CN107702272A - 固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法 - Google Patents
固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法 Download PDFInfo
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Abstract
固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法,通过明确建筑室内的设计计算冷负荷和设计计算湿负荷,明确室内设计状态点的干球温度和相对湿度、室外设计状态点的干球温度和相对湿度、明确***设计精度对应的送风温差,新风百分比、固定二次混合比为的变量;得出上述数值后用以计算确定出室内设计状态点、室外设计状态点、送风状态点、一次混合状态点、二次混合状态点、机器露点各状态点的状态参数值;通过建立的计算数学模型,计算出***总送风量、新风量、二次混合回风量、一次混合回风量和一次混合后风量,以及***设计所需要的冷量、再热量和冷冻水量设计数值。本发明简化了***控制与运行的复杂性,具有较为广泛的实际工程应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法,具体是空气调节工程中具有二次混合过程的新回风混合式空气调节***的计算方法,计算确定***湿空气热湿处理过程中各状态点的状态参数值和***各设计数值,属于建筑节能技术领域。
背景技术
全球经济快速增长,能源危机日益紧迫,节能减排已经成为需要全球共同面对的主要问题之一。根据有关报道,我国建筑能耗约占社会总能耗的27.5%~30%,其中暖通空调***的能耗约占建筑能耗的50%~60%,因此降低暖通空调***的能耗更有实际意义。
目前,一次混合过程的新回风混合式空气调节***的湿空气热湿处理过程中,由于存在着一个再热过程,有严重的冷热量相互抵消的能量浪费现象,能耗相对较大,但是由于湿空气热湿处理过程具有稳定性和简单性特点,因而在实际工程中应用较为普遍。二次混合过程的新回风混合式空气调节***的湿空气热湿处理过程中,由于没有再热过程,减少了冷热量相互抵消的能量浪费现象,但是当余热量较小或余湿量较大时,湿空气热湿处理过程的机器露点温度显著降低,空气调节***常用的冷冻水(国标规定的供回水温度为7℃~12℃)将很难把湿空气处理到相应的机器露点,造成***的除湿能力不足,很难满足温湿度控制要求,因而仅仅适用于大热湿比的实际工程;同时,由于二次混合过程的新回风混合式空气调节***的湿空气热湿处理过程还存在着控制过程复杂、稳定运行完全依赖于自控***的缺点,而且***管线布置相对复杂和难度较大,因此在实际工程中应用较少。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题,本发明提供一种固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法。
为了实现上述目的,本固定二次混合比的新回风混合式空调***的计算方法的具体步骤如下:
第一步,根据建筑室内的功能概况及具体要求,明确建筑室内的设计计算冷负荷QL和设计计算湿负荷WL;
第二步,根据建筑室内的功能概况及具体要求,明确室内设计状态点的干球温度tN和相对湿度同时,明确室外设计状态点的干球温度tW和相对湿度
第三步,根据建筑室内的功能概况及具体要求,明确***设计精度对应的送风温差Δt,新风百分比(占总风量)m,固定二次混合比(占总风量)为n;
第四步,判定隐含条件m+n<1是否成立。当不成立时,则***不是具有二次混合过程的新回风混合式空气调节***,需要调整m、n数值,以满足***设计要求;当成立时,继续下一步计算;
第五步,计算确定室内设计状态点的饱和湿空气含湿量为含湿量为和焓值为hN=(1.005+1.84dN)×tN+2501dN,式中的bi为多项式系数;
第六步,计算确定室外设计状态点的饱和湿空气含湿量为含湿量为和焓值为hW=(1.005+1.84dW)×tW+2501dW,式中的bi为多项式系数;
第七步,计算确定送风设计状态点的干球温度为tO=tN-Δt和相应的饱和湿空气含湿量为式中的bi为多项式系数;
第八步,假定送风设计状态点的相对湿度在0.1%~99.9%区间内以步长为0.1%的速度进行递增,计算确定送风设计状态点的含湿量为和焓值为hO=(1.005+1.84dO)×tO+2501dO;
第九步,计算的等式两边,然后进行等式两边的差值误差精度校核。当小于误差精度要求不成立,则返回第八步进行循环计算;当小于误差精度要求成立时,继续下一步计算;
第十步,计算确定***总送风量为或者***新风量为GW=G×m、***二次混合回风量为G2=G×n、***一次混合回风量为G1=G-GW-G2和***一次混合后风量为G′=G-G2;
第十一步,计算确定一次混合状态点的焓值为含湿量为干球温度为饱和湿空气含湿量为和相对湿度为式中的bi为多项式系数;
第十二步,明确二次混合状态点的含湿量为dO′=dO,以及对应机器露点的相对湿度为计算确定机器露点的含湿量确定
第十三步,假定机器露点的干球温度tL′在0.1℃~40.0℃区间内以步长为0.1℃的速度进行递增,计算确定机器露点的饱和湿空气含湿量为 式中的bi为多项式系数;
第十四步,计算确定然后与第十二步计算确定的结果进行差值误差精度校核。当小于误差精度要求不成立,则返回第十三步进行循环计算;当小于误差精度要求成立时,继续下一步计算;
第十五步,计算确定机器露点的焓值为hL′=(1.005+1.84dL′)×tL′+2501dL′;
第十六步,明确二次混合状态点的含湿量为dO′=dO,计算确定二次混合状态点的焓值为hO′=hL′+n(hN-hL′)、干球温度为饱和湿空气含湿量为和相对湿度为式中的bi为多项式系数;
第十七步,计算确定***设计所需要冷量为Q冷=G′(hC′-hL′)、所需要再热量为Q热=G(ho-ho′)和所需要冷冻水量为式中的C为水的定压比热,C=4.18kJ/kg·℃;Δt为冷冻水的国标温差,Δt=5℃;
第十八步,针对不同的空气状态点,计算确定其对应的饱和水蒸气分压力值为式中的Ei为计算系数;
计算确定不同空气状态点对应的密度为式中C、D为计算系数,B为标准状态对应的大气压力B=101325Pa;
计算确定***总送风量、新风量、一次混合回风量和二次混合回风量的体积流量
第十九步,根据上述计算步骤,应用Visual Fortran 5.0程序软件,完成固定二次混合比的新回风混合式空调***方案计算软件的开发,通过屏幕输入设计计算冷负荷QL和设计计算湿负荷WL、室内设计状态点的干球温度tN和相对湿度φN、室外设计状态点的干球温度tW和相对湿度φW、***设计精度对应的送风温差Δt、新风百分比(占总风量)m、固定二次混合比(占总风量)为n等主要变量,可以计算确定出室内设计状态点N、室外设计状态点W、送风状态点O、一次混合状态点C′、二次混合状态点O′、机器露点L′等各状态点的状态参数值,准确地计算出***总送风量、新风量、二次混合回风量、一次混合回风量和一次混合后风量,以及***设计所需要的冷量、再热量和冷冻水量等设计数值。
本发明有益效果:
本发明针对固定二次混合比的新回风混合式空调***,充分利用其***特点,体现湿空气各个状态参数之间非线性、强耦合的函数关系,建立***方案的计算数学模型,一方面确保***热湿处理过程能够满足消除室内余热、余湿的实际需求,另一方面减少***热湿处理过程存在着冷热量相互抵消的能量浪费现象,再一方面提高***热湿处理过程的稳定性,简化了***控制与运行的复杂性,具有较为广泛的实际工程应用价值。
附图说明
图1是本发明的空气处理过程方案图;
图2本发明的应用流程图。
具体实施方式
以下结合附图,通过具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示,图中,ε线为空调***室内负荷的热湿比线;O点为空调***的送风状态点;N点为空调***的室内设计状态点;W点为空调***的室外设计状态点;C1一次混合的新回风混合式空气调节***的混合状态点;C2二次混合的新回风混合式空气调节***的一次混合状态点;C’固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的一次混合状态点;O‘固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的二次混合状态点;L1一次混合的新回风混合式空气调节***的机器露点;L2二次混合的新回风混合式空气调节***的机器露点;L′固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的机器露点。
本固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法的具体步骤如下:
第一步,根据建筑室内的功能概况及具体要求,***地分析计算,明确建筑室内的设计计算冷负荷QL和设计计算湿负荷WL;
第二步,根据建筑室内的功能概况及具体要求,***地分析和选择,明确室内设计状态点的干球温度tN和相对湿度同时,明确室外设计状态点的干球温度tW和相对湿度
第三步,根据建筑室内的功能概况及具体要求,***地分析和选择,明确***设计精度对应的送风温差Δt,新风百分比(占总风量)m,固定二次混合比(占总风量)为n;
第四步,判定隐含条件m+n<1是否成立。当不成立时,则***不是具有二次混合过程的新回风混合式空气调节***,需要调整m、n数值,以满足***设计要求;当成立时,继续下一步计算;
第五步,计算确定室内设计状态点的饱和湿空气含湿量为含湿量为和焓值为hN=(1.005+1.84dN)×tN+2501dN,式中的bi为多项式系数;
第六步,计算确定室外设计状态点的饱和湿空气含湿量为含湿量为和焓值为hW=(1.005+1.84dW)×tW+2501dW,式中的bi为多项式系数;
第七步,计算确定送风设计状态点的干球温度为tO=tN-Δt和相应的饱和湿空气含湿量为式中的bi为多项式系数;
第八步,假定送风设计状态点的相对湿度在0.1%~99.9%区间内以步长为0.1%的速度进行递增,计算确定送风设计状态点的含湿量为和焓值为hO=(1.005+1.84dO)×tO+2501dO;
第九步,计算的等式两边,然后进行等式两边的差值误差精度校核。当小于误差精度要求不成立,则返回第八步进行循环计算;当小于误差精度要求成立时,继续下一步计算;
第十步,计算确定***总送风量为或者***新风量为GW=G×m、***二次混合回风量为G2=G×n、***一次混合回风量为G1=G-GW-G2和***一次混合后风量为G′=G-G2;
第十一步,计算确定一次混合状态点的焓值为含湿量为干球温度为饱和湿空气含湿量为和相对湿度为式中的bi为多项式系数;
第十二步,明确二次混合状态点的含湿量为dO′=dO,以及对应机器露点的相对湿度为计算确定机器露点的含湿量确定
第十三步,假定机器露点的干球温度tL′在0.1℃~40.0℃区间内以步长为0.1℃的速度进行递增,计算确定机器露点的饱和湿空气含湿量为 式中的bi为多项式系数;
第十四步,计算确定然后与第十二步计算确定的结果进行差值误差精度校核。当小于误差精度要求不成立,则返回第十三步进行循环计算;当小于误差精度要求成立时,继续下一步计算;
第十五步,计算确定机器露点的焓值为hL′=(1.005+1.84dL′)×tL′+2501dL′;
第十六步,明确二次混合状态点的含湿量为dO′=dO,计算确定二次混合状态点的焓值为hO′=hL′+n(hN-hL′)、干球温度为饱和湿空气含湿量为和相对湿度为式中的bi为多项式系数;
第十七步,计算确定***设计所需要冷量为Q冷=G′(hC′-hL′)、所需要再热量为Q热=G(hO-hO′)和所需要冷冻水量为式中的C为水的定压比热,C=4.18kJ/kg·℃;Δt为冷冻水的国标温差,Δt=5℃;
第十八步,针对不同的空气状态点,计算确定其对应的饱和水蒸气分压力值为式中的Ei为计算系数;
计算确定不同空气状态点对应的密度为式中C、D为计算系数,B为标准状态对应的大气压力B=101325Pa;
计算确定***总送风量、新风量、一次混合回风量和二次混合回风量的体积流量
如图2所示,为本发明的应用流程图,根据上述计算步骤,应用VisualFortran 5.0程序软件,完成固定二次混合比的新回风混合式空调***方案计算软件的开发,通过屏幕输入设计计算冷负荷QL和设计计算湿负荷WL、室内设计状态点的干球温度tN和相对湿度室外设计状态点的干球温度tW和相对湿度***设计精度对应的送风温差Δt、新风百分比(占总风量)m、固定二次混合比(占总风量)为n等主要变量,可以计算确定出室内设计状态点N、室外设计状态点W、送风状态点O、一次混合状态点C′、二次混合状态点O′、机器露点L′等各状态点的状态参数值,准确地计算出***总送风量、新风量、二次混合回风量、一次混合回风量和一次混合后风量,以及***设计所需要的冷量、再热量和冷冻水量等设计数值。
下面根据上述流程步骤及所述各公式计算得到的固定二次混合比的新回风混合式空气调节***方案计算结果:
(1)***设计已知条件
设计计算冷负荷QL=11723.97266KW/H;
设计计算湿负荷WL=29.80000G/H;
设计送风温差(精度)TP=6.00000℃;
设计新风百分比(占总风量)MM=15.00000%;
设计固定二次回风比(占总风量)NN=60.00000%。
(2)室内状态点参数
室内计算干球温度TN=25.00000℃;
室内计算相对湿度UN=55.00000%;
室内计算含湿量DN=11.17465G;
室内计算焓HN=53.57566KJ/KG;
室内状态点饱和水蒸气分压力PQBN=3205.17456Pa。
(3)室外状态点参数
室外计算干球温度TW=34.20001℃;
室外计算相对湿度UW=95.00000%;
室外计算含湿量DW=33.56583G;
室外计算焓HW=120.39783KJ/KG;
室外状态点饱和水蒸气分压力PQBW=5446.51367Pa。
(4)送风状态点参数
送风状态点计算干球温度TOO=19.00000℃;
送风状态点计算相对湿度UOO=79.99995%;
送风状态点计算含湿量DOO=11.15755G;
送风状态点计算焓HOO=47.37895KJ/KG;
送风状态点饱和水蒸气分压力PQBO=2222.22803Pa。
(5)***风量计算分析
***总风量G=1891.96655KG;
***新风量GW=283.79498KG;
***一次风量G1=472.99158KG;
***二次风量G2=1135.17993KG;
一次混合后风量GG=756.78656KG。
(6)一次混合状态点参数
一次混合状态点计算干球温度TC=28.53534℃;
一次混合状态点计算相对湿度UC=77.63946%;
一次混合状态点计算含湿量DC=19.57135G;
一次混合状态点计算焓HC=78.63398KJ/KG;
一次混合状态点饱和水蒸气分压力PQBC1=3946.61157Pa。
(7)机器露点参数
机器露点计算干球温度TL=7.60001℃;
机器露点计算相对湿度UL=95.00000%;
机器露点计算含湿量DL=6.21775G;
机器露点计算焓HL=23.26933KJ/KG;
机器露点饱和水蒸气分压力PQBL=1055.12415Pa。
(8)二次混合状态点参数
二次混合状态点计算干球温度TO1=13.22171℃;
二次混合状态点计算相对湿度UO1=116.52060%;
二次混合状态点计算含湿量DO1=11.15755G;
二次混合状态点计算焓HL=41.45313KJ/KG;
二次混合状态点饱和水蒸气分压力PQBC2=1536.23462Pa。
(9)***设备容量计算
***所需要冷量QLL=41899.22656KW;
***所需要再热量QZR=11211.45898KW;
***所需要冷媒水量(国标温差5℃)GS=2004.74768KG/H;
***新风体积流量LW=889670.87500M3/H;
***送风体积流量LS=5637101.50000M3/H。
本发明针对具有二次混合过程的新回风混合式空气调节***,以满足建筑室内空气品质为目标,以建筑能源管理控制***为出发点,从能源需求侧管理角度分析,充分利用固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的特点,计算确定湿空气热湿处理过程中各状态点的状态参数值,体现湿空气各个状态参数之间非线性、强耦合的函数关系,并且通过建立计算数学模型,准确地计算出***各设计数值,一方面确保***热湿处理过程能够满足消除室内余热、余湿的实际需求,另一方面减少***热湿处理过程存在着冷热量相互抵消的能量浪费现象,再一方面提高***热湿处理过程的稳定性,简化了***控制与运行过程的复杂性。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法,其特征在于:
通过明确建筑室内的设计计算冷负荷QL和设计计算湿负荷WL,明确室内设计状态点的干球温度tN和相对湿度室外设计状态点的干球温度tW和相对湿度明确***设计精度对应的送风温差Δt,新风百分比m、固定二次混合比为n的变量;
得出上述数值后用以计算确定出室内设计状态点N、室外设计状态点W、送风状态点O、一次混合状态点C′、二次混合状态点O′、机器露点L′各状态点的状态参数值;
通过建立的计算数学模型,准确地计算出***总送风量、新风量、二次混合回风量、一次混合回风量和一次混合后风量,以及***设计所需要的冷量、再热量和冷冻水量设计数值。
2.根据权利要求1所述的固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法,其特征在于,具体步骤如下:
第一步,根据建筑室内的功能概况及具体要求,明确建筑室内的设计计算冷负荷QL和设计计算湿负荷WL;
第二步,根据建筑室内的功能概况及具体要求,明确室内设计状态点的干球温度tN和相对湿度同时,确定室外设计状态点的干球温度tW和相对湿度第三步,根据建筑室内的功能概况及具体要求,明确***设计精度对应的送风温差Δt,新风百分比m,固定二次混合比为n;
第四步,判定隐含条件m+n<1是否成立;当不成立时,则***不是具有二次混合过程的新回风混合式空气调节***,需要调整m、n数值,以满足***设计要求;当成立时,继续下一步计算;
第五步,计算确定室内设计状态点的饱和湿空气含湿量,含湿量和焓值;
第六步,计算确定室外设计状态点的饱和湿空气含湿量,含湿量和焓值;
第七步,计算确定送风设计状态点的干球温度为tO=tN-Δt和相应的饱和湿空气含湿量为其中k=5,式中的bi为多项式系数;
第八步,假定送风设计状态点的相对湿度在0.1%~99.9%区间内以步长为0.1%的速度进行递增,计算确定送风设计状态点的含湿量为和焓值为hO=(1.005+1.84dO)×tO+2501dO;
第九步,计算的等式两边,然后进行等式两边的差值误差精度校核;当小于误差精度要求不成立,则返回第八步进行循环计算;当小于误差精度要求成立时,继续下一步计算;
第十步,计算确定***总送风量为或者***新风量为GW=G×m、***二次混合回风量为G2=G×n、***一次混合回风量为G1=G-GW-G2和***一次混合后风量为G′=G-G2;
第十一步,计算确定一次混合状态点的焓值、含湿量、干球温度、饱和湿空气含湿量和相对湿度;
第十二步,明确二次混合状态点的含湿量为dO′=dO,以及对应机器露点的相对湿度为计算确定机器露点的含湿量确定第十三步,假定机器露点的干球温度tL′在0.1℃~40.0℃区间内以步长为0.1℃的速度进行递增,计算确定机器露点的饱和湿空气含湿量为 其中k=5,式中的bi为多项式系数;
第十四步,计算确定然后与第十二步计算确定的结果进行差值误差精度校核;当小于误差精度要求不成立,则返回第十三步进行循环计算;当小于误差精度要求成立时,继续下一步计算;
第十五步,计算确定机器露点的焓值;
第十六步,明确二次混合状态点的含湿量,计算确定二次混合状态点的焓值、干球温度、饱和湿空气含湿量和相对湿度;
第十七步,计算确定***设计所需要冷量、所需要再热量和所需要冷冻水量;
第十八步,针对不同的空气状态点,计算确定其对应的饱和水蒸气分压力值;计算确定不同空气状态点对应的密度;计算确定***总送风量、新风量、一次混合回风量和二次混合回风量的体积流量
3.根据权利要求2所述的固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法,其特征在于:
第五步,计算确定室内设计状态点的饱和湿空气含湿量为其中k=5,含湿量为和焓值为hN=(1.005+1.84dN)×tN+2501dN,式中的bi为多项式系数。
4.根据权利要求2所述的固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法,其特征在于:
第六步,计算确定室外设计状态点的饱和湿空气含湿量为其中k=5,含湿量为和焓值为hW=(1.005+1.84dW)×tW+2501dW,式中的bi为多项式系数。
5.根据权利要求2所述的固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法,其特征在于,
第十一步,计算确定一次混合状态点的焓值为含湿量为干球温度为饱和湿空气含湿量为其中k=5,和相对湿度为式中的bi为多项式系数。
6.根据权利要求2所述的固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法,其特征在于,
第十五步,计算确定机器露点的焓值为hL′=(1.005+1.84dL′)×tL′+2501dL′。
7.根据权利要求2所述的固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法,其特征在于,
第十六步,明确二次混合状态点的含湿量为dO′=dO,计算确定二次混合状态点的焓值为hO′=hL′+n(hN-hL′)、干球温度为饱和湿空气含湿量为其中k=5,和相对湿度为式中的bi为多项式系数。
8.根据权利要求2所述的固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法,其特征在于,
第十七步,计算确定***设计所需要冷量为Q冷=G′(hC′-hL′)、所需要再热量为Q热=G(hO-hO′)和所需要冷冻水量为式中的C为水的定压比热,C=4.18kJ/kg·℃;Δt为冷冻水的国标温差,Δt=5℃。
9.根据权利要求2所述的固定二次混合比的新回风混合式空气调节***的计算方法,其特征在于,
第十八步,针对不同的空气状态点,计算确定其对应的饱和水蒸气分压力值为其中k=6,式中的Ei为计算系数;
计算确定不同空气状态点对应的密度为式中C、D为计算系数,B为标准状态对应的大气压力B=101325Pa;
计算确定***总送风量、新风量、一次混合回风量和二次混合回风量的体积流量
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