低温送风独立新风系统(CDOAS)的分析应用

摘要：本文对独立新风系统的特点、经济价值分析、特别是设计方面对基本参数、负荷计算、设计计算、末端设备选择计算等方面做了详细的指导分析。

中图分类号：O514.2 文献标识码：A 文章编号：

引言：独立新风系统是将新风独立处理到很低的温度，使新风负担室内全部的潜热负荷和部分（或全部）显热负荷，其余的显热负荷由室内干工况设别负担的空调系统。突出特点是：空调系统无回风，采用低温送风基数，送排风间采用热回收装置，室内末端装置无凝结水产生等。可以解决目前常规空调系统中出现的很多问题：新风量控制问题、室内空气品质问题、建筑环境安全问题等。

一、特点

独立新风系统是一种全新风系统，无回风部分，所有送风均通过渗透和排风排出建筑物外。特点是1、新风机组采用低温送风机组，机组出风温度低于7℃，新风机组除了承担新风负荷外，还承担室内全部潜热负荷和部分显热负荷或全部显热负荷，实现了空调区域内显热负荷和潜热负荷分开处理，空调区域内没有冷凝水产生；2、室内剩余显热负荷由其他显冷设备，如辐射冷吊顶、风机盘管机组、水源热泵，VAV系统等承担，空调设计时可以根据具体情况进行选择。显冷设备在干工况下运行，避免了空调区域内滋生细菌的可能。

二、经济分析

独立新风系统以其特有的系统原理与组成，在多方面都达到节省能量的效果，同时它又是一种全新风系统，不利用回风，有效防止了病毒、细菌的扩散，提升了室内空气品质，使空调建筑具有非常优良的环境安全性能，因此CDOAS是一种既节能又安全性高的空调系统。

1、由于CDOAS输送新风的准确性，可以确保每个空调空间均能按设计要求得到最小新风量，与全空气VAV系统相比，在夏季冷却去湿室外空气，冬季加热加湿室外空气的过程中，新风总量可减少20%-30%，因此既可充分利用新风，又大大减少了处理新风的能量。

2、采用独立新风系统时，室内温度和湿度明显低于室外，且可在新风与排风之间设置能量回收装置，包括显热回收装置和全热回收装置。回收排风的能量，在夏季对新风进行预冷，冬季对新风进行预热。全热回收装置可以使新风和排风进行热湿交换，能回收排风能量中的较大部分，热效率通常在55%-75%，当进出全热交换转轮的空气流量相同时，全热交换转轮的效率可达85%，从而有效降低全新风系统的能耗。

3、由于显冷设备，如风机盘管、冷辐射吊顶、水源热泵、VAV系统等只处理显热负荷，因此可以采用较高温度的冷冻水，蒸发温度可提高6-7℃，进而提高冷冻机的COP值，节能水平在10%-20%，从而达到节能的目的。一般先让冷水进入新风机组，再让新风机组的回水进入显冷设备，充分利用冷源的制冷效果。

4、由于总送风量比一般的全空气系统小很多，因此集中送风的空调机组规格缩减，空调系统需要建筑物提供的空调机房面积、吊顶净空、风道系统所占据的空间、管道竖井面积明显少于常规空调系统，节省了空调系统在建筑物中的面积和空间。如果与冷辐射顶板结合使用，冷辐射板减少了空调系统所需吊顶内的空间，因此可以提升天花板的高度。当在新建筑中使用时，由于降低了整个建筑物的高度，与常规建筑相比，每5-10层建筑就可以增加1层，，因此大大节省了建筑的一次投资。

三、设计指导

1、基本参数

CDOAS设计一般均采用定机器露点法,当机器露点、风机和风道温升一定时,给定室内干球温度后,室内的相对湿度取决于房间的热湿比,在设计工况下则由计算确定。室内外计算参数的确定则根据设计规范和焓湿图及业主要求来确定。

2、负荷计算

CDOAS的空调负荷计算与传统的空调系统负荷计算在内容上略有区别,需要分别计算新风负荷,室内空调的显热负荷和潜热负荷,具体的计算方法与传统的空调负荷计算方法相同。

3、设计计算

CDOAS中,新风机组是最主要的空气处理设备,室内潜热能否全部由新风机组承担,室内显热负荷能够减少多少,也就是说,能否真正实现“新风独立”运行,关键在于新风机组的处理能力,空调系统的一次投资和运转费用也与新风机组的处理能力休戚相关。因此不但需要对CDOAS的新风机组进行正确的表冷器设计计算,而且需要确保设备的性能和质量以达到设计所需要的参数。在CDOAS中,由于新风机组的露点温度明显低于常规空调系统的露点温度,室内相对湿度也低于常规空调系统的相对湿度,新风负荷要比常规空调系统的大,因此全热交换器是独立新风的重要组成部分,如果全热交换器的全热交换效率(焓效率)能达到50%,新风负荷就能减少一半。

4、末端设备选择计算

CDOAS的室内显冷设备,可以是辐射冷吊顶、风机盘管机组、水源热泵等。进行CDOAS设计时，一般是让冷水进入新风机组,而新风机组的回水进入显冷设备(辐射冷吊顶或风机盘管机组),新风机组的出水温度,即显冷设备的进水温度由安装在新风机组进、出水管,以及显冷设备进、出水管上的电动三通阀控制。当采用风机盘管机组作为室内显冷设备时,为了使空调系统更为经济,低温冷水(3℃)首先进入新风机组(温升多少,主要取决于室内空气的露点温度,应保证风机盘管机组能够干工况运行),新风机组的回水进入风机盘管机组内,温升到13℃(冷水侧10℃大温差设计)后回到冷冻机房。

参考文献：

【1】独立新风系统的能耗特性研究 - 建筑热能通风空调 - 2008, 27(4)

【2】独立新风系统(DOAS)研究(2):设计方法 - 暖通空调 - 2004, 34(2)

【3】与独立新风系统相结合的冷却顶板的传热机制分析 - 制冷空调与电力机械 - 2005, 26(2)

【4】低温、独立新风系统(CDOAS)在办公建筑中的应用与分析2005西南暖通热能动力年会 - 2005

【5】辐射吊顶供冷加独立新风系统的设计及控制策略[期刊论文] -制冷2011(2)