CN221005403U - 空调机组变新风运行控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种空调机组变新风运行控制装置，包括与被控区域(R1)相连的回风系统与送风系统，回风系统连接有排风系统，送风系统连接有新风系统；所述回风系统端部与送风系统端部之间还设有旁通管(L5)。本实用新型在提高室内舒适健康的同时能够节能减碳，达到舒适与节能相平衡的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及大型建筑空调系统，特别是一种空调机组变新风运行控制装置。
背景技术
随着生活水平的提高，人们对室内空气环境的要求也相应提高，室内空气品质的优劣，直接影响人们生理上、心理上的健康和工作效率。全年空调的建筑要求空调系统能随气候及室内负荷变化进行调节，以满足室内环境的舒适性及健康性的要求。然而，目前全年使用的空调系统，所需使用的能耗很大，不利于节能减排，运行成本也较高。而且，在空调系统的能耗中,新风负荷的占比又相对较大；根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范(GB50736-2012)》中最小新风量标准计算，在设计条件下的新风负荷占总负荷的比例：写字楼和酒店约为40-50％，商业大厦约为30-40％。因此，空调系统的发展方向应是既要创造健康、舒适的室内空气环境，又要降低能耗，减少环境污染，优化空调系统运行达到舒适与节能平衡是未来发展的重要课题。所以，亟需研发一款既可以满足室内舒适健康要求，又可以达到节能减碳目标的空调机组变新风运行控制装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种空调机组变新风运行控制装置。本实用新型在提高室内舒适健康的同时能够节能减碳，达到舒适与节能相平衡的目的。
本实用新型的技术方案：空调机组变新风运行控制装置，包括与被控区域相连的回风系统与送风系统，回风系统连接有排风系统，送风系统连接有新风系统；所述回风系统端部与送风系统端部之间还设有旁通管。
前述的空调机组变新风运行控制装置中，所述回风系统包括与被控区域相连的回风管，回风管上设置回风温度传感器和回风湿度传感器。
前述的空调机组变新风运行控制装置中，所述送风系统包括与被控区域相连的送风管，送风管上沿着送风方向依次设有净化装置、冷热盘管和送风机；所述送风管上还设有送风温度传感器和送风湿度传感器。
前述的空调机组变新风运行控制装置中，所述冷热盘管还分别连接有冷热水供水管和冷热水回水管。
前述的空调机组变新风运行控制装置中，所述新风系统包括与送风管相连的新风管，新风管上设有电动调节新风风阀；所述新风管上还设有新风温度传感器、新风湿度传感器和新风风量传感器。
前述的空调机组变新风运行控制装置中，所述排风系统包括与回风管相连的排风管，排风管上设有排风机和电动调节排风风阀。
前述的空调机组变新风运行控制装置中，所述被控区域内设有CO2传感器。
前述的空调机组变新风运行控制装置中，所述旁通管上设有电动调节旁通风阀。
与现有技术相比，本实用新型由与被控区域相连的回风系统与送风系统、与回风系统相连的排风系统、与送风系统相连的新风系统以及位于回风系统与送风系统之间的旁通管组成，通过在回风系统、新风系统、送风系统上设置相应的温度及湿度传感器及设置在被控区域的CO2浓度传感器来调节电动调节旁通风阀、电动调节排风风阀、电动调节新风风阀的阀位及风机的频率，从而在满足被控区域舒适及健康前提下，最大限度节省系统运行能耗，达到节能减碳目标。与此同时，本实用新型通过设置旁通管将空调机组分为回风系统、送风系统、新风系统及排风系统，可以实现多种运行模式的灵活调节，如新风模式、制冷制热模式等；还可以通过新风与制热或制冷相结合的方式，来有效降低能耗。综上所述，本实用新型在提高室内舒适健康的同时能够节能减碳，达到舒适与节能相平衡的目的。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
附图中的标记为：R1-被控区域，L1-回风管，L2-排风管，L3-新风管，L4-送风管，L5-旁通管，L6-冷热水供水管，L7-冷热水回水管，A1-回风温度传感器,A2-新风温度传感器,A3-送风温度传感器,A4-回风湿度传感器,A5-新风湿度传感器,A6-送风湿度传感器,A7-CO2浓度传感器,A8-新风风量传感器，V1-电动调节水阀,V2-电动调节旁通风阀,V3-电动调节排风风阀,V4-电动调节新风风阀，F1-送风机，F2-排风机，E1-净化装置，E2-冷热盘管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
实施例。空调机组变新风运行控制装置，构成如图1所示，包括与被控区域R1相连的回风系统与送风系统，回风系统连接有排风系统，送风系统连接有新风系统；所述回风系统端部与送风系统端部之间还设有旁通管L5。
所述回风系统包括与被控区域R1相连的回风管L1，回风管L1上设置回风温度传感器A1和回风湿度传感器A4。
所述送风系统包括与被控区域R1相连的送风管L4，送风管L4上沿着送风方向依次设有净化装置E1、冷热盘管E2和送风机F1；所述送风管L4上还设有送风温度传感器A3和送风湿度传感器A6。
所述冷热盘管E2还分别连接有冷热水供水管L6和冷热水回水管L7。
所述新风系统包括与送风管L4相连的新风管L3，新风管L3上设有电动调节新风风阀V4；所述新风管L3上还设有新风温度传感器A2、新风湿度传感器A5和新风风量传感器A8。
所述排风系统包括与回风管L1相连的排风管L2，排风管L2上设有排风机F2和电动调节排风风阀V3。
所述被控区域R1内设有CO2传感器A7。
所述旁通管L5上设有电动调节旁通风阀V2。
通过设置旁通管L5将空调机组分为回风系统、送风系统、新风系统及排风系统，旁通管L5上设置电动调节旁通风阀V2。旁通管L5下方为新风系统和送风系统，其中左侧为新风系统，在新风管L3入口设置新风温度传感器A2，新风湿度传感器A5及新风风量传感器A8用来监测室外新风的温度、湿度及风量，在新风管L3出口设置电动调节新风风阀V4，电动调节新风风阀V4根据要求调节阀门开度来调节新风风量；其中右侧为送风系统，送风系统中部设置送风机F1，送风机F1把处理过的空气送入被控区域R1,满足室内温湿度及空气质量的要求，送风机F1左侧为净化装置E1及冷热盘管E2，净化装置E1用来净化新风及回风使其达到卫生要求，冷热盘管E2上连接有冷热水供水管L6及冷热水回水管L7，冷热水回水管L7上设置有电动调节水阀V1。送风机F1右侧设置送风温度传感器A3及送风湿度传感器A6，送风温度传感器A3，送风湿度传感器A6用来监测处理过送风的温度及湿度。
旁通管L5上方为排风系统和回风系统，其中左侧为排风系统，排风系统左侧设置排风机F2，排风机F2用于排除室内空气以满足被控区域R1压差及卫生要求，排风机F2右侧设置电动调节排风风阀V3，电动调节排风风阀V3根据要求调节阀门开度来调节排风风量；其中右侧为回风系统，回风管L1入口设置回风温度传感器A1及回风湿度传感器A4,回风温度传感器A1及回风湿度传感器A4用于监测被控区域R1的空气温度及湿度。
空调机组变新风运行控制装置其控制策略如下：假设被控区域R1夏季温度为26±1℃，冬季温度为20℃±1℃，过度季节为23±2℃。夏季当空调机组开始运行时，首先全开电动调节旁通风阀V2及送风机F1，送风机F1按最低频率运行，被控区域R1空气通过回风管L1经过旁通管L5、电动调节旁通风阀V2、送风管L4,经净化装置E1净化除尘后通过冷热盘管E2冷热处理后经送风机F1送回到被控区域R1，并通过新风管L3入口上的新风温度传感器A2、新风湿度传感器A5及新风风量传感器A8监测室外新风的空气温度、湿度及风量，并计算出当前室外新风焓值h1，通过回风管L1入口上的回风温度传感器A1及回风湿度传感器A4监测被控区域R1的空气温度及湿度,并计算出当前室内空气焓值h2，通过送风管L 4出口上的送风温度传感器A 3及送风湿度传感器A 6监测空调机组的送风温度及湿度,并计算出送风空气焓值h3。
夏季当h1≥h2且被控区域R1温度≥27℃时，打开冷热水回水管L7上的电动调节水阀V1，来自冷源的冷冻水通过冷热水供水管L6进入冷热盘管E2，与送风管L4上的流动空气进行冷热交换吸收了空气中热量升温后通过冷热水回水管L7回到冷源。同时通过被控区域R1内的CO2浓度传感器A7监测被控区域R1内的CO2浓度，若被控区域R1无人员活动则维持以上运行模式，若被控区域R1内的CO2浓度超过卫生标准要求则根据当前各管路阀门及风机开启情况初步计算出一个电动调节新风风阀V4的开启角度，然后打开电动调节新风风阀V4到计算角度，保持5分钟，若当被控区域R1内的CO2浓度仍未达到卫生标准时则继续调大电动调节新风风阀V4角度增大新风量送入，如此重复直到满足被控区域R1的卫生标准，若当被控区域R1内的CO2浓度低于卫生标准15％以上时则调小电动调节新风风阀V4角度减少新风量送入。同时打开排风管L2上的电动调节排风风阀V3，开启角度按电动调节新风风阀V4的开启角度并打开排风机F2，如此维持被控区域R1新排风的风量平衡。当回风温度仍≥27℃时，则加大电动调节水阀V1开度，当电动调节水阀V1开到最大回风温度仍≥27℃时，则加大送风机F1频率(初调加减幅度可按10HZ一次)。如此以保持最小新风量运行，极大节省冷冻水侧主机及水泵的能效。
过渡季当h3≤h1＜h2且被控区域R1温度≥25℃时，此时室外新风无法完全消除室内余热，仍需要人工冷源辅助才能满足被控区域R1的温度。系统将自动比对此时最小新风量运行及全新风运行两种情况下，送风机F1加排风机F2的运行能耗与冷源测单位冷量的综合能耗哪种更节能。若是最小新风量运行，则维持原运行模式不变；若是全新风运行，则此时关闭电动调节旁通风阀V2，全开电动调节排风风阀V3及电动调节新风风阀V4，调节送风机F1与排风机F2到最大频率。
过渡季当h1＜h3,室外新风温度≥15℃且被控区域R1温度≥21℃时，此时室外新风完全可以消除室内余热，停止人工冷源输入，关闭电动调节水阀V1，维持全新风运行模式。根据被控区域R1温度控制送风机F1频率，当被控区域R1温度＜21℃时降低送风机F1频率，排风机F2频率跟随送风机F1频率调整；当被控区域R1温度＞21℃时提高送风机F1频率，排风机F2频率跟随送风机F1频率调整。
冬季当h1＜h3,室外新风温度＜15℃且被控区域R1温度≥21℃时，此时对于部分内区房间(如会议室，宴会厅等)还有余热，室外新风完全可以消除室内余热，停止人工冷源输入，关闭电动调节水阀V1，维持全新风运行模式。此时送风温度＜15℃，若直接送入被控区域R1，将导致人员不舒适感，此时打开电动调节旁通风阀V2，这样部分回风与新风混合后提升送风温度达到送风要求。
冬季当h1＜h3且被控区域R1温度≤19℃，打开冷热水回水管L7上的电动调节水阀V1，来自热源的热水通过冷热水供水管L6进入冷热盘管E2，与送风管L4上的流动空气进行冷热交换把水管中热量释放到空气中后，热水降温后通过冷热水回水管L7回到热源。同时通过被控区域R1内的CO2浓度传感器A7监测被控区域R1内的CO2浓度，若被控区域R1无人员活动则维持以上运行模式，若被控区域R1内的CO2浓度超过卫生标准要求则根据当前各管路阀门及风机开启情况初步计算出一个电动调节新风风阀V4的开启角度，然后打开电动调节新风风阀V4到计算角度，保持5分钟，若当被控区域R1内的CO2浓度仍未达到卫生标准时则继续调大电动调节新风风阀V4角度增大新风量送入，如此重复直到满足被控区域R1的卫生标准，若当被控区域R1内的CO2浓度低于卫生标准15％以上时则调小电动调节新风风阀V4角度减少新风量送入。同时打开排风管L2上的电动调节排风风阀V3，开启角度按电动调节新风风阀V4的开启角度并打开排风机F2，如此维持被控区域R1新排风的风量平衡。当回风温度仍≤19℃℃时，则加大电动调节水阀V1开度，当电动调节水阀V1开到最大回风温度仍≤19℃℃时，则加大送风机F1频率(初调加减幅度可按10HZ一次)。如此以保持最小新风量运行，极大节省热源侧主机及水泵的能效。
作为改进，当被控区域R1受到污染或进入疫情管控时，空调系统立刻进入全新风运行模式，关闭电动调节旁通风阀V2，全开电动调节新风风阀V4及送风机F1，全开电动调节排风风阀V3及排风机F2根据被控区域R1温度控制送风机F1频率，排风机F2频率跟随送风机F1频率调整；当送风机F1排风机F2的频率都调到上限或下限时，被控区域R1温度仍不满足要求，则调节电动调节水阀V1，使被控区域温度满足要求。
以某集中商业项目为例，该项目地上地下商业部分面积共约10.5万m2，其中公区(主要指地下室及首层中庭及其它层购物通廊区域)面积约为1.6万m2(其中首层区域面积约为2050m2)，共设计23台组合式空调机组，总风量共计79万m3/h，设计新风量共计16万m3/h。
为简化计算模型，新风分两个阶段夏冬运行，对比运行按变新风量模式跟定新风量模式(即按室内新风不随人员变化而调节的新风)。夏季室内温度按25℃，相对湿度按55％，焓值53.3kj/kg室外温度按32℃，相对湿度按60％，焓值79.0kj/kg；冬季室内温度按20℃，相对湿度按35％，焓值33.2kj/kg，室外温度按6℃，相对湿度按70％，焓值16.3kj/kg。当地天然气价格按4.8元/m3，电价按0.8048元/kwh。冷机cop按6.0，锅炉效率按92％，天然气热值按36.44MJ/Nm3，天然气单位热值碳排放因子为0.05554tCO2/GJ，全国电网平均碳排放因子为0.5703tCO2/MWH。
公区人员设计参数
| 区域 | 人员密度(m2/p) | 新风量(m3/h/p) | 备注 |
| 首层购物通廊 | 4 | 16 | |
| 其它层购物通廊 | 6 | 19 |
不同时段公区人员在室率对应表
经计算，夏季可节约电量为51579kwh，减碳约29.4t；冬季可节约天然气用量14106m3，减碳约28.5t。综合全年可节省费用约人民币11万，减碳约57.9t。具有相当可观的经济效益和环境效益。
Claims (8)
1.空调机组变新风运行控制装置，其特征在于：包括与被控区域(R1)相连的回风系统与送风系统，回风系统连接有排风系统，送风系统连接有新风系统；所述回风系统端部与送风系统端部之间还设有旁通管(L5)。
2.根据权利要求1所述的空调机组变新风运行控制装置，其特征在于：所述回风系统包括与被控区域(R1)相连的回风管(L1)，回风管(L1)上设置回风温度传感器(A1)和回风湿度传感器(A4)。
3.根据权利要求1所述的空调机组变新风运行控制装置，其特征在于：所述送风系统包括与被控区域(R1)相连的送风管(L4)，送风管(L4)上沿着送风方向依次设有净化装置(E1)、冷热盘管(E2)和送风机(F1)；所述送风管(L4)上还设有送风温度传感器(A3)和送风湿度传感器(A6)。
4.根据权利要求3所述的空调机组变新风运行控制装置，其特征在于：所述冷热盘管(E2)还分别连接有冷热水供水管(L6)和冷热水回水管(L7)。
5.根据权利要求1所述的空调机组变新风运行控制装置，其特征在于：所述新风系统包括与送风管(L4)相连的新风管(L3)，新风管(L3)上设有电动调节新风风阀(V4)；所述新风管(L3)上还设有新风温度传感器(A2)、新风湿度传感器(A5)和新风风量传感器(A8)。
6.根据权利要求1所述的空调机组变新风运行控制装置，其特征在于：所述排风系统包括与回风管(L1)相连的排风管(L2)，排风管(L2)上设有排风机(F2)和电动调节排风风阀(V3)。
7.根据权利要求1所述的空调机组变新风运行控制装置，其特征在于：所述被控区域(R1)内设有CO2传感器(A7)。
8.根据权利要求1所述的空调机组变新风运行控制装置，其特征在于：所述旁通管(L5)上设有电动调节旁通风阀(V2)。
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