地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)a)能耗低，過(guò)渡季節(jié)還可利用新風(fēng)降溫，供冷的時(shí)間縮短；空氣輸送動(dòng)力小，風(fēng)機(jī)能耗??；b)送風(fēng)口可隨意變動(dòng)位置，使得空調(diào)系統(tǒng)更加靈活，與布線系統(tǒng)，電源系統(tǒng)合二為一，有利于建筑物重新裝修，可大大地降低重新裝修的費(fèi)用；c)增加了房間凈高；d)空調(diào)人性化，控制靈活，實(shí)現(xiàn)局部氣候環(huán)境的個(gè)人控制，舒適感明顯提高；e)下送上回氣流組織形式，有利于排除余熱和污染物，從而保證工作區(qū)較高的空氣質(zhì)量，本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)還解決了地板送風(fēng)系統(tǒng)室內(nèi)相對(duì)濕度控制困難的問(wèn)題。
作為改進(jìn)，新風(fēng)機(jī)組的全熱交換器包括三層或三層以上的復(fù)合膜板，所述的復(fù)合膜板包括膜框和固定在膜框上的膜片層，在兩個(gè)相鄰膜片層的相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)邊設(shè)有連接該兩膜片層的側(cè)壁，相鄰兩膜片層與連接它們的側(cè)壁形成風(fēng)道，相鄰的兩風(fēng)道交錯(cuò)排布；風(fēng)道包括新風(fēng)風(fēng)道和排風(fēng)風(fēng)道，新風(fēng)風(fēng)道和排風(fēng)風(fēng)道層疊交錯(cuò)排布。本發(fā)明的全熱交換器省去波紋翅片結(jié)構(gòu)，采用安裝支柱固定復(fù)合膜板的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝容易、可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化；同時(shí)熱交換時(shí)風(fēng)與風(fēng)道的接觸面積大大減小，因而空氣流通時(shí)阻力小，全熱交換效率高，濕交換效率高，新風(fēng)能耗減少70％左右，并可大大提高空氣流速，迎風(fēng)面風(fēng)速可達(dá)2m/s，減小機(jī)組體積。膜片層使細(xì)菌、病毒和有害氣體難以泄漏作為進(jìn)一步改進(jìn)，膜片層為納米氣體分離膜，其孔隙為4納米。全熱交換器長(zhǎng)期以來(lái)采用的熱濕交換材料都是各類紙張，經(jīng)過(guò)特殊處理之后，使其具有傳熱和傳質(zhì)的特點(diǎn)，最近幾年通過(guò)工藝的改進(jìn)和納米材料的處理，全熱交換器的紙張的孔隙已經(jīng)從傳統(tǒng)的80～170微求減少到45～55微米，并且具有殺茵的功能，但是由于病毒的直徑只有15～200納米(0.015～0.2微米)，因比病毒仍然可以穿過(guò)全熱交換器的材料污染新鮮空氣，因此在醫(yī)院、藥廠、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室迄今只能采用顯熱交換器，導(dǎo)致大量的能源浪費(fèi)。本發(fā)明的全熱交換器采用是氣體分離膜，采用納米氣體分復(fù)合離膜作為全熱交換器的熱濕交換材料的全熱交換器新風(fēng)機(jī)組具有以下幾大特點(diǎn)材料的孔隙為4納米，除了水蒸氣分子(平均直徑0.4納米)可以通過(guò)外，水分子(直徑100微米)、病毒、細(xì)菌、有害氣體均無(wú)法通過(guò)，實(shí)現(xiàn)了全熱交換的零泄露；熱質(zhì)交換效率明顯高于紙質(zhì)材料；空氣阻力低于現(xiàn)有的全熱交換器；根據(jù)需要?dú)怏w分每膜的載體可以采用特殊抗菌處理措施，被駐留在熱質(zhì)交換材料上的細(xì)菌和病毒可以完全殺滅。
作為再進(jìn)一步改進(jìn)，變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒通過(guò)旋流風(fēng)口與回風(fēng)口與空調(diào)房間連通或變風(fēng)量末端裝置通過(guò)旋流風(fēng)口與空調(diào)房間連通。變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒通過(guò)旋流風(fēng)口與回風(fēng)口將混合后的空氣送入空調(diào)房間，或者是變風(fēng)量末端裝置通過(guò)旋流風(fēng)口將混合后的空氣送入空調(diào)房間。
作為上述方案的共同改進(jìn)，地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)增加了手動(dòng)變風(fēng)量末端裝置，包括外筒和安裝在外筒內(nèi)的內(nèi)筒，外筒固定在地板上，內(nèi)筒緊貼外筒且可相對(duì)外筒旋轉(zhuǎn)；在內(nèi)筒的側(cè)壁上設(shè)有一個(gè)或一個(gè)以上的第一出風(fēng)口，在外筒側(cè)壁對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)有與內(nèi)筒的第一出風(fēng)口個(gè)數(shù)和大小對(duì)應(yīng)的第二出風(fēng)口；在內(nèi)筒朝向地板夾層的一端設(shè)有筒底，旋流風(fēng)口安裝在內(nèi)筒和外筒朝向空調(diào)房間的一端，外筒兩端開口，外筒兩端開口。這種旋流送風(fēng)口，可解決送風(fēng)大，風(fēng)吹到人身上覺得不舒服的問(wèn)題。送風(fēng)筒由內(nèi)筒和外筒組成，通過(guò)內(nèi)筒相對(duì)外筒旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)出風(fēng)口大小。送風(fēng)筒同時(shí)也是垃圾桶，地面的雜物落入內(nèi)筒內(nèi)，可以定時(shí)清除。
作為改進(jìn)新風(fēng)機(jī)組為低溫送風(fēng)大溫差空調(diào)機(jī)組，可采用03264000.5實(shí)用新型專利公開的低溫送風(fēng)大溫差空調(diào)機(jī)組。本發(fā)明的空調(diào)系統(tǒng)采用的新風(fēng)機(jī)組，為低溫送風(fēng)大溫差空調(diào)機(jī)組，是實(shí)現(xiàn)獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)的關(guān)鍵，與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)相比具有能耗可節(jié)省一半以上、室內(nèi)空氣質(zhì)量高、人體更舒適，室內(nèi)濕度容易控制等的優(yōu)點(diǎn)，克服了獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)采用輻射板易凝露、單位面積冷量小、初投資大，控制復(fù)雜；地板送風(fēng)系統(tǒng)送風(fēng)量大，濕度控制困難等缺點(diǎn)。
作為改進(jìn)，在內(nèi)筒上設(shè)有調(diào)節(jié)桿，外筒上面的第二出風(fēng)口的開孔尺寸和位置與第一出風(fēng)口相同，通過(guò)調(diào)節(jié)桿旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒，使內(nèi)筒相對(duì)外筒旋轉(zhuǎn)方便；內(nèi)外筒上的風(fēng)口大小和位置相同，便于調(diào)節(jié)。
作為改進(jìn)，第一出風(fēng)口的個(gè)數(shù)為六個(gè)或六個(gè)以上，等分勻布在內(nèi)筒的側(cè)壁上，即能滿足送風(fēng)需要，加工也簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的有益效果是能相對(duì)傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)能耗減少一半以上，室內(nèi)空氣質(zhì)量高，人體更舒適，噪聲低，室內(nèi)濕度容易控制，風(fēng)機(jī)能耗小，增加了房間凈高，控制靈活。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的示意圖。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例1全熱交換器的示意圖。
圖3本發(fā)明獨(dú)立新鳳地板送風(fēng)空氣處理過(guò)程的焓濕4是本發(fā)明實(shí)施例2變風(fēng)量末端裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，包括帶全熱交換器的新風(fēng)機(jī)組10、空調(diào)機(jī)組12、變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒、旋流送風(fēng)口、溫控器和變風(fēng)量控制系統(tǒng)；新風(fēng)機(jī)組10為低溫送風(fēng)大溫差空調(diào)機(jī)組，采用03264000.5實(shí)用新型專利公開的低溫送風(fēng)空調(diào)機(jī)組。新風(fēng)機(jī)組10的新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口11與排風(fēng)口13與室外空氣連通，新風(fēng)機(jī)組10的排風(fēng)進(jìn)風(fēng)口14與空調(diào)房間15連通；部分回風(fēng)的送風(fēng)口17與空調(diào)機(jī)組12連通；新風(fēng)機(jī)組10的新風(fēng)送風(fēng)口16和空調(diào)機(jī)組12的送風(fēng)口18，混合后與風(fēng)道19連通，風(fēng)道與空調(diào)房間架空的地板夾層連通，多風(fēng)機(jī)變風(fēng)量系統(tǒng)的變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒20設(shè)在架空的地板夾層中，風(fēng)機(jī)盒20的送風(fēng)口21與回風(fēng)口22與空調(diào)房間15連通。風(fēng)機(jī)盒20為變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒，采用99236529.5實(shí)用新型專利公開的變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒。經(jīng)過(guò)新風(fēng)機(jī)組10處理后的新風(fēng)與經(jīng)過(guò)空調(diào)機(jī)組12處理后的部分回風(fēng)混合；混合后的空氣與走廊地板下部送風(fēng)風(fēng)道19連通，并由風(fēng)道上部的送風(fēng)口送入空調(diào)房間架空的地板夾層中，變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒20設(shè)在架空的地板夾層中，變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒通過(guò)送風(fēng)口21與回風(fēng)口22與空調(diào)房間15連通。
如圖2所示，全熱交換器30包括十一層復(fù)合膜板1，復(fù)合膜板1包括兩層網(wǎng)狀的塑料膜框2和熱壓固定在兩層膜框間的納米氣體分離膜膜片層3，納米氣體分離膜的孔隙為4納米，在塑料膜框2的相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)邊設(shè)有側(cè)壁4；復(fù)合膜板1的側(cè)壁4交錯(cuò)排布形成不同方向的通風(fēng)通道5；在塑料膜框網(wǎng)格的經(jīng)、緯線交匯處上設(shè)有安裝孔6，安裝支柱7從復(fù)合膜板1的安裝孔6穿出固定復(fù)合膜板1；在復(fù)合膜板1的安裝孔6位置設(shè)有凸臺(tái)8，凸臺(tái)8的高度與側(cè)壁4高度一致。
實(shí)施例2如圖4所示，地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)也可以采用變風(fēng)量末端裝置20，20的送風(fēng)口21包括錐形的外筒23和安裝在外筒23內(nèi)的錐形內(nèi)筒24，外筒23通過(guò)凸緣29支撐在支撐環(huán)30上，支撐環(huán)30固定在地板31上，在支撐環(huán)朝向地板夾層的一端固定有固定支架34，固定支架34固定在地板上，在地板上還覆蓋有地毯32。內(nèi)筒24緊貼外筒23且可相對(duì)外筒23旋轉(zhuǎn)；在內(nèi)筒24的側(cè)壁上等均布有六個(gè)第一出風(fēng)口25，在外筒設(shè)有第二出風(fēng)口26，第二出風(fēng)口26的開孔尺寸和位置與第一出風(fēng)口25相同；在內(nèi)筒朝向地板夾層的一端設(shè)有筒底27，在內(nèi)筒內(nèi)筒底27上設(shè)有調(diào)節(jié)桿，在外筒23的凸緣29上安裝有旋流風(fēng)口28，外筒23兩端開口。
以下結(jié)合一項(xiàng)具體工程，介紹這種新型空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，由于篇幅受限，空調(diào)負(fù)荷未按朝向和內(nèi)外區(qū)分別計(jì)算，采用單位面積空調(diào)冷負(fù)荷和散濕量進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí)，空調(diào)負(fù)荷和送風(fēng)量應(yīng)按不同朝向，內(nèi)區(qū)和外區(qū)分別計(jì)算。
該工程為超高層綜合商業(yè)大廈，工程所在地珠江三角洲，其中辦公標(biāo)準(zhǔn)層為30層。標(biāo)準(zhǔn)層空調(diào)面積1454m2，室內(nèi)設(shè)計(jì)干球溫度為26℃，辦公室每人新風(fēng)量為50m3/h，人員密度為7m2/人，主要參數(shù)參考《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》[6]。由于本建筑采用低輻射鍍膜玻璃(LOW-E)，新風(fēng)采用全熱交換器，標(biāo)準(zhǔn)層空調(diào)冷負(fù)荷Q為189kW，室內(nèi)冷負(fù)荷QN為132.6kW，室內(nèi)顯冷負(fù)荷QNX為117.5kW，室內(nèi)散濕量W為21.19kg/h。
這種標(biāo)準(zhǔn)辦公建筑，可以采用的空調(diào)系統(tǒng)有風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)，普通變風(fēng)量系統(tǒng)，水環(huán)熱泵系統(tǒng)，獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)、地板送風(fēng)系統(tǒng)、VRV系統(tǒng)等。該建筑由于一開始就決定采用VRV系統(tǒng)或者是水源熱泵系統(tǒng)，因此沒(méi)有像其他采用筒中筒結(jié)構(gòu)的辦公建筑那樣，在中筒預(yù)留空調(diào)機(jī)房的位置。后來(lái)由于對(duì)在超高層建筑中采用VRV系統(tǒng)和水源熱泵系統(tǒng)有不同的看法，業(yè)主首先否定了水環(huán)熱泵系統(tǒng)(因?yàn)榻ㄖ锏靥帍V東，冬季不采暖)，并決定進(jìn)行不同空調(diào)系統(tǒng)方案比較。
首先提出的是地板送風(fēng)系統(tǒng)，為了避免冷風(fēng)造成的不舒適感，地板送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)溫度一般為18～20℃，如果按18℃送風(fēng)，空調(diào)總送風(fēng)量為43626m3/h，需選用的空調(diào)機(jī)組送風(fēng)量為45000m3/h。該建筑標(biāo)準(zhǔn)層高3.9m，業(yè)主要求辦公室凈高不得低于3.2m，由于走廊寬度只有1.98m，因此如果按兩個(gè)機(jī)房，最大風(fēng)速9m/s考慮，風(fēng)道凈空至少需要0.35m，地板高度為0.4m，加上梁高和樓板厚度，無(wú)法滿足3.2m凈高。
由于本建筑的裙樓(共八層)采用冰蓄冷低溫送風(fēng)大溫差系統(tǒng)，因此筆者決定將獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)與地板送風(fēng)系統(tǒng)相結(jié)合，在辦公樓部分實(shí)施獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)。由于原設(shè)計(jì)未預(yù)留空調(diào)機(jī)房，在走廊的端頭各設(shè)一個(gè)空調(diào)機(jī)房。以下介紹設(shè)計(jì)步驟，空氣處理過(guò)程的焓濕圖，如圖3所示。
a)根據(jù)新風(fēng)量和全熱交換器的效率，確定通過(guò)全熱交換器后的新風(fēng)機(jī)組進(jìn)風(fēng)點(diǎn)W1的參數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)層總新風(fēng)量為5000×2＝10000m3/h，GX＝3.33kg/s，全熱和顯熱交換效率為65％，新風(fēng)機(jī)組進(jìn)風(fēng)參數(shù)為28.63℃/20.8℃。
b)根據(jù)新風(fēng)機(jī)組承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷、室內(nèi)全部潛熱負(fù)荷和部分顯熱負(fù)荷的原則，由室內(nèi)濕負(fù)荷和房間設(shè)計(jì)參數(shù)(干球溫度和相對(duì)濕度)，確定新風(fēng)機(jī)組機(jī)器露點(diǎn)的含濕量dL1，室內(nèi)相對(duì)濕度的設(shè)定需要進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，由于篇幅有限，此處從略。本工程室內(nèi)干球溫度26℃，相對(duì)濕度45％，含濕量dN＝0.00951kg/kg，室內(nèi)散濕量為W＝21.19kg/h，所需表冷器機(jī)器露點(diǎn)的含濕量為dL1＝dN-W/Gx＝0.00775kg/kg (1)c)確定新風(fēng)機(jī)組的出風(fēng)點(diǎn)L1′參數(shù)新風(fēng)機(jī)組采用8排表冷器，冷水初溫3℃，溫升10℃新風(fēng)機(jī)組出風(fēng)參數(shù)為28.63℃/20.8℃，30.78kJ/kg機(jī)組電機(jī)功率為2.2kW，冷量為111.63kW，風(fēng)機(jī)溫升為0.5℃，d)確定空調(diào)機(jī)組的出風(fēng)點(diǎn)L2參數(shù)，dL2＝dN＝0.00951kg/kg，假設(shè)空調(diào)機(jī)組機(jī)器露點(diǎn)的相對(duì)濕度為90％。
e)確定混合點(diǎn)O的參數(shù)，由于混合點(diǎn)的參數(shù)必須同時(shí)滿足以下條件ε＝(hN-hO′)/(dN-dO′) (2)dO′＝dOhO′＝hN-ε(dN-dO′)(3)Δh＝hO′-hO＝1.01(tO′-tO)+1.84dO(tO′-tO) (4)(hL2-hO)/(hL2-hL1′)＝(dL2-dO)/(dL2-dL1′)(5)解聯(lián)立方程dO＝(hL2-hL1′)dL2-(dL2-dL1′)(hL2-hN+εdN+1.01ΔtO)/(hL2-hL1′)-(ε-1.84ΔtO)(dL2-dL1′)(6)n＝GX/G＝(dL2-dO)/(dL2-dL1′)(7)
hO＝hL2-n(hL2-hL1′) (8)dO＝0.00892kg/kg，hO＝35.93kg/kg，tO＝13.33℃，tOS＝12.66℃f)確定空調(diào)機(jī)組出風(fēng)參數(shù)風(fēng)機(jī)溫升1℃tO′＝14.33℃，tOS′＝13.06℃，dO′＝0.00892kg/kg，hO′＝36.95kg/kg，g)確定空調(diào)機(jī)組總送風(fēng)量GK＝QN/(hN-hO)＝132.6/(50.4-36.95)＝9.86kg/s (9)空調(diào)機(jī)組總風(fēng)量29576m3/hh)新風(fēng)機(jī)組承當(dāng)?shù)氖覂?nèi)顯冷負(fù)荷QXNX＝GX(hN-hL1′)-QNQ＝3.33(50.4-30.78)-15.16＝50.24kW (10)i)風(fēng)機(jī)得熱量轉(zhuǎn)換的空調(diào)顯冷負(fù)荷QFX＝1.01GXΔt1+1.01GKΔt2＝1.01×3.33×0.5-1.01×10×1＝11.78kW (11)j)需要空調(diào)機(jī)組承當(dāng)?shù)氖覂?nèi)顯冷負(fù)荷QKX＝QNX-QNQ+QFX＝117.5-60.24+11.78＝79kW (12)k)采用普通柜式空調(diào)機(jī)組兩臺(tái)，風(fēng)量均為15000m3/h，機(jī)組電機(jī)功率為3kW；表冷器處理風(fēng)量為每臺(tái)10000m3/h，6排表冷器，冷水初溫9℃，溫升10℃，干工況運(yùn)行，承當(dāng)室內(nèi)剩余的顯熱負(fù)荷，冷量為80.8kW；1)由于地板送風(fēng)溫度不宜過(guò)低，一般應(yīng)控制在18℃～20℃，本工程采用18℃送風(fēng)，總送風(fēng)量為G′＝QNX/1.01(tN-tS)＝117.5/1.01(26-18)＝14.54kg/s (13)地板送風(fēng)總風(fēng)量43626m3/h，二次回風(fēng)量為43626-30000＝13626m3/h，送風(fēng)點(diǎn)為O1。
m)標(biāo)準(zhǔn)層各層的變風(fēng)量末端和送風(fēng)口數(shù)量由用戶決定，各層不盡相同。
5經(jīng)濟(jì)分析表1是獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)與VRV系統(tǒng)、傳統(tǒng)變風(fēng)量系統(tǒng)一次投資比較。表2是獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)與VRV系統(tǒng)、傳統(tǒng)變風(fēng)量系統(tǒng)電機(jī)功率和運(yùn)行費(fèi)用比較。
表1一次投資比較(萬(wàn)元/層)


注a)VRV新風(fēng)機(jī)未采用全熱交換器，因?yàn)橥赓Y全熱交換器價(jià)格昂貴，標(biāo)準(zhǔn)層按空調(diào)冷負(fù)荷282kW設(shè)計(jì)，其中5臺(tái)新風(fēng)VRV，5臺(tái)VRV；b)地板送風(fēng)系統(tǒng)材料費(fèi)用已經(jīng)包括架空地板與普通地板差價(jià)12.2萬(wàn)元。
表2電機(jī)功率、運(yùn)行費(fèi)用比較(萬(wàn)元/層)

注a)當(dāng)?shù)厣虡I(yè)用電電價(jià)為0.866元/kWh；b)空調(diào)運(yùn)行時(shí)間變風(fēng)量系統(tǒng)，VRV系統(tǒng)為280天，每天10小時(shí)，地板送風(fēng)系統(tǒng)為250天，每天10小時(shí)；c)三種系統(tǒng)的負(fù)荷參差系數(shù)均為0.6；d)VRV系統(tǒng)功率按廠家樣本。
由于廣東省迄今仍未實(shí)施峰谷電價(jià)差，商業(yè)用電的電價(jià)全天、全年不變。該工程之所以在無(wú)峰谷電價(jià)差的條件下部分采用冰蓄冷系統(tǒng)，主要是為了實(shí)施低溫送風(fēng)大溫差系統(tǒng)，利用低溫送風(fēng)大溫差系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)減少空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用和空調(diào)系統(tǒng)所需有效空間，改善室內(nèi)空氣質(zhì)量。
辦公樓部分采用獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)時(shí)，其中總負(fù)荷的58.5％，采用冰蓄冷系統(tǒng)作為冷源，冷水側(cè)為低溫水大溫差(3℃/13℃)，冷水機(jī)組制冰工況COP為空調(diào)工況的0.69?？傌?fù)荷的41.5％，采用常規(guī)冷水機(jī)組作為冷源，冷水側(cè)為低水大溫差(9℃/19℃)，冷水機(jī)組制冰工況COP為標(biāo)準(zhǔn)空調(diào)工況的1.09。由于辦公建筑部分最高點(diǎn)為155m，因此采用5℃溫差和10溫差，冷水水泵電機(jī)功率相差懸殊，本工程為700/315＝2.22倍。綜合以上因素，平均到每層辦公建筑的冷源功率，獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)低于常規(guī)變風(fēng)量系統(tǒng)。
以上經(jīng)濟(jì)分析為考慮分時(shí)電價(jià)，由于國(guó)內(nèi)大部分省市均執(zhí)行了峰谷電價(jià)，因此獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用將進(jìn)一步下降。以深圳市為例，谷電電價(jià)為0.2元，峰點(diǎn)電價(jià)為1.077，如按此計(jì)算，常規(guī)變風(fēng)量系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用將是獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)系統(tǒng)的3.09倍，VRV系統(tǒng)則是3.21倍。
6結(jié)論獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)是一種將獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)和地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)結(jié)合在一起的新型空調(diào)系統(tǒng)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，同時(shí)具備了這兩種先進(jìn)的空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了各自的不足。其設(shè)計(jì)方法，不同于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)和這兩種空調(diào)系統(tǒng)，本文提出的設(shè)計(jì)方法可供設(shè)計(jì)時(shí)參考。工程實(shí)例表明，獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)的一次投資與普通空調(diào)系統(tǒng)相近，低于常規(guī)變風(fēng)量系統(tǒng)。運(yùn)行費(fèi)用大幅度下降，節(jié)能效果十分明顯。
權(quán)利要求
1.獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，包括帶全熱交換器的新風(fēng)機(jī)組，其特征是還包括空調(diào)機(jī)組、變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒或變風(fēng)量末端裝置、旋流送風(fēng)口、溫控器和變風(fēng)量控制系統(tǒng)；新風(fēng)機(jī)組的新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口與室外空氣連通，新風(fēng)機(jī)組的排風(fēng)進(jìn)風(fēng)口與空調(diào)房間連通；新風(fēng)機(jī)組的新風(fēng)送風(fēng)口與空調(diào)機(jī)組連通；空調(diào)機(jī)組與走廊地板下部送風(fēng)風(fēng)道連通，安裝在風(fēng)道上部的送風(fēng)口與空調(diào)房間架空的地板夾層連通，與空調(diào)房間連通的變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒或變風(fēng)量末端裝置安裝在架空的地板夾層中。
2.如權(quán)利要求1所述的獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，其特征是所述的新風(fēng)機(jī)組的全熱交換器包括三層或三層以上的復(fù)合膜板，所述的復(fù)合膜板包括膜框和固定在膜框上的膜片層，在兩個(gè)相鄰膜片層的相對(duì)應(yīng)的兩側(cè)邊設(shè)有連接該兩膜片層的側(cè)壁，相鄰兩膜片層與連接它們的側(cè)壁形成風(fēng)道，相鄰的兩風(fēng)道交錯(cuò)排布；風(fēng)道包括新風(fēng)風(fēng)道和排風(fēng)風(fēng)道，新風(fēng)風(fēng)道和排風(fēng)風(fēng)道層疊交錯(cuò)排布。
3.如權(quán)利要求2所述的獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，其特征是所述納米氣體分離膜的孔隙為4納米。
4.如權(quán)利要求3所述的獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，其特征是變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒通過(guò)旋流風(fēng)口與回風(fēng)口與空調(diào)房間連通或變風(fēng)量末端裝置通過(guò)旋流風(fēng)口與空調(diào)房間連通。
5.如權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，其特征是變風(fēng)量末端裝置包括外筒和安裝在外筒內(nèi)的內(nèi)筒，外筒固定在地板上，內(nèi)筒緊貼外筒且可相對(duì)外筒旋轉(zhuǎn)；在內(nèi)筒的側(cè)壁上設(shè)有一個(gè)或一個(gè)以上的第一出風(fēng)口，在外筒側(cè)壁對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)有與內(nèi)筒的第一出風(fēng)口個(gè)數(shù)和大小對(duì)應(yīng)的第二出風(fēng)口；在內(nèi)筒朝向地板夾層的一端設(shè)有筒底，旋流風(fēng)口安裝在內(nèi)筒和外筒朝向空調(diào)房間的一端，外筒兩端開口。
6.如權(quán)利要求5所述的獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，其特征是新風(fēng)機(jī)組為低溫送風(fēng)大溫差空調(diào)機(jī)組。
7.如權(quán)利要求6所述的獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，其特征是外筒上面的第二出風(fēng)口的開孔尺寸和位置與第一出風(fēng)口相同，在內(nèi)筒上設(shè)有調(diào)節(jié)桿，。
8.如權(quán)利要求7所述的獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)，其特征是第一出風(fēng)口的個(gè)數(shù)為六個(gè)或六個(gè)以上，等分勻布在內(nèi)筒的側(cè)壁上。
9.一種如權(quán)利要求1所述的獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方法，其特征是室外新風(fēng)和空調(diào)房間內(nèi)的排風(fēng)進(jìn)入新風(fēng)機(jī)組的全熱交換器的不同風(fēng)道并進(jìn)行熱交換，室外新風(fēng)承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷、室內(nèi)全部潛熱負(fù)荷和部分顯熱負(fù)荷，交換后的排風(fēng)排到室外；部分回風(fēng)進(jìn)入空調(diào)機(jī)組，干工況運(yùn)行，承擔(dān)室內(nèi)剩余的顯熱負(fù)荷；經(jīng)過(guò)處理的新風(fēng)和回風(fēng)混合后，由走廊架空地板下部的主風(fēng)道上的送風(fēng)口送到各間房間的架空地板中；為提高送風(fēng)溫度，室內(nèi)部分回風(fēng)通過(guò)安裝在地板上部的變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒的回風(fēng)口進(jìn)入安裝在地板下部的變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒中，與地板下部由空調(diào)機(jī)組處送來(lái)的空氣混合后，再由安裝在地板上部的旋流風(fēng)口送入室內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方法，其特征是室內(nèi)溫度的控制可以通過(guò)置于室內(nèi)的溫控器通過(guò)手調(diào)或自動(dòng)控制，改變送入室內(nèi)的風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者通過(guò)手動(dòng)改變變風(fēng)量末端裝置的風(fēng)口開度來(lái)實(shí)現(xiàn)；采用溫控器時(shí)，空調(diào)機(jī)組的變風(fēng)量是通過(guò)采集溫控器風(fēng)量變化信號(hào)，由控制器和變頻器調(diào)節(jié)空調(diào)機(jī)組送風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)；采用變風(fēng)量末端裝置時(shí)，空調(diào)機(jī)組的變風(fēng)量是由地板下部的壓力傳感器控制空調(diào)機(jī)組的總風(fēng)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
獨(dú)立新風(fēng)地板送風(fēng)變風(fēng)量系統(tǒng)及其運(yùn)動(dòng)方法，空調(diào)系統(tǒng)包括帶全熱交換器的新風(fēng)機(jī)組、空調(diào)機(jī)組、變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒或變風(fēng)量末端裝置、旋流送風(fēng)口、溫控器和變風(fēng)量控制系統(tǒng)；新風(fēng)機(jī)組的新風(fēng)進(jìn)風(fēng)口與排風(fēng)口與室外空氣連通，新風(fēng)機(jī)組的排風(fēng)進(jìn)風(fēng)口與空調(diào)房間連通；新風(fēng)機(jī)組的新風(fēng)送風(fēng)口與空調(diào)機(jī)組連通；空調(diào)機(jī)組與走廊地板下部送風(fēng)風(fēng)道連通，安裝在風(fēng)道上部的送風(fēng)口與空調(diào)房間架空的地板夾層連通，變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒或變風(fēng)量末端裝置設(shè)在架空的地板夾層中，變風(fēng)量風(fēng)機(jī)盒通過(guò)旋流風(fēng)口與回風(fēng)口與空調(diào)房間連通或變風(fēng)量末端裝置通過(guò)旋流風(fēng)口與空調(diào)房間連通，優(yōu)點(diǎn)是能將傳統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)的能耗減少一半以上，空調(diào)系統(tǒng)具有高效、節(jié)能、健康的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)F24F11/00GK1945138SQ20061015326
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2006年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月13日
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