谈大空间的空气调节的设计与温湿度控制

摘　要：随着人们生活水平的提高，科技的进步，人们对生活环境空气质量的要求也越来越高。所谓空气调节就是对封闭空间或区域内的空气温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求，而温度控制系统的设计则是空气调节的重中之重。

关键词：大空间；空气调节；设计；温度控
在各类建筑物中，大量采用先进设备和相应配套设备而成的中央空调系统已成为现代化建筑技术的重要标志之一，是现代建筑创造舒适高效的工作和生活环境所不可缺少的重要基础设施。对这些设备的设计、安装和运行管理不仅直接关系到业主和用户的根本利益，而且也关系到对室内环境的保护。尤其是公共建筑，而这也对室内空气品质提出了更高、更严格、更多样的要求。随着人类生存和发展的需求，规模宏大的公共建筑如剧场、会场、音乐厅、体育比赛场馆、多功能大厅、膜构造体育建筑、游泳比赛馆、人工冰场、空港旅客大厅等大空间的空调设计已引起了大家的广泛关注。本次课题主要综合探讨大空间的空气调节和温度控制问题。
　　1.设计要点及注意事项
　　大空间高度高，这是形成温度梯度的主要原因；大空间的外墙面积与地板面积之比大，这形成了外界界面对室内空间的自然对流影响很大，冬季易在四周造成下降气流；居留区人均占有空间体积大，从卫生角度看是良好的，可采用较小的换气次数；而多功能的使用要求，则要求空调满足多环境，控制灵活的特点。不同性质的公共建筑和人员停留情况，整体考虑的送风方式有下面的原则：对长时间停留且对舒适要求高的场合，如剧场观众厅、宗教教堂、大教室等无论规模大小都适宜采用顶棚喷口；对长时间停留但对舒适要求不太高的场合，如体育馆、室内棒球场、大工场，适宜采用顶棚喷口和横向喷口；对短时间停留的场合，如空港大厅、门厅等，则不适宜采用顶棚散流器和向上送风的方式。
　　另外如果大空间送风口的选型不当，会引起空调效果不好，舒适度下降，浪费能源等，严重的会引起整个空调系统的失效，使整个空调工程投资得不到回报，所以大空间送风口的选型计算非常关键。大空间送风设计采用等温送风参数计算一定要修正，保证设计成功运行。
　　2.空气调节系统的选择
　　在传统的冷却除湿通常采用一次回风系统,即首先把回风和新风混合然后把混合后的空气通过冷盘管处理到机器露点,再通过电加热把处理后的空气温度升到所需要的温度送至室内。由于该方法存在大量的冷热抵消故《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)中明确要求不能用该方式进行除湿;二次回风系统通过二次回风来代替再热因此可以避免冷热抵消。由于空间高大,空调系统滞后现象较为严重,影响舒适度的因素多且复杂,给控制系统的稳定运行增加了很多困难;因此宜采用的是二次回风。对于室内允许温度、湿度变化较小，或者有一定送风温度温差的恒温室来说，随着室内显热负荷的减少，比较经济的做法是送回风时进行热回收，采用二次回风的空气调节系统就是采用这种变风量控制系统。
　　3.变风量控制系统的特点
　　在该系统中，除了送回风机、末端装置、、阀门及风道组成的风路外，还有五个反馈控制回路—送风温度控制、室温控制、送风静压控制、新排风量控制及送回风量匹配控制。这个系统将送入的新风预热，同时降低回风的温度，湿度也随之被除去。该系统的性能在很大程度上取决于气候条件。在供冷季中，当空间的温度低于设定值时，温控器就会调节变风量末端装置中的风阀开度减少送入该房间的风量，从而达到温度要求。同时，系统阻力增加，送风静压就会升高。当超过设定值时，静压控制器通过调节送风机入口导叶角度或电机转速减少系统的总送风量。送风量的减少导致送回风量差值的减少，送回风量匹配控制器会减少回风量以维持设定值。风道压力的变化将导致新排风量的变化，控制器将调节新风、回风和排风阀来保持新排风量。在冬季，对于有内外区的建筑，内区继续供冷，外区末端装置提供最小风量以保证新风和气流组织，有末端再热装置或其他供暖系统供热。除此以外，如再加上新风、回风混合功能，则可使系统在更大范围内经济运行。
　　4.变风量控制系统特点如下
　　4.1优点
　　(1)节能：由于空气调节系统在全年大部分时间里是在部分负荷下工作，而变风量系统是通过改变送风量来调节室温的，因此可大幅度减少送风风量的动力能耗。同时在确定系统总风量还可以考虑一定的同时使用情况，所以能节约风机运行能耗和减少风机装机容量。
　　(2)新风作冷源:变风量控制系统属于全空气系统，可以利用新风作冷源来消除室内负荷，而且没有风机盘管凝水问题和霉变问题。
　　(3)舒适性高：可以根据负荷的变化和个人要求自行设置环境温度，并能实现个局部区域的灵活控制，实现温度的独立控制，避免在局部区域产生过冷或过热现象，由此可减轻制冷或供热负荷。
　　(4)系统的灵活性较好: 易于改、扩建，尤其适用于格局多变的建筑，例如公共写字楼。当室内参数发生变化时，可能只需要更换支管或末端装置，移动风口位置，甚至仅仅重新设定一下室内温控器。
　　4.2缺点
　　从用户角度考虑，主要缺陷在于室内缺少新风会产生憋闷等感觉，同时会使室内噪声偏大。从运营方面考虑，系统运行有时会不稳定，节能效果也达不到预期的目的。另外，系统的投资会相对比较大，会增加用户的资金投入压力。
　　5.温度控制的具体方法
　　一般的，空气调节冬季运行时只需供暖，不需供冷；过渡期可不供暖，也不用供冷；夏季工作时只需供冷。为满足这一要求，本设计利用一只温度控制器TC101的输出信号，实现对两个变频器的程序式控制。在这种情况下，温度控制器TC101根据风混合室内的温度传感器的信号，在全年的运行中输出的控制信号，同时对冷热调温水泵实行控制。其中变频器接受来自转换开关的控制信号对冷热水泵进行控制。简单地讲，转换开关实现了控制器对分别来自热水泵和冷水泵的变频器互锁式控制。
比如在夏季空间需要供冷而不需供热，转换开关则将TC101的控制信号传送给冷水泵的变频器，达到控制冷水泵流量从而控制经过冷水盘管空气的空杜的目的，同时转换开关送给热水泵的变频器一个信号使其实现湿热水泵转速为零的控制。相反，当冬季需供热时，则关闭冷水泵，而对热水泵的转速实现控制。
　　6.温度设定 值的再调控制
　　在空气调节系统中，对于温度的设定值并不要求全年都保持一个固定的数值。在设计中，一方面是基于人体对室内外温差的适应程度；另一方面，也为了节能，往往要求冬季和夏季有不同的温度设定值。冬季室内温度设定到容许的低限；夏季把它调整到容许的高限；春秋季则可以任其在容许的范围内波动。这中室内温度设定值再调节的原理是利用传感器采集室外的温度值和室内的温度值进行比较后按照预设的规律，自动的修正混风室温度传感器的设定值。
　　7.结束语
　　不断的了解、掌握空气调节系统的工艺流程，对系统的回风处理、风量、末端、温度控制等各个部分进行分析研究，合理的设计方案、精心的施工和科学的运行管理对空调设计都是至关重要的。相关人员应在在建设初期就进行人员的选择和培训.必要时可以聘请专家加强设计过程各个环节甚至全过程(从设计方案的确定到系统的运行)的监督管理，确保建成的空调系统起码能够正常运行，进而追求实现一定程度的空气调节和温度控制，在此基础上再实现运行的全面优化，以便达到最大限度的节能效果。
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