CN113091218A - 一种基于室外温湿度判定升温除湿机是否逐日运行的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于室外温湿度判定升温除湿机是否逐日运行的方法，该方法适用于地下工程一次回风除湿系统中，其中：用于判定所述升温除湿机是否逐日运行的计算公式如式I、式II所示，当计算得到的室内温度计算值t′n大于等于室内设计温度极小值tn1且小于等于室内设计温度极大值tn2；同时计算得到的室内计算含湿量d′n大于等于室内设计含湿量极小值dn1且小于等于室内设计含湿量极大值dn2时，开启升温除湿机对室外新风以及室内一次回风进行升温除湿。本发明除湿系统所采用的运行方法与现有技术相比，可以直接量化地下工程应用升温除湿机的适用性，根据具体室外环境迅速快捷地确定地下工程除湿方案的选择，在理论结合实际的基础上，实现地下工程除湿系统的高效节能运行。

Description

一种基于室外温湿度判定升温除湿机是否逐日运行的方法
技术领域
本发明涉及地下工程除湿领域，具体涉及一种基于室外温湿度判定地下工 程一次回风除湿系统中升温除湿机是否需要逐日运行的方法。
背景技术
一般情况下，地下工程夏季工况室外焓值均高于室内计算温、湿度，需要 进行降温除湿；另一方面地下工程室内壁面温度绝大多数时间低于室内空调计 算温度且湿负荷较大；显然，地下工程空调除湿系统及其装备节能运行，一直 是地下工程除湿系统中研究的重要问题。因为，中国大部分主要城市位于中低 纬度地区，夏季湿热，地下工程夏季工况必须实施人工制冷降温及减湿。目前， 地下工程一般选用调温型除湿机，并采用新风加一次回风的空调系统形式进行 调温除湿。其调温除湿原理为：新风与回风混合后先经过除湿机蒸发器进行冷 凝除湿，再经过风冷冷凝器实现部分升温，其中除湿机制冷剂在水冷冷凝器与 风冷冷凝器间比例分配来达到调温目的。这种空调除湿方式的优点是系统计算 简单、经验成熟、运行管理方便，但是其缺点在于需要配备水库和水泵以及管 网，大大增加了除湿系统的整体能耗。
相对地，将升温除湿机应用于地下工程除湿系统中时，优点在于无需配套 水库、水泵以及网管，但是存在最终室内温度较高、运行能耗高的缺点。因此， 如何在地下工程中应用升温除湿机，依然属于行业前沿问题。为了提供一个温 湿度均适宜的地下工程环境，艾清林申请了“带等温或升温除湿功能的全热新风 交换设备”，通过控制器控制室外冷凝器制冷剂出口温度达到等温或升温的效 果。另外，为了解决除湿时效果差且能效低的问题，游斌等申请了“空调系统及 其除湿控制方法”，通过将冷媒系统中的冷热热量储存至储热装置中，在进行控 制所述空调系统处于降温除湿模式下，同时控制经过储热模式后的所述储热装 置进行放热，使得所述空调系统进入等温除湿模式和/或升温除湿模式。上述专利及其涉及实质性内容，主要集中于对除湿空调/除湿机的控制与功能实现等方 面的研究，缺乏地下工程除湿系统中，指导选用升温除湿机实现节能运行的量 化方法。
发明内容
为了解决在地下工程除湿系统中，应用升温除湿机对地下室内环境进行逐 日调节时，存在能耗高、资源浪费的问题，本发明提供了一种基于室外环境温 湿度数据，通过一定的计算比对方法，选择性运行地下升温除湿机的方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于室外温湿度判定 升温除湿机是否逐日运行的方法，所述升温除湿机应用于地下工程一次回风除 湿系统中，所述地下工程一次回风除湿系统采用新风结合一次回风的空调系统 形式；其中，用于判定所述升温除湿机是否逐日运行的计算公式如下：
Figure BDA0003013133970000021
Figure BDA0003013133970000022
式I，式II中，tn1为室内设计温度极小值，单位：℃；t′n为室内计算温度； 单位：℃；Gx为新风质量流量，单位：kg/s；hx为新风焓值，单位：kJ/kg；k为地 下工程壁面传热系数，单位：kW/(m2·℃)；s为地下工程壁面表面积，单位：m2； t0为地下工程室内壁面温度，单位：℃；dx为新风含湿量，单位：kg/kg(干空气)； W0为地下工程室内散湿量，单位：kg/s；W为升温除湿机除湿量，单位：kg/s；dn1为 室内设计含湿量极小值，单位：kg/kg(干空气)；d′n为室内计算含湿量；单位：kg/kg (干空气)；dn2为室内设计含湿量极大值，单位：kg/kg(干空气)；
当计算得到的室内温度计算值t′n大于等于室内设计温度极小值tn1且小于 等于室内设计温度极大值tn2；同时计算得到的室内计算含湿量d′n大于等于室 内设计含湿量极小值dn1且小于等于室内设计含湿量极大值dn2时，开启升温 除湿机对室外新风以及室内一次回风进行升温除湿。
上述方案中，所述升温除湿机除湿量W小于等于新风含湿量dx和地下工程室 内散湿量W0之和；所述地下工程壁面温度t0小于等于室内设计温度极大值tn2。
上述方案中，所述地下工程一次回风除湿系统包括新风管道、回风管道、 送风管道以及排风管道，所述新风管道、回风管道、送风管道分别与升温除湿 机相连接。
本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：
1、本发明将升温除湿机应用于地下工程一次回风除湿系统中，与传统采用 制冷除湿机的空调除湿方式相比，无需配备水库、水泵以及管网，在一定程度 上降低了除湿系统的整体耗能；另一方面，本发明基于室外环境的温湿度数据， 运用公式(I)、公式(II)分别计算地下工程的室内温度以及室内含湿量，当计 算得到的室内温度值大于等于室内设计温度极小值且小于等于室内设计温度极 大值；同时满足计算得到的室内计算含湿量值大于等于室内设计含湿量极小值 且小于等于室内设计含湿量极大值时，即可开启升温除湿机对室外新风以及室 内一次回风进行升温除湿。
2、本发明与现有地下一次回风除湿系统采用升温除湿机进行逐日调节的方 式相比，可以直接量化地下工程应用升温除湿机的适用性，根据具体室外环境 迅速快捷地确定地下工程除湿方案的选择，在理论结合实际的基础上，实现地 下工程除湿系统的高效节能运行。
3、本发明所述的基于室外温湿度判定升温除湿机是否逐日运行的方法对现 有地下工程除湿系统中，如何选用升温除湿机实现节能运行，具有一定的指导 意义，可以有效克服了现有地下工程除湿系统存在的运行能耗高的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述 中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付 出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所述地下工程一次回风除湿系统的结构示意图。
图2以北京为例，08月1日至20日的室外温度逐日波动对比曲线图。
图3以北京为例，08月1日至20日的室外空气含湿量逐日波动对比曲线 图。
图4本发明实施例中地下工程室内计算温度以及含湿量与室内温度、湿度 设计极大值、极小值的对比图。
标号说明：1、升温除湿机；2、地下空调机房；3、新风管道；4、排风管 道；5、送风管道；6、回风管道。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的 解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：如图1所示，一种地下工程一次回风除湿系统，所述地下工程一 次回风除湿系统采用新风结合一次回风的空调系统形式，包括地下空调机房2、 升温除湿机1、新风管道3、回风管道6、送风管道5以及排风管道4，所述新 风管道3、回风管道6、送风管道5分别与升温除湿机1相连接。
本实施例1所述地下工程一次回风除湿系统工作原理为：室外新风和室内 回风在升温除湿机内混合后经升温除湿后，由送风管道送至地下工程内。
实施例2：一种基于室外温湿度判定升温除湿机是否逐日运行的方法，该 方法应用于实施例1所述的地下工程一次回风除湿系统中；具体地，针对一个 升温除湿机设置在空调机房内，室外新风和室内回风在升温除湿机内混合后经 升温除湿后，由送风管道送至地下工程内部。如图1所示，新风参数主要有： 新风质量流量Gx(kg/s)，新风干球温度tx(℃)，新风含湿量dx(kg/kg(干空 气))，新风焓值hx(kJ/kg)；回风参数主要有：回风质量流量Gh(kg/s)，回风干 球温度th(℃)，回风含湿量dh(kg/kg(干空气))，回风焓值hh(kJ/kg)；送风 参数主要有：送风质量流量Gs(kg/s)，送风干球温度ts(℃)，送风含湿量ds(kg/kg (干空气))，送风焓值hs(kJ/kg)。升温除湿机主要参数有：升温除湿机除湿量 W(kg/s)，升温除湿机配电功率：N(kW)。地下工程内主要参数有：地下工程 室内散湿量W0(kg/s)，壁面传热系数k(kW/(m2·℃))，地下工程室内壁面温度 t0(℃)，壁面表面积s(m2)。
a)根据升温除湿机风量质量守恒原理，有：
Gs＝Gx+Gh (1)；
b)根据升温除湿机能量守恒原理，有：
Gs·hs＝Gx·hx+Gh·hh+N (2)；
c)根据升温除湿机湿量质量守恒原理，有：
Gs·ds＝Gx·dx+Gh·dn-W (3)；
d)根据地下工程室内湿量质量守恒原理，有：
Gs·ds＝Gs·dh+W0 (4)；
e)根据地下工程室内能量守恒原理，有：
Gs·hs＝Gs·hh+k·S·(th-t0) (5)；
根据式(5)，如果t0≥tn2，将会导致hh≥hs，最终结果就是室内温度超过上限 值。因此要求，下工程壁面温度t0不得高于室内设计温度极大值tn2；
f)根据焓的定义式，有：
h＝1.01·t+(2490+1.84t)·d (6)；
g)室内回风参数即为室内计算参数，有：
th＝t′n (7)；
dh＝d′n (8)；
h)综合步骤a)、b)、c)、d)、e)和f)，得到室内计算温度t′n、室内计算 含湿量d′n分别为：
Figure BDA0003013133970000051
Figure BDA0003013133970000052
式I，式II中，tn1为室内设计温度极小值，单位：℃；t′n为室内计算温度， 单位：℃；tn2为室内设计温度极大值，单位：℃；dn1为室内设计含湿量极小值，单 位：kg/kg(干空气)；d′n为室内计算含湿量；单位：kg/kg(干空气)；dn2为室内设 计含湿量极大值，单位：kg/kg(干空气)；2490，为0℃时水的汽化潜热，kg/(kg·℃)； 1.01，为干空气的平均定压比热，kJ/(kg·℃)；1.84，为水蒸气的平均定压比热， kJ/(kg·℃)
当计算得到的室内温度计算值t′n大于等于室内设计温度极小值tn1且小于等 于室内设计温度极大值tn2；同时计算得到的室内计算含湿量d′n大于等于室内 设计含湿量极小值dn1且小于等于室内设计含湿量极大值dn2时，开启升温除 湿机对室外新风以及室内一次回风进行升温除湿。
具体地，应用上述方法计算室内温度值以及室内含湿量时，还需满足以下 条件：升温除湿机除湿量W小于等于新风含湿量dx和地下工程室内散湿量W0之 和。
进一步地，以具体的工程实例对上述方法做进一步说明：
以北京地区某应用实施例1所述地下工程一次回风除湿系统为例，具体参 数设置如下：室内散湿量W0＝4.2×10-3kg/s；壁面温度t0＝15℃；升温除湿机除湿 量W＝13.7×10-3kg/s；新风质量流量Gx＝1.3kg/s；升温除湿机配电功率N＝17kW； 地下工程壁面传热系数k＝0.5×10-3kW/(m2·℃)；地下工程壁面表面积S＝7400m2； 室内设计温度极小值tn1＝25℃；室内设计温度极大值tn2＝30℃；室内设计含湿量 极小值dn1＝4×10-3kg/kg(干空气)；室内设计含湿量极大值dn2＝10×10-3kg/kg(干 空气)；
其中，dx为新风含湿量，单位：kg/kg(干空气)等于室外空气的含湿量；
hx为新风焓值，单位：kJ/kg，根据公式hx＝1.01·tx+(2490+1.84tx)·dx计算得到；其中，新风干球温度tx(℃)等于室外空气温度。
进一步地，参照图2，纵坐标的变量为空气温度及其单位℃，下部横坐标的 变量为Date(即日期)及其单位自然数，数据来自于中国天气网公布的2018年 08月1日至20日室外大气环境中平均温度；
参照图3，纵坐标的变量为含湿量及其单位g/kg(干空气)，下部横坐标的 变量为Date(即日期)及其单位自然数，数据来自于中国天气网公布的2018年 08月1日至20日室外大气环境中平均相对湿度转换而来；
根据图2、图3可以得出数据tx以及dx；
利用式(I)和式(II)，计算出逐日条件下的室内计算温度t′n和含湿量 d′n，并与设定的室内设计温度极大值、极小值，室内设计含湿量极大值、极 小值分别进行对比；
如图4所示。图4的数据表明，针对北京某地下工程一次回风系统用升温 除湿机，在2018年08月1日至20日可开启升温除湿机的天数为13天。
综上，通过分析具体实施方案，做出如下归纳：(1)升温除湿机的使用与 室外温度、室外相对湿度紧密相关，逐日特征显著；(2)利用公开的历史数据， 根据公式(I)、公式(II)能测算出是否使用升温除湿机；此外，利用天气预报 数据，能直接手动逐日预设是否开启升温除湿机。
因此，本发明提出了一种具有简单、可靠的判定地下工程一次回风除湿系 统中，是否应用升温除湿机进行逐日运行的方法。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形 状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做 的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域 的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的 方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均 应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于室外温湿度判定升温除湿机是否逐日运行的方法，其特征在于，所述升温除湿机应用于地下工程一次回风除湿系统中，所述地下工程一次回风除湿系统采用新风结合一次回风的空调系统形式；其中，用于判定所述升温除湿机是否逐日运行的计算公式如下：
Figure FDA0003013133960000011
Figure FDA0003013133960000012
式I，式II中，tn1为室内设计温度极小值，单位：℃；tn为室内计算温度；单位：℃；tn2为室内设计温度极大值，单位：℃；Gx为新风质量流量，单位：kg/s；hx为新风焓值，单位：kJ/kg；k为地下工程壁面传热系数，单位：kW/(m2·℃)；S为地下工程壁面表面积，单位：m2；t0为地下工程室内壁面温度，单位：℃；N为升温除湿机配电功率，单位：kW；dx为新风含湿量，单位：kg/kg(干空气)；W0为地下工程室内散湿量，单位：kg/s；W为升温除湿机除湿量，单位：kg/s；dn1为室内设计含湿量极小值，单位：kg/kg(干空气)；d′n为室内计算含湿量；单位：kg/kg(干空气)；dn2为室内设计含湿量极大值，单位：kg/kg(干空气)；
当计算得到的室内温度计算值t′n大于等于室内设计温度极小值tn1且小于等于室内设计温度极大值tn2；同时计算得到的室内计算含湿量d′n大于等于室内设计含湿量极小值dn1且小于等于室内设计含湿量极大值dn2时，开启升温除湿机对室外新风以及室内一次回风进行升温除湿。
2.根据权利要求1所述的基于室外温湿度判定升温除湿机是否逐日运行的方法，其特征在于，所述升温除湿机除湿量w小于等于新风含湿量dx和地下工程室内散湿量W0之和。
3.根据权利要求1所述的基于室外温湿度判定升温除湿机是否逐日运行的方法，其特征在于，所述地下工程壁面温度t0小于等于室内设计温度极大值tn2。
4.根据权利要求1所述的基于室外温湿度判定升温除湿机是否逐日运行的方法，其特征在于，所述地下工程一次回风除湿系统包括新风管道、回风管道、送风管道以及排风管道，所述新风管道、回风管道、送风管道分别与升温除湿机相连接。
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