暖通空调空气处理系统的优化技术 冯宇

摘要：由于暖通空调系统是按能够满足用户的最大负荷设计的,目前的楼宇自动化系统中的暖通空调控制,是以额定负荷下系统最佳设计的工作点方式运行,但室外环境和内部负荷是实时变化,如何对于参数众多,设备分散的空气处理机的工作点在线优化是提高空调系统能效比的关键问题。建筑能耗占社会总能耗的以上,其中暖通空调系统能耗占建筑能耗的左右。而暖通空调空气处理子系统的能耗约占整个暖通空调系统能耗的左右。因此对降低暖通空调空气处理系统的能量消耗具有重大意义。
        关键词：暖通空调；空气处理系统；优化技术
       
       
随着人们生活水平质量日益提高，人们对于自身居住环境的空气净化程度日益重视，暖通空调无论是在工业生产、科研实验还是高档小区都得到了广泛的使用，然而由于暖通空调系统的复杂，其能源紧张状况进一步加剧，暖通空调的节能问题也就成为了必须关注的重要问题，暖通空调系统是通过主机产生冷源、热源，再由连接管道将冷源、热源送到终端，从而实现制冷或制热的目的。但是暖通空调在运行过程中会消耗较高的电能，而且也不利于环保。受国家“绿色发展”理念的影响，暖通空调处理系统也逐渐向节能、降耗方向进行优化。
        一、暖通空调空气处理系统的概述
        1、暖通空调系统的构成。暖通空调系统是智能建筑中对生活环境中的空气进行调节的所有设备所组成的系统,该系统采用一定的方法创造并保持满足人们需求的一定要求的空气环境,即对一个内部受控的空气环境的温度、湿度、空气的流动速度及清洁度进行人工调节,以满足人体舒适或工艺性生产过程的要求。由于组成暖通空调系统的设备形式规格多样,所以暖通调系统种类有很多。本课题的研究对象是应用最广的、热效率最高的、以水作为载冷剂的、冷源为冷水机组的暖通空调系统,其结构如图所示。
        

        空调水系统主要是由制冷机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等组成的一个系统。该系统的工作原理是制冷剂在制冷机组的蒸发器中汽化吸收冷冻水的热量,从而使载冷剂—冷冻水的温度降低,然后,在蒸发器内被汽化的制冷剂经制冷机组的压缩机时被压缩成高压高温的气体,当高温高压的制冷剂流经冷凝器时被来自冷却塔的冷却水冷却变成低温高压的气体,低温高压的制冷剂通过膨胀阀后重新变成了低温低压的液体,而后再在蒸发器内气化,完成一次卡诺循环。通过不断的卡诺循环,载冷剂不断地输送冷量到空气处理单元,同时,制冷机组产生的热量不断的被冷却水所带走,在流经冷却塔时散发到环境的空气中。
        2、暖通空调空气处理系统的运行过程，以暖通空调中的空气处理系统为主，因此掌握空气条件系统的工作原理是必要的。首先，空气作为暖通空调进行空气温度、湿度、风速调节的主要媒介，在整个处理系统内部循环流动时，需要根据暖通空调设定的参数对温湿度、风速进行调控。空气调节系统中包含的主要设备有:冷/热源设备、空气处理设备、空气输配管道以及自动控制装置等。对于一些规模较大的高层建筑来说，集中式空调系统比较常见，可以在一个相对集中的空调机房内完成空气的各种处理，达到调控设定的参数表后后直接通过管道传输到各个房间，既可以降低空气传输过程中的热量、水分损耗，又可以起到一定的节能效果。在集中式空调系统中，将室外新风和系统内部回风经过冷却器混合的过程称之为一次回风式系统，经过一次回风系统处理后，再于其他空气进行混合成为二次回风式系统。
        （1）一次回风系统的夏季处理过程。室外空气W(新风)与室内空气N(回风) 进行混合后，混合空气N 排入表面式冷却器，经过设备处理后调节空气的湿度。通常情况下，由于夏季室内回风空气湿度较大，因此冷却器内部空气处理多以除湿为主。冷却、干燥后的空气L 在通过加热器进行温度调节，达到温度设定参数后经加热器内部推力将混合空气O 送入室内。此时，由于有新的空气涌入室内，原先吸收余热、余湿后的气体N 被排除室外。经过收集后重新与室外新鲜空气混合，循环往复。一次回风系统的夏季处理过程如图所示。
        

                
        暖通空调空气处理系统是由空气的处理单元、风管路、末端装置及房间组成的系统，本系统将室外的空气按照一定的比例混合的新、回风，通过输送到空气处理单元和末端装置等换热设备的冷冻水对空气进行必要的处理。将空气处理到所需要的送风的状态，然后在送入室内，使得室内的湿度、温度及气流速度、空气的品质达到满足的需求，暖通空调空气系统的自称和工作的原理，分析到暖通空调空气处理机的运行的整个过程，详细讲到暖通空调空气处理系统的空气处理的整体过程，提出了混风空气状态的计算方法，分析了暖通空调的室内舒适度及室内温湿度的要求，明确了其对能耗的影响。
        三、暖通空调空气处理系统优化方法
        通过暖通空调空气处理系统的组成可了解到，此优化目的是为了计算出冷冻水流量及供风流量的工作设定点，使其送风机和冷冻水水泵的能量消耗量最小，既在不同的负荷下是其系统在变换工作方式下工作，从而达到节能的目的。冷冻水水泵处理:额定功率为0. 75KW，额定流量为1.6L /h;送风机处理:送风机额定功率为0. 25KM，压力范围0－0.1kp;空气处理单元:冷却盘管额定换热能力为2.5 冷吨。冷冻水水泵和送风机均配有欧姆龙变频器、风道温湿度传感器SDA－H1T1－20 和壁挂的温湿度传感器SDA－H1T1、Huba 压力传感器、变送器和LonMaker;冷冻水水泵变换器频率在10Hz ～ 50Hz 范围内调节，送风机变换器在30Hz～50Hz 范围内调节，通过了对空气处理单元的运行分析，得出结论空气压力和冷冻水流量有着一定的关系，并且所研究的送风机能耗影响送风压力，冷冻水水泵能耗影响冷冻水流量的影响，因此，在冷负荷为定值、空气流量及冷冻水流量变化同时，总能耗一定会存在一个最小的工作点。
        暖通空调系统的能耗占到了建筑总能耗的60%左右，目前看到暖通空调设备总是以定工作点方式工作，加上长期处于大流量、小温差的工作状态，因此造成了系统实际的运行能效较低，能源的浪费。近年来，针对暖通空调空气处理系统优化的方案层出不穷，为实现暖通空调的节能降耗提供了技术上的支持。基于暖通空调空气处理的具体流程，从技术层面上对各个环节中的处理技术提出了优化策略，对于提高空气处理效果、降低系统运行能耗起到了一定的帮助。
        参考文献：
        ［1］ 庹朝晖．暖通空调系统中节能环保技术的应用［J］．福建质量管理，2017(13)．
        ［2］ 丁战锋．暖通空调系统中节能环保技术的应用浅析［J］．建筑·建材·装饰，2016，(11):4－4．
        ［3］ 孙国春．节能环保技术在暖通空调系统中的应用分析［J］．电子制作，2015(12x)．
        ［4］ 周 强．浅谈节能环保技术在暖通空调系统中的应用［J］．建材与装饰，2015(36)．
        ［5］ 黄远树．节能环保技术在暖通空调系统中的运用［J］．城市建筑，2016，(18):．