5.1  低温送风系统

n    一般传统空调的空调箱或室内送风机的水侧盘管冷冻水供应温度设计为7℃，冷冻水离开盘管温度为12℃。空气侧回风经盘管冷却后向室内提供的舒适性空调风的送风温度约在13～15℃之间，而低温送风系统将送风温度降至3.3～10.5℃，这样低的送风温度必须充分借助于蓄冷系统的1～5℃低温冷冻水或载冷剂。

5.1.1  低温送风系统的主要优点

n     ①降低了初投资费用.低温送风系统空调设备的体积减小，水管、风管的尺寸减小，缩小了空调的机房空间及楼层高度，降低了空调设备、管路初投资费用，增加了各楼地板的可用空间，节省了建筑费用。②减少了电力容量.由于空调风量减少，所需风扇的功率可相应减小。冷冻水输送量减少，使冷冻水泵的功率也可减小，所以使整个空调系统的电力容量下降。③提高了空调品质   低温送风系统的除湿量大，室内空调的相对湿度降低，增加了舒适感。

n    若传统空调系统的送风温度定为13℃，则低温送风系统的送风温度可定在3.3～10.5℃之间，并可再细分成下列三个温度区间：3.3℃—送风温度范围3～5℃,6.6℃—送风温度范围5～8℃.10.5℃—送风温度范围8～11℃.

n     根据美国电力研究院对冷风系统的研究报告指出：要使冷风温度达到5℃以下，则蓄冷系统的蓄冷介质的相变温度必须低于0℃。只有特定的蓄冰系统如提高载冷剂浓度的冰泥式，特殊配方的低温工融盐式等才使用。这类系统虽可使空气侧的设备费用大量节省，但需特殊设计的出风口装置，同时冷冻水盘管也可能因为温度过低而结霜，需另加除霜装置，增加了能源的消耗，所以一般5℃以下的低温送风系统不推荐使用。另外两种温度范围的低温送风系统和传统的送风系统的比较见表6-1。

5.1.2 低温送风系统设计.

n    空调系统的低温送风系统的设计有下述几个主要的部分：①蓄冷设备.蓄冰设备的系统类型是决定冷风供应温度的决定因素，表6-2所示是各种类型的蓄冷系统正常供应冷冻水或载冷剂的最低温度。冷冻水蓄冷系统中的温度分层式的最低冷冻水供应温度是4℃，但当与部分回水混合后冷冻水温度将升高到6.5℃，空槽式的可用冷冻水温为4℃。

表6-1 低温送风系统和传统供风系统的比较

n     项      目    传统送风系统  低温送风系统

n     送风温度1 3 ℃ 5～8 ℃ 8～11 ℃

n     供冷冻水温7 ℃ 1～3 ℃ 3～5 ℃

n     冷冻水温升 5 ℃ 13 ℃ 10 ℃

n     风扇功率 100% 50%～70% 75%～95%

n     风机尺寸 100% 65%～70% 80%

n     空气侧保温 无需特殊处理 需加保温措施 无需特殊处理

n     建筑空间节省— 节省空间 部分节省

n     对等舒适温度 24 ℃ 25.5 ℃ 24.5 ℃

表6-2 蓄冷系统供水温度

n    蓄冷系统

n     水蓄冷:温度分层式 6.5空槽式4 ℃

n     冰蓄冷冰盘管式2～4 ℃全冻结式3～5 ℃制冷滑落式1～3 ℃容器式3～5 ℃冰泥式3～5 ℃

n     低温共融盐类Transphrase-47:7 ℃(部分蓄冷)

n     冰蓄冷系统的载冷剂供应温度也因蓄冷系统的类型不一样而有所不同，制冷滑落式，冰泥式可达1 ℃，但是融冰过程末期，槽内剩余容量减少时，供应温度会升至3～5℃，若系统中再加上热交换器，则所供应的的冷冻水温度将再增加1～2℃。 若要使蓄冷系统保持低冷冻水供应温度，可以根据要求增加蓄冷容量，或加长溶冰时间，延缓溶冰速率，或采用主机辅助操作模式，将主机设置在系统的溶冰过程末期工作，使载冷剂再降温。②冷却盘管

正确选择冷却盘管是低温送风系统设计中很重要的一环。

n     选择冷却盘管的考虑因素包括传热性能，盘管表面风速，风扇布置位置等。低温送风系统所使用的盘管通常为8～12排，翅片间距每片不超过2.1mm，铜管不超过12.7mm。在设计中，应该尽量减小冷冻水的流量以减小泵的功率。并获得最大温升。在某些部分蓄冷的蓄冷系统中 ，具有高回水温度的冷冻水先通过主机降温后再进入蓄冷槽降温，得到最低的冷冻水供应温度。冷冻水温升主要取决于翅片间距，铜管材质及盘管的排数，在设计上，常常达到10～16℃。

盘管的表面风速

n    主要取决于空调箱的冷却容量，送风量和盘管尺寸。表面风速低则出口温度也低，而表面风速高则可以减少盘管的换热面积，节省盘管费用。一般，传统空调系统盘管的表面风速限制在3m/s以下，最好在1.6～2.3m/s之间，最大不超过2.5m/s， 以免过高的风速携带盘管表面的水珠，使低温送风系统的除湿量下降。

风机和盘管间的相对位置布置也会影响到低温送风系统的工作效果。

n    如果将风机安装在盘管之前和安装在盘管之后作一个比较，会发现后者由于电动机的发热量带入送风的空气中，所以送风温度比前一安排方式要高出1～1.5℃，但是风机安装在盘管之前不利于均匀分布气流，除非风机和盘管之间的距离大于风扇直径的3～5倍。

n    低温送风系统和传统空调送风系统在冷却盘管选择方面的比较如表8-3(略)所示。

n    ③风机在低温送风系统中，风机功率减小，所以其发热量也减少，但由于送风量的相应减少，所引起的空气温升与传统空调系统基本相同，为0.5～1.5℃，温升的不同主要受风机全压、效率、电动机效率和传动效率的影响，其温升可由下式计算：

n    其中：      —风通过风机后的温升，℃   P--风机全压风机 效率，％电动机效率—传动效率

n    风机效率可由制造厂的规格表上查得，也可由下式计算：其中：—风量，m³/h，—风机输入功率，kW。风机的电动机功率约在80％～90％之间，传动效率通常为94％～98％。

图8-24传统风管系统与低温风管系统

④风管

n    图6-1所示为传统风管系统与低温风管系统。低温送风系统优于传统空调送风系统的地方在于减少了送风量，可采用较小尺寸的风管，或降低送风压力。缩小风管尺寸的主要好处是可以节省风管的制作费用、减少风管占用的楼层空间；而降低送风压力则可以减少风机功率、降低用电量。这两者之间通过经济性分析取舍，在某些情况下两者可以兼得。

n    在低温送风系统的风管制作中必须严格符合密闭性要求，因为风管泄漏不但会造成冷气损失，而且由于低温送风系统的送风温度常常在5～10℃之间，低于室内空气的露点温度，泄漏的冷风会使风管表面结露，使风管长期受潮而腐蚀，并且还会集成水滴从天花板上滴落。

风管与送风系统设备的保温主要是为了减少风管受热温升并避免表面结露。在低温送风系统中送风温度很低，更需要注意保温。

⑤出风口装置

n    低温送风系统的出风口可分为：a）冷风直接供应,长距离的风管输送过程中，空气温升2～4℃，在地负荷时，空调箱的出口温度可能升至5℃。

图8-25所示为自控式VAV出风口扩散器，由绕性膜片的膨胀收缩来改变出风口的有效面积，进而控制出风量。风管出风口处的供风温度约为7～9℃，再与部分室内回风混合后送入室内，这种出风系统无风扇，可节省电费，并降低了噪声。

图8-25   冷风直接供应系统

b）无风扇诱导式控制箱

n    将控制箱安装在天花板上方，由一次侧送风诱导天花板上方的室内回风，混合后经出风口扩散出去，如图8-25所示，冷风温度7℃，流量1 m³/h，和24℃流量为0.4 m³/h的诱导风混合，成为12℃、1.4 m³/h的送风。诱导控制箱需要较高的空气静压，所以送风机的风压及功率均需加大。

图8-26  无风扇诱导式控制箱

n    c）动力风扇式混合箱可分为串联风扇和并联风扇两种。动力式串联风扇混合箱如图6-4所示，7℃的一次风和24℃的室内回风混合成13℃的送风由风扇送至出风口，所有风均由送风扇以固定的风量送出。这种送风装置的缺点是风扇的风量及功率较大，且需要连续运转，耗电较大。

图8-27  动力混合箱-串联风扇

n    动力式并联风扇混合箱如图所示，风扇装于室内回风端，7℃的一次风和24℃的室内回风混合成13℃送风，风扇只在需要室内回风时才运转，功率也不大，可节省用电量，其缺点是控制方式较复杂。

图8-28   动力混合箱-并联风扇

6.1.3 室内温度及湿度控制

n    空调房间里的舒适度取决于温度、湿度、空气流通量、年龄、性别、衣著等多种因素，而其中的干球温度和相对湿度是衡量舒适度的两项最基本的要素。

n    根据美国冷冻空调学会的标准（ASHRAE55-1981）人体感受舒适度的温度、湿度范围如图6-6所示。一般而言，只要降低相对湿度，纵然提高干球温度也可获得同等舒适度，所以低温送风系统的优点就在于提供低供风温度、增加除湿能力，使室内的相对湿度降低，可提高室内干球温度的限定温度，以此节约能源。

图8-29 舒适范围（ASHRAE55-1981）

n    为了达到降低室内相对湿度提高干球温度的目的，在控制上需要相对湿度感测器或价格较便宜的露点温度感测器，安装在空调箱的回风管内。

表6-4、表6-5为低温送风系统中推荐的室内温度、湿度设定值。

6.1.4  传统送风系统和低温送风系统的比较

n     以下以一设计实例中说明传统送风系统和低温送风系统的差别。

n     建筑物：25层高层建筑

n     空调面积：每层1500㎡

n     环境条件：干球温度35℃，湿球温度25.5℃

n     室内热量：每层75kW

n     新鲜空气量：每层840m³/h

n     空调设备：每层一台空调

n     由表8-6(略)可以看到，将低温送风系统和传统送风比较：

     表6-4  室内温湿度建议设定值（传统送风基准温度22.8℃）

n      项目   干球温度（℃）露点温度（℃）相对湿度(%)

n      传统送风系统  22.8     11.6                         50

n      低温送风系统   23.6     9.42                       42

n                              24.4      7.2                         32

表 室内温湿度建议设定制（传统送风基准温度24℃）
------------------------

n      项目                     干球温度（℃露点温度（℃相对湿度（％）

n      传统送风系统           24             12.8           50 

n      冷风分布系统

n                                  24.2      11             46

n                                  24.4     10.6            41

n                                  24.7      8.9            37

n                                  25.8      7.2            32

由表6-6(略)可以看到，将低温送风系统和传统送风比较：风管方面：风量减少，风扇功率下降，安装费用计算估计可节省15％～20％。

n    水管方面：冷冻水送水温度下降，送水量也减小，水管系统安装费用估计可节省10％～15％。