潔凈空調系統中不同回風形式的比較與分析

摘 要：比較分析了潔凈空調系統中不同新風比時，一次回風不同回風形式的優缺點，為開展空調節能研究、實現潔凈廠房節能和廣大設計人員如何選擇回風形式提供參考。

關鍵詞：空調系統；回風形式；空調能耗

1 前言

凈化空調系統的耗電、耗熱和冷負荷，冷凍機組的耗電，潔凈室的能量消耗是一般寫字樓的10-30倍。各類能量消耗中除生產設備隨產品品種、生產工藝不同而不同外，能量消耗總量中比例消耗較大的是冷凍機的電耗，通常要占總量的15-35%，潔凈室凈化空調系統的冷負荷是一般空調的5-15倍。

2 一次回風空調系統的耗冷量的計算與分析

2.1 一次回風空調系統的兩種形式

（1）潔凈空調系統多采用集中式組合式空調系統，按照系統處理的空氣來源可以分為封閉式系統，直流式系統和混合式系統三種。混合式系統又可分為一次回風系統和二次回風系統。本文未考慮新風預熱的問題。

（2）一次回風系統可分為兩種情況：第一種為新回風先混合以后，再經過表冷擋水段冷卻至露點，然后經過加熱段加熱至送風溫度，簡稱先混后冷，其處理過程見圖1，在焾濕圖上的表示見圖2；第二種情況為：先將新風經過表冷擋水段冷卻至露點，再跟新風混合，然后再經過表冷擋水段冷卻至送風溫度，簡稱先冷后混，其處理過程見圖3，在焾濕圖上表示見圖4。

2.2 不同新風比時兩種回風形式空調機組冷量計算

2.2.1 計算例子

某醫藥潔凈廠房，空調系統送風量為10000m3/h，潔凈室溫度要求為18～26℃，相對溫℃45～65%，室內空氣含濕量9.4g/kg。新風比變從10%--100%，試計算兩種回風形式耗冷量。以下兩種回風形式的耗冷量比較都是在空調機組處理風量相同的前提條件下進行的。

2.2.2 先混后冷時耗冷量計算

隨著新風比的增加，耗冷量為化情況見圖5。由圖5可以看出隨著新風比的增加，耗冷量的變化呈直線上升，曲線的斜率不變，說明隨著新風比的增加，耗冷量的增加速度保持不變。

2.2.3 先冷后混時耗冷量計算

隨著新風比的增加，耗冷量為化情況見圖6。從圖6可以看出，可以看出隨著新風比的增加，耗冷量的變化趨勢跟先混后冷相同，說明新風量的增加兩種回風形式都會導致耗冷量的直線上升，故在工程設計中應設法減小新風量。

2.2.4 兩種回風形式耗冷量的比較與分析

（1）先混后冷的處理方式

①先混后冷的回風形式，不論新風比如何變化，都需要對已冷卻的空氣進行再加熱以減小送風溫差，并且再熱量保持不變。也就是說通過加熱器的熱媒流量不變，所以該回風方式的汽水系統控制要簡單一些。②先混后冷的回風形式適用于任意新風比的空調系統，無論新風比如何變化，空調機組的除濕能力可以保持不變。

（2）先冷后混的處理方式

①當新風比達到70%時，空調機組后表冷量變為負值，此時空調機組的后表冷器可以取消。②需要對已處理空氣再加熱才能達到送風參數的要求，否則可能會導致送風溫差過大，房間溫度低于設計值。③先冷后混的回風形式在新風比變化較大的情況下，如在50%-80%之間變化時，空調機組的后表冷器和加熱器需要反復開啟關閉，汽水系統控制要相對復雜。④新風比小于10%時，空調機組已經沒有除濕能力，所以先冷后混的回風方式只能用于新風比大于10%的場合，為了保險一般用于新風比在30%以上的場合。此時可以采用二次回風系統，二次回風不在本文的討論范圍內。

（3）兩種處理方式的對比分析

①先混后冷比先冷后混的耗冷量較大，但潔凈廠房的送風溫差一般不大，為了減小送風溫差，或調節送風參數，需要對已處理的空氣進行再加熱。因此先冷后混比先混后冷的回風形式節能，但由于先冷后混的回風形式經過前表冷器處理空氣量較先混后冷要少，并且，后表冷器未將空氣處理到機器露點，幾乎沒有除濕能力，故先冷后混比先混后冷的回風形式除濕能力要差。所以先冷后混的回風形式只能用于新風比大于10%的場合。②雖然先混后冷的回風形式耗冷量大，但在產濕量比較大的潔凈廠房還是有優勢的，此時先冷后混的回風形式在可能會使廠房的相對濕度超出要求的范圍。③隨著新風比的增加，先冷后混的回風形式節能幅度越來越小。

（4） 從圖7可以看出：隨著新風比的增加，曲線的斜率逐漸減小，說明先混后冷的回風形式多耗的冷量逐漸減小， 且多耗冷的變化速度在減小。

3 比較的結論

（1）先混后冷的回風形式的優點為：第一，適用于任意新風比的空調系統，且應新風比變化的能力很強，控制系統較簡單；第二：空調機組功能段組合簡單，初投資較少。其缺點為：第一，需要對已冷卻的空氣再加熱以減小送風溫差，第二，耗冷量較大，不符合國家節能減排的號召。

（2）先冷后混的回風形式的優點為：第一，可減小空調系統的耗冷量，符合國家節能減排的政策；第二，運行費用較小。其缺點為：第一，只能用于新風比大于10%以上的場合；第二，應對新風比變化的能力較差，控制系統相對要復雜。第三，先冷后混的空調機組應根據新風比確定是否需要后表冷，占用的機房面積和初投資可能會稍大。

4 結束語

先混后冷和先冷后混各有優缺點，具體采用何種不能一概而論，應進行詳細的經濟技術比較分析才能決定。在兩者都可以用的情況下應優先采用影響國家節能減排的號召采用先冷后混的回風形式。

參考文獻

[1]《制藥工業的空調與凈化》，涂光備，2004.

[2]《簡明空調設計手冊》，趙榮義，中國建筑工業出版社，2006.

[3]《實用供熱空調設計手冊》，陸耀慶，中國建筑工業出版社，2007.

[4]《醫藥工業潔凈廠房設計規范》（GB50457-2008）.

作者簡介：楊二平（1981-），男，河北省平山縣，工程師，研究方向：暖通空調

任中杰（1983-），女，遼寧省凌源市，工程師，研究方向：暖通空調