CN111271782B - 地下建筑用新风加末端射流式温湿度控制系统、控制方法 - Google Patents

地下建筑用新风加末端射流式温湿度控制系统、控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供地下建筑用新风加末端射流式温湿度控制系统、控制方法，控制系统包括新风集中除湿装置、末端射流除湿装置、排风装置和系统控制器，新风集中除湿装置用于集中处理新风热湿负荷，末端射流除湿装置用于处理室内热湿负荷，排风装置担负各地下房间排风任务，系统控制器与新风集中除湿装置、末端射流除湿装置和排风装置连接，统一管理各装置的联合运行，有效控制各地下房间内的空气温湿度。本发明针对地下建筑内热湿负荷的类别特点及动态规律，联合使用新风集中除湿装置和末端射流除湿装置，采用了两种不同性能的除湿系统合理分担地下建筑的新风负荷和内部负荷，在现有温湿度控制系统中能效比较高。

Description

地下建筑用新风加末端射流式温湿度控制系统、控制方法
技术领域
本发明涉及地下空间环境温湿度控制领域，尤其是地下建筑用新风加末端射流式温湿度控制系统、控制方法。
背景技术
地下建筑的热湿负荷可归纳为两类，即新风负荷和内部负荷。新风负荷来自室外，由于新风温度高含湿量大，引入地下建筑后如果处理不当，就会引起壁面结露甚至发霉，影响地下建筑内人员活动及物质贮存。地下建筑的内部负荷因低温高湿的环境特点造成，热负荷主要来自低温壁面的传热损失，湿负荷主要来自壁面散湿，土壤或岩石中的水分不断地通过壁面向地下建筑空间散湿，会造成地下建筑空间潮湿甚至发霉现象。因此，消除新风负荷和内部负荷是地下建筑温湿度控制系统的主要任务。
目前地下建筑控温除湿模式主要采用地面建筑常用的全空间或全空气控温除湿模式，除湿方式主要采用冷水机组加新风机组方式、新风换气机方式、风机盘管式或多联机方式。这些方式虽然能使地下建筑内的空气含湿量有所降低，但因室内机组出风温度低，会造成地下建筑内温度更低、相对湿度更高。为了改善低温潮湿状态，往往还会再增配各种升温型除湿机。因为这些全空间或全空气除湿模式没有明晰针对地下建筑内热湿负荷的类别特点及动态规律，所以运行被动，设备配置繁杂，效率低，能耗高，效果差。
此外，若将地面建筑常用空调系统应用于地下空间，则需布置大量风管系统，占用地下空间高度，风管加工安装量大，工程投资费用高，建设周期长，不利于推广应用。
已公开的实用新型专利“201920348934.2一种变风量新风除湿机组”只涉及变风量除湿机结构原理，没有涉及变负荷功能，已公开的实用新型专利“201920349732.X一种地下建筑用贴附射流恒温除湿机”只涉及贴附射流恒温除湿机的结构形式，及多个射流恒温除湿机可在狭长通道多机接力布置。上述现有技术没有涉及除湿机的系统功能定位及温湿度控制系统的整体布置和运行模式的设计，而如何根据地下建筑的热湿负荷特点，对除湿机进行系统功能定位和运行模式设计，形成一种全新的地下建筑空间的空气温湿度控制系统，实现设备功能定位准确，系统简练实用，运行高效节能，简化设备，节省空间，是急需解决的技术问题。
基于以上存在的技术问题，本发明提供了解决以上技术问题的技术方案。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，紧密贴合地下建筑内热湿负荷的类别特点及动态规律，提出了一种地下建筑用新风加末端射流式温湿度控制系统、控制方法，把新风负荷集中处理技术与室内负荷分散处理技术优化组合融为一体，形成一种全新的地下建筑空间的空气温湿度控制系统，设备功能定位准确，运行高效节能，系统简练实用，简化设备，节省空间。
本发明提供一种地下建筑用新风加末端射流式温湿度控制系统，包括新风集中除湿装置、末端射流除湿装置、排风装置和系统控制器，其中，
所述新风集中除湿装置用于集中处理新风热湿负荷，包括新风干管，连接在新风干管上的新风机、除湿机，以及连接新风干管和各末端射流除湿装置的新风支管；室外新风由新风机引入，经除湿机除湿至预定的温湿度后，通过新风干管和新风支管送入各地下房间；
所述末端射流除湿装置用于处理室内热湿负荷，包括各种类型的末端射流除湿机，每个地下房间根据实际情况设置相应台数及出风方向的末端射流除湿机，末端射流除湿机不使用风管，直接布置在各地下房间，以贴附射流方式形成室内气流；
所述排风装置担负各地下房间排风任务，包括排风干管，连接在排风干管上的排风机，以及连接排风干管和各地下房间的排风支管；
所述系统控制器与新风集中除湿装置、末端射流除湿装置和排风装置连接，统一管理各装置的联合运行，有效控制各地下房间内的空气温湿度。
作为一种改进，所述新风机为变频新风机，能够根据室内需要适时改变送风量。
作为一种改进，所述除湿机为变风量变负荷除湿机，能够适应全年各季节新风负荷的变化及各地下房间所需新风量的变化，使得所送新风温湿度恒定。
作为一种改进，所述各种类型的末端射流除湿机包括单出风型末端射流除湿机，其设置两台，分别布置在地下房间同一侧的对角，射流形态为双侧壁面单向贴附射流。
作为一种改进，所述各种类型的末端射流除湿机包括双出风型末端射流除湿机，其设置两台，分别布置在地下房间相对侧的中央，射流形态为双侧壁面双向贴附射流。
作为一种改进，所述各种类型的末端射流除湿机包括三出风型末端射流除湿机，其设置一台，布置在地下房间任一侧的中央，射流形态为双侧贴附射流与前向自由射流结合的混合射流。
作为一种改进，所述各种类型的末端射流除湿机包括四出风型末端射流除湿机，其设置一台，布置在地下房间的中央，射流形态为四向自由射流。
作为一种改进，所述排风机为变频排风机，能够接受系统控制器指令适时改变排风量，维持地下空间空气量及压力平衡。
作为一种改进，所述系统控制器包括PLC控制器和通信接口，通过新风集中除湿装置、末端射流除湿装置和排风装置自带的控制器和通信接口，对整个系统集中管理，按照预定的负荷匹配方案实现节能运行。
本发明还提供一种利用所述温湿度控制系统的温湿度控制方法，包括如下步骤：
S11：系统控制器下达启动指令，启动所述新风集中除湿装置、末端射流除湿装置以及排风装置；
S12：新风集中除湿装置的新风机向地下空间引入室外新风，新风的空气状态点为室外新风状态点W，呈高温高湿状态；
S13：新风集中除湿装置的除湿机对W点状态的空气进行一次降温除湿处理，处理至一次机器露点W’,变为低温低湿状态；
S14：将W’点状态的空气送至各末端射流除湿机，与末端射流除湿机内的回风混合至新回混合状态点C；
S15：末端射流除湿机对C点状态的空气进行二次降温除湿处理，处理至二次机器露点L；
S16：L点状态的空气吸收末端射流除湿机的冷凝热，从L点状态升温至预定的送风状态点O，变为高温低湿状态；
S17：末端射流除湿机将O点状态的空气以预定的射流形态送入各地下房间，与室内空气充分混合，使得室内空气状态达到室内空气状态点N；
S18：排风装置将被处理和使用后的空气排出系统，回到地上空间。
有益效果：采用上述的技术方案，本发明相对于现有技术至少具有如下主要技术效果：
(1)针对地下建筑内热湿负荷的类别特点及动态规律，联合使用新风集中除湿装置和末端射流除湿装置，采用了两种不同性能的除湿机合理分担地下建筑的新风负荷和内部负荷，在现有温湿度控制系统中能效比较高。
(2)新风集中除湿装置每个系统只需设置一套，末端射流除湿机布置在系统末端，不需要专设机房，不需要使用风管和风口布风，机房量和风管量小，设备安装工程量小，安装施工周期最短，工程建设投资少。
(3)简练的末端布置形式以射流方式组织室内气流，极易覆盖地下建筑的全部空间，使得以往不易布置除湿设备的边远、异形空间，间歇使用的待机空间等都有了布置除湿设备的条件，大大提高了这些地下空间的实用价值。
(4)采用新型高端变载设备(变频新风机、变风量变负荷除湿机)及实时控制方案(系统控制器)，按照预定的节能匹配运行方案集中管理，在确保本系统实现高精度温湿度控制的同时，可实现与室内外负荷高度匹配，节能运行。
(5)设备维保便捷，末端设备无风管约束，能随意更换或备份，平时和战时环境保障可靠性最高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或技术方案，下面将对实施例或技术方案中所需要使用的附图作简单介绍。
图1为本发明温湿度控制系统一种实施方式的结构原理图；
图2为本发明温湿度控制系统一种实施方式的空气处理过程焓湿图。
图1中：1-新风机；2-排风机；3-除湿机；4-单出风型末端射流除湿机；5-双出风型末端射流除湿机；6-三向出风型末端射流除湿机；7-四向出风型末端射流除湿机；8-地下房间一；9-地下房间二；10-地下房间三；11-地下房间四；12-新风干管；13-排风干管； 14-新风支管；15-排风支管；16-地上空间；17-地下空间；30-系统控制器。
图2中：W-室外新风状态点；W’-一次机器露点；C-新回混合状态点；L-二次机器露点；O-送风状态点；N-室内空气状态点。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但不构成对本发明的限定。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置、部件或结构必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，不能理解为对本发明的限制。
还需要理解的是，术语“包括/包含”、“由……组成”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的产品、设备、过程或方法不仅包括那些要素，而且需要时还可以包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种产品、设备、过程或方法所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括/包含……”、“由……组成”限定的要素，并不排除在包括所述要素的产品、设备、过程或方法中还存在另外的相同要素。
下面将结合附图进一步说明本发明的具体实施方法。
参见图1、图2，本发明提供的一种地下建筑用新风加末端射流式温湿度控制系统，包括新风集中除湿装置、末端射流除湿装置、排风装置和系统控制器，其中，
新风集中除湿装置用于集中处理新风热湿负荷，包括新风干管12，连接在新风干管上的新风机1、除湿机3，以及连接新风干管和各末端射流除湿装置的新风支管14；室外新风由新风机引入，经除湿机除湿至预定的温湿度后，通过新风干管和新风支管送入各地下房间；
末端射流除湿装置用于处理室内热湿负荷，包括各种类型的末端射流除湿机，每个地下房间根据实际情况设置相应台数及出风方向的末端射流除湿机，末端射流除湿机不使用风管，直接布置在各地下房间，以贴附射流方式形成室内气流；
排风装置担负各地下房间排风任务，包括排风干管13，连接在排风干管上的排风机2，以及连接排风干管和各地下房间的排风支管15；
系统控制器30与新风集中除湿装置、末端射流除湿装置和排风装置连接，统一管理各装置的联合运行，有效控制各地下房间内的空气温湿度。
本发明的地下建筑用新风加末端射流式温湿度控制系统，针对地下建筑内热湿负荷的类别特点及动态规律，联合使用针对新风负荷设置的新风集中除湿装置和针对内部负荷设置的末端射流除湿装置。新风集中除湿装置设置在地下空间的新风引入口，每个系统只需设置一套，用于集中处理新风热湿负荷，使新风的空气状态点达到设计规定的指标后再送往室内。末端射流除湿装置的数量则根据地下空间的房间数量和平面特征确定，一般需设置多套以覆盖全部地下房间；末端射流除湿机布置在系统末端，不需要专设机房，可直接布置在地下建筑各房间，担负室内热湿负荷处理任务，保证人员和装备的工作环境温湿度指标恒定在设计规定范围内；射流除湿机以射流方式组织室内气流，不需要使用风管和风口布风；采用此种简练的末端布置形式极易覆盖地下建筑的全部空间，使得以往不易布置除湿设备的边远、异形空间，间歇使用的待机空间等都有了布置除湿设备的条件，大大提高了这些地下空间的实用价值。
新风集中除湿装置、末端射流除湿装置以及排风装置在系统控制器的统一管理下联合运行，可实现对地下建筑内空气温湿度的有效控制。设备功能定位准确，系统简练实用，运行高效节能，并且末端射流除湿机直接布置，以喷口直接喷射，无需在各地下房间使用风管，简化了设备，大大减少各地下房间的空间占用，提高了空间利用率。
系统简要流程是：以地面为界，温湿度控制系统布置在地下空间17，新风来自地上空间16，先由新风集中除湿装置引入系统，经处理后送入末端射流除湿装置工作的房间，新风与地下建筑内空气经射流和回风掺混交换使用后成为废气，废气经排风装置被排出系统，回到地上空间16，如此循环不止。
作为一种具体实例，本发明新风集中除湿装置中的新风机1采用了变频新风机1，可根据地下建筑内部需要适时改变新风送风量，淘汰了用风阀增阻的耗能调节方法。
作为一种具体实例，本发明新风集中除湿装置中的除湿机3为变风量变负荷除湿机3，既可适应全年各季节新风负荷的变化及各地下房间所需新风量的变化，也可适应一天中新风负荷的逐时变化，保证所送新风温湿度稳定在设计规定范围。
再参见图1，作为一种具体实例，如图中所示，本发明的地下房间包括地下房间一8、地下房间二9、地下房间三10以及地下房间四11，末端射流除湿机包括单出风型末端射流除湿机4，其设置两台，分别布置在地下房间一8同一侧的对角，室内气流组织的射流形态为双侧壁面单向贴附射流。
进一步地，末端射流除湿机包括双出风型末端射流除湿机5，其设置两台，分别布置在地下房间二9相对侧的中央，室内气流组织的射流形态为双侧壁面双向贴附射流。
进一步地，末端射流除湿机包括三出风型末端射流除湿机6，其设置一台，布置在地下房间三10任一侧的中央，室内气流组织的射流形态为双侧贴附射流与前向自由射流结合的混合射流。
进一步地，末端射流除湿机包括四出风型末端射流除湿机7，其设置一台，布置在地下房间四11的中央，室内气流组织的射流形态为四向自由射流。
通过以上布置方式，每个地下房间根据实际情况设置相应台数及出风方向的末端射流除湿机，所有射流除湿机均具备直流变速射流调节功能，射流除湿机以射流方式组织室内气流，不需要使用风管和风口布风，不需要专设机房，能够很好地确保新风与地下建筑内空气经射流和回风掺混交换使用，并且末端布置形式极易覆盖地下建筑的全部空间，使得以往不易布置除湿设备的边远、异形空间也能够获得较佳的控温除湿效果。
作为一种具体实例，排风机2为变频排风机，通过排风支管15和排风干管13，收集各房间排风并排出至地上空间16，能够接受系统控制器指令适时改变排风量，维持地下空间空气量及压力平衡。
作为一种具体实例，系统控制器30包括PLC控制器和通信接口，新风集中除湿装置和末端射流除湿装置自身均带有PLC控制器，可通过通信接口由系统控制器按照预定的节能匹配运行方案集中管理，按照预定的负荷匹配方案实现节能运行。新风集中除湿装置具备的适时变风量、变负荷调节功能结合末端射流除湿装置具备的直流变速射流调节功能，在确保本系统实现高精度温湿度控制的同时，还能助力本系统实现最大限度的节能运行。
系统控制器30除了对新风集中除湿装置和末端射流除湿装置实施常规控制，还负责监视室内外负荷的变化幅度，并按预定控制策略统筹调配变风量变负荷除湿机3和射流除湿机4、5、6、7的负荷担负比例。当室内负荷发生较大变化时，系统控制器30可决定变风量变负荷除湿机3是否承担一部分室内湿负荷或利用冷凝热承担一部分室内热负荷，以援助末端射流除湿机维持室内恒温恒湿；在过渡季新风负荷较小时，可以少开或不开变风量变负荷除湿机3，用末端射流除湿机4、5、6、7承担全部负荷，节能运行。
本发明进一步提供一种利用温湿度控制系统的温湿度控制方法，参见图2，图2用焓湿图展现了新风加末端射流式温湿度控制系统中的新风集中除湿装置和末端射流除湿装置启动后，对夏季新风负荷和内部负荷的处理经过，并具体描述了空气处理流程中的空气状态点变化过程：
运行开始时，所述温湿度控制系统的系统控制器30下达各设备启动指令，启动新风集中除湿装置、末端射流除湿装置以及排风装置；
地上空间16的新风在变频新风机1的气动作用下被引入布置在地下空间17口部的新风集中除湿装置，在被新风集中除湿装置处理前，新风状态点为W，呈高温高湿状态；
经过变风量变负荷除湿机3对新风进行降温除湿处理，此为一次降温除湿处理，新风的空气状态点降至一次机器露点W’,呈低温低湿状态(绝对含湿量与室内等同)；
此后，W’点状态的空气经新风干管12、新风支管14输送至末端射流除湿机4、5、6、7，分别与末端射流除湿机4、5、6、7内的回风混合至新回混合状态点C(等d过程)；
然后，混合风在末端射流除湿机内被再次降温除湿至二次机器露点L；
在吸收了末端射流除湿机的冷凝热后，被处理空气从L点状态升温至预定的送风状态点O(等d过程)，变为高温低湿状态；
最后，处于O点状态的空气被末端射流除湿机的喷口以预定的射流形态送入房间，与房间空气充分混合后，使室内空气状态达到并保持在N点。N点是设计规定的室内空气状态点，也是射流除湿机的回风状态点。排风装置将被处理和使用后的空气排出系统，回到地上空间。至此，经新风集中除湿装置和末端射流除湿装置的接续运行，完成了对夏季新风负荷和内部负荷的处理任务。
至此，本领域技术人员应认识到，虽本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍然可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (7)

1.一种基于地下建筑用新风加末端射流式温湿度控制系统的温湿度控制方法，其特征在于该地下建筑用新风加末端射流式温湿度控制系统包括新风集中除湿装置、末端射流除湿装置、排风装置和系统控制器，其中，
所述新风集中除湿装置用于集中处理新风热湿负荷，包括新风干管，连接在新风干管上的新风机、除湿机，以及连接新风干管和各末端射流除湿装置的新风支管；室外新风由新风机引入，经除湿机除湿至预定的温湿度后，通过新风干管和新风支管送入各地下房间；
所述末端射流除湿装置用于处理室内热湿负荷，包括各种类型的末端射流除湿机，每个地下房间根据实际情况设置相应台数及出风方向的末端射流除湿机，末端射流除湿机不使用风管，直接布置在各地下房间，以贴附射流方式形成室内气流；
所述排风装置担负各地下房间排风任务，包括排风干管，连接在排风干管上的排风机，以及连接排风干管和各地下房间的排风支管；
所述系统控制器与新风集中除湿装置、末端射流除湿装置和排风装置连接，统一管理各装置的联合运行，有效控制各地下房间内的空气温湿度；
所述新风机为变频新风机，能够根据室内需要适时改变送风量；
所述除湿机为变风量变负荷除湿机，能够适应全年各季节新风负荷的变化及各地下房间所需新风量的变化，使得所送新风温湿度恒定；
所述温湿度控制方法包括如下步骤：
S11：系统控制器下达启动指令，启动所述新风集中除湿装置、末端射流除湿装置以及排风装置；
S12：新风集中除湿装置的新风机向地下空间引入室外新风，新风的空气状态点为室外新风状态点W，呈高温高湿状态；
S13：新风集中除湿装置的除湿机对W点状态的空气进行一次降温除湿处理，处理至一次机器露点W’,变为低温低湿状态，一次机器露点W’与室内空气状态点N二者为等含湿量点；
S14：将W’点状态的空气送至各末端射流除湿机，与末端射流除湿机内的回风混合至新回混合状态点C；
S15：末端射流除湿机对C点状态的空气进行二次降温除湿处理，处理至二次机器露点L；
S16：L点状态的空气吸收末端射流除湿机的冷凝热，从L点状态升温至预定的送风状态点O，变为高温低湿状态；
S17：末端射流除湿机将O点状态的空气以预定的射流形态送入各地下房间，与室内空气充分混合，使得室内空气状态达到室内空气状态点N；
S18：排风装置将被处理和使用后的空气排出系统，回到地上空间。
2.根据权利要求1所述的温湿度控制方法，其特征在于，所述各种类型的末端射流除湿机包括单出风型末端射流除湿机，其设置两台，分别布置在地下房间同一侧的对角，射流形态为双侧壁面单向贴附射流。
3.根据权利要求1所述的温湿度控制方法，其特征在于，所述各种类型的末端射流除湿机包括双出风型末端射流除湿机，其设置两台，分别布置在地下房间相对侧的中央，射流形态为双侧壁面双向贴附射流。
4.根据权利要求1所述的温湿度控制方法，其特征在于，所述各种类型的末端射流除湿机包括三出风型末端射流除湿机，其设置一台，布置在地下房间任一侧的中央，射流形态为双侧贴附射流与前向自由射流结合的混合射流。
5.根据权利要求1所述的温湿度控制方法，其特征在于，所述各种类型的末端射流除湿机包括四出风型末端射流除湿机，其设置一台，布置在地下房间的中央，射流形态为四向自由射流。
6.根据权利要求1所述的温湿度控制方法，其特征在于，所述排风机为变频排风机，能够接受系统控制器指令适时改变排风量，维持地下空间空气量及压力平衡。
7.根据权利要求1所述的温湿度控制方法，其特征在于，所述系统控制器包括PLC控制器和通信接口，通过新风集中除湿装置、末端射流除湿装置和排风装置自带的控制器和通信接口，对整个系统集中管理，按照预定的负荷匹配方案实现节能运行。
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