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厂房降温设备独立负压通风系统运行的经济性分析(一)吸顶式冷风机
1 引言
独立负压通风系统（DedicatedOutdoorAirSystem，DOAS）的概念早在80年代就已在美国出现[1]。在ASHRAEStandard62-1989颁布之后，由于
需要增加一套独立的新风处理机组，DOAS工程并没有被完全接受。但是，在更为严格的ASHRAEStandard62-1999通过之后，如何保证足够的新
风量成为人们关注的焦点。室内空气品质内涵也更丰富，除新风量要求外，室内空气的安全性也提到了前所未有的高度。传统空调工程在消除
和防止生物性或化学性污染方面没有专门的考虑，容易产生一些相关的问题，如：全空气工程的回风回用容易引发交叉污染，风机盘管工程的
凝水盘存在滋生细菌的可能。另外，美国前些年结核病发病率的升高以及2001年9·11之后人们对生化恐怖袭击的恐惧，使人们对室内空气品
质更加关注。尤其是全球性SARS疫情的爆发，引起人们对已有空调工程的疑虑。在此背景下，DOAS工程受到人们极大的关注。
2 DOAS工程
DOAS工程一般包括预热盘管、全热交换器、深度冷却盘管和显热交换器等设备，如图1所示[1]。最初提出DOAS是为了解决冷却吊顶工程表
面结露的问题。通过深度冷却后的新风含湿量降低许多，送入室内后承担全部湿负荷和部分冷负荷。由于深度冷却盘管所要求的机器露点比较
低，DOAS工程也常与冰蓄冷工程结合使用。另外，由于送风温度比较低，DOAS工程也兼有低温送风的优点。
在图1中，预热盘管（主要用于冬季）将状态1的室外新风加热，防止全热交换器处出现结霜现象。全热交换器在工程中也有使用板式换热
或热管换热的情况，只是后两者不如前者控制灵活，调节范围大。当状态1和状态6的空气流量相同时，全热交换器的效率为85%。当室外新风
的露点温度高于设计送风露点温度时，新风在深度冷却盘管处冷却到所要求的露点温度，同时新风的湿度降低；当室外新风的露点温度低于设
计送风露点温度，这一功能段就不再对新风进行去湿。显热交换器起到再热的作用。如果房间热负荷特别大，允许冷风直接吹入，则显热交换
器停止转动。但多数情况下都需要有再热装置，此时显热交换器转动。状态5到状态6为通风。状态5的室内通风与状态3的室外新风在显热交换
器中进行热交换，全热交换器处依靠通风对新风进行冷却去湿（夏季）或加热（冬季），以达到热回收的目的。
图1 DOAS工程图3 送风工程形式
DOAS工程可以与常规空调工程结合使用，主要有两种结合形式：直接送风形式和间接送风形式。
3.1 直接送风形式
如图2所示，DOAS工程直接向空调房间送风，室内潜热负荷由新风负担，显热负荷主要由房间空调设备负担[2]。室内局部空调末端在干工
况下工作，有效减少了细菌滋生的机会；而且免除了冷凝水管路，从而简化了空调工程。图中的房间局部空调末端可以是水源热泵、冷却吊顶
或风机盘管等。该工程形式的优点是能够保证房间的新风量要求，易于工程的风量平衡；其缺点是通风与回风可能混合不好，室内温度的均匀性可能欠佳
图2 直接送风图 图3 间接送风
3.2 间接送风形式
如图3所示，DOAS工程的送风首先进入局部空调末端，与回风混合后再送入房间[2]。这种工程形式的优点是：末端设备容量较小，可以节
省吊顶空间；新风与回风充分混合，房间的温度均匀性较好。其缺点是：负压通风系统与空调末端相互串联，只要房间需要通风，空调末端就得运
行。
上述两种工程形式都将回风限定在各自房间内部，从而降低了各房间交叉污染的可能性，而且室内局部空调末端在干工况下工作，避免了细菌滋生。因此，DOAS工程也成为SARS之后人们较多关注的空调方式。
4 运行工况分析
图4 工况分区图 图5 工况分析
图4为DOAS工程的全年运行工况在焓-湿图上的分区图。图4、5中各数字所代表的状态说明如下：
1——室外新风状态点；
1’——新风预热后的状态点；
2——新风离开全热交换器所处的状态点；
3——送风状态机器露点；
4——送风参数点；
5——室内空气状态点；
6——室内空气等湿降温后的状态点。
图4中由3、4、5、6这四个点将焓-湿图分成了A、B、C、D四个区域。新风状态1可能位于A、B、C、D四个区域的任何位置。
当状态1位于A、B（由状态3的露点温度与状态6的焓这两条直线交叉得到）区域时，室外新风需要冷却去湿。在显热交换器处经过再热后
，达到状态4，送入房间。当状态1处于C、D（由状态3的露点温度和状态4、5的连线交叉得到）区域时，应该对新风加湿。
如果状态1处于区域A中，为了回收通风状态6的冷量，全热交换器全速运转，将新风从状态1冷却去湿到状态2。在冷却盘管处，状态2的空
气被处理到状态3。再经过显热交换器到状态4，送入房间。
如果状态1处于区域B中，全热交换器关闭，状态1、2重合。冷却盘管将新风处理到状态3，经过显热交换器至状态4再送入房间。
如果状态1处于区域C中，可以调节全热交换器，将状态1的新风处理到状态2，状态2位于状态3、4的连线上。再经冷却盘管将新风冷却到
状态4送入房间，此时显热交换器关闭。区域C不需要末端再热或冷却，状态5、6重合。
如果状态1位于区域D中，新风需要预热到位于状态4、5连线上的状态1’。然后在全热交换器处加热、加湿，达到状态4，送入房间。
上述四种运行工况汇总结果见表1。
表1 DOAS工程的运行工况一、吸顶式冷风机工作原理
吸顶式冷风机依靠轴流风机使冷库内的空气通过冷风机中的蒸发器进行强制循环，在蒸发器中进行热交换冷却空气，从而达到降温目的。
二、吸顶式冷风机分类
根据吸顶式冷风机的送风形式，可分为单面送风和双面送风；根据它的翅片形式，有绕片式和套片式。氟利昂冷风机一般是单向吸顶套片式，冷却管一般用D10—20的紫铜管，其外套有0.2～0.3mm的薄铝肋片。为了使吸顶式冷风机出口的制冷剂有一定的过热度，冷风机中制冷剂的走向与空气的流向一般采用错流。
三、吸顶式冷风机结构特点
1、吸顶式冷风机的蒸发器是由紫铜管和铝翅片构成，紫铜管采用真空退火工艺，具有很高的清洁度和可弯性，铝翅片一般采用二次翻片一次冲压成型工艺，紫铜管与铝翅片经机械胀管后结合牢固紧密，具有很高的传热效果。
2、吸顶式冷风机轴流风机具有结构简单、运行平稳、效率高、耐低温、噪声低等特点。
3、融霜采用不锈钢电加热管，电热管端部密封采用严格的加工工艺，使电热管不漏电具有更长的使用寿命。
4、吸顶式冷风机外壳采用优质冷板喷塑、轧花铝板或不锈钢钢板，由用户挑选。
四、吸顶式冷风机安装使用说明
1、冷风机用4根或6根长螺栓吊装于库内顶板上。
2、安装后的吸顶式冷风机应保持水平。
3、吸顶式冷风机的泄水管通往库外应保持一定的坡度，能够使融霜水顺利排除库外。
4、吸顶式冷风机进风口处不应紧靠墙壁以保证冷风机有充分的回流空气。
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