廠房降溫設備獨立負壓通風系統運行的經濟性分析(一)吸頂式冷風機

1 引言

獨立負壓通風系統（DedicatedOutdoorAirSystem，DOAS）的概念早在80年代就已在美國出現[1]。在ASHRAEStandard62-1989頒布之后，由于

需要增加一套獨立的新風處理機組，DOAS工程并沒有被完全接受。但是，在更為嚴格的ASHRAEStandard62-1999通過之后，如何保證足夠的新

風量成為人們關注的焦點。室內空氣品質內涵也更豐富，除新風量要求外，室內空氣的安全性也提到了前所未有的高度。傳統空調工程在消除

和防止生物性或化學性污染方面沒有專門的考慮，容易產生一些相關的問題，如：全空氣工程的回風回用容易引發交叉污染，風機盤管工程的

凝水盤存在滋生細菌的可能。另外，美國前些年結核病發病率的升高以及2001年9·11之后人們對生化恐怖襲擊的恐懼，使人們對室內空氣品

質更加關注。尤其是全球性SARS疫情的爆發，引起人們對已有空調工程的疑慮。在此背景下，DOAS工程受到人們極大的關注。

2 DOAS工程

DOAS工程一般包括預熱盤管、全熱交換器、深度冷卻盤管和顯熱交換器等設備，如圖1所示[1]。最初提出DOAS是為了解決冷卻吊頂工程表

面結露的問題。通過深度冷卻后的新風含濕量降低許多，送入室內后承擔全部濕負荷和部分冷負荷。由于深度冷卻盤管所要求的機器露點比較

低，DOAS工程也常與冰蓄冷工程結合使用。另外，由于送風溫度比較低，DOAS工程也兼有低溫送風的優點。

在圖1中，預熱盤管（主要用于冬季）將狀態1的室外新風加熱，防止全熱交換器處出現結霜現象。全熱交換器在工程中也有使用板式換熱

或熱管換熱的情況，只是后兩者不如前者控制靈活，調節范圍大。當狀態1和狀態6的空氣流量相同時，全熱交換器的效率為85%。當室外新風

的露點溫度高于設計送風露點溫度時，新風在深度冷卻盤管處冷卻到所要求的露點溫度，同時新風的濕度降低；當室外新風的露點溫度低于設

計送風露點溫度，這一功能段就不再對新風進行去濕。顯熱交換器起到再熱的作用。如果房間熱負荷特別大，允許冷風直接吹入，則顯熱交換

器停止轉動。但多數情況下都需要有再熱裝置，此時顯熱交換器轉動。狀態5到狀態6為通風。狀態5的室內通風與狀態3的室外新風在顯熱交換

器中進行熱交換，全熱交換器處依靠通風對新風進行冷卻去濕（夏季）或加熱（冬季），以達到熱回收的目的。

圖1 DOAS工程圖

3 送風工程形式

DOAS工程可以與常規空調工程結合使用，主要有兩種結合形式：直接送風形式和間接送風形式。

3.1 直接送風形式

如圖2所示，DOAS工程直接向空調房間送風，室內潛熱負荷由新風負擔，顯熱負荷主要由房間空調設備負擔[2]。室內局部空調末端在干工

況下工作，有效減少了細菌滋生的機會；而且免除了冷凝水管路，從而簡化了空調工程。圖中的房間局部空調末端可以是水源熱泵、冷卻吊頂

或風機盤管等。該工程形式的優點是能夠保證房間的新風量要求，易于工程的風量平衡；其缺點是通風與回風可能混合不好，室內溫度的均勻性可能欠佳

圖2 直接送風圖 圖3 間接送風

3.2 間接送風形式

如圖3所示，DOAS工程的送風首先進入局部空調末端，與回風混合后再送入房間[2]。這種工程形式的優點是：末端設備容量較小，可以節

省吊頂空間；新風與回風充分混合，房間的溫度均勻性較好。其缺點是：負壓通風系統與空調末端相互串聯，只要房間需要通風，空調末端就得運

行。

上述兩種工程形式都將回風限定在各自房間內部，從而降低了各房間交叉污染的可能性，而且室內局部空調末端在干工況下工作，避免了細菌滋生。因此，DOAS工程也成為SARS之后人們較多關注的空調方式。
4 運行工況分析

圖4 工況分區圖 圖5 工況分析

圖4為DOAS工程的全年運行工況在焓-濕圖上的分區圖。圖4、5中各數字所代表的狀態說明如下：

1——室外新風狀態點；

1’——新風預熱后的狀態點；

2——新風離開全熱交換器所處的狀態點；

3——送風狀態機器露點；

4——送風參數點；

5——室內空氣狀態點；

6——室內空氣等濕降溫后的狀態點。

圖4中由3、4、5、6這四個點將焓-濕圖分成了A、B、C、D四個區域。新風狀態1可能位于A、B、C、D四個區域的任何位置。

當狀態1位于A、B（由狀態3的露點溫度與狀態6的焓這兩條直線交叉得到）區域時，室外新風需要冷卻去濕。在顯熱交換器處經過再熱后

，達到狀態4，送入房間。當狀態1處于C、D（由狀態3的露點溫度和狀態4、5的連線交叉得到）區域時，應該對新風加濕。

如果狀態1處于區域A中，為了回收通風狀態6的冷量，全熱交換器全速運轉，將新風從狀態1冷卻去濕到狀態2。在冷卻盤管處，狀態2的空

氣被處理到狀態3。再經過顯熱交換器到狀態4，送入房間。

如果狀態1處于區域B中，全熱交換器關閉，狀態1、2重合。冷卻盤管將新風處理到狀態3，經過顯熱交換器至狀態4再送入房間。

如果狀態1處于區域C中，可以調節全熱交換器，將狀態1的新風處理到狀態2，狀態2位于狀態3、4的連線上。再經冷卻盤管將新風冷卻到

狀態4送入房間，此時顯熱交換器關閉。區域C不需要末端再熱或冷卻，狀態5、6重合。

如果狀態1位于區域D中，新風需要預熱到位于狀態4、5連線上的狀態1’。然后在全熱交換器處加熱、加濕，達到狀態4，送入房間。

上述四種運行工況匯總結果見表1。

表1 DOAS工程的運行工況

一、吸頂式冷風機工作原理
吸頂式冷風機依靠軸流風機使冷庫內的空氣通過冷風機中的蒸發器進行強制循環，在蒸發器中進行熱交換冷卻空氣，從而達到降溫目的。
二、吸頂式冷風機分類
根據吸頂式冷風機的送風形式，可分為單面送風和雙面送風；根據它的翅片形式，有繞片式和套片式。氟利昂冷風機一般是單向吸頂套片式，冷卻管一般用D10—20的紫銅管，其外套有0.2～0.3mm的薄鋁肋片。為了使吸頂式冷風機出口的制冷劑有一定的過熱度，冷風機中制冷劑的走向與空氣的流向一般采用錯流。
三、吸頂式冷風機結構特點
1、吸頂式冷風機的蒸發器是由紫銅管和鋁翅片構成，紫銅管采用真空退火工藝，具有很高的清潔度和可彎性，鋁翅片一般采用二次翻片一次沖壓成型工藝，紫銅管與鋁翅片經機械脹管后結合牢固緊密，具有很高的傳熱效果。
2、吸頂式冷風機軸流風機具有結構簡單、運行平穩、效率高、耐低溫、噪聲低等特點。
3、融霜采用不銹鋼電加熱管，電熱管端部密封采用嚴格的加工工藝，使電熱管不漏電具有更長的使用壽命。
4、吸頂式冷風機外殼采用優質冷板噴塑、軋花鋁板或不銹鋼鋼板，由用戶挑選。
四、吸頂式冷風機安裝使用說明
1、冷風機用4根或6根長螺栓吊裝于庫內頂板上。
2、安裝后的吸頂式冷風機應保持水平。
3、吸頂式冷風機的泄水管通往庫外應保持一定的坡度，能夠使融霜水順利排除庫外。
4、吸頂式冷風機進風口處不應緊靠墻壁以保證冷風機有充分的回流空氣。

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