对于同时控制温度和湿度的空调系统必须具备加热、加湿、冷却、去湿功能和完善的自控系统;而自控技术的成熟发展为恒温恒湿空调的有效运行提供了有力的保障。
一、选用恒温恒湿空调机
机组有风冷和水冷型两种,配备有多级电加热器和电极加湿罐及微电脑控制器。在冷却去湿工况条件下,蒸发盘管使空气温度低于露点温度而去湿,通过加热器的再热控制室内温度保持在设定值。该类机组由于冷量的调节一般仅二档或三档,机组出口空气的机器露点不易稳定,对室内相对湿度的控制能力较低,一般宜用于相对湿度控制精度在±5%的空调房间,如果空调房间对湿度的控制要求不高,这种机组可用于温度控制较高(如±0.5℃)的场合。但如果恒温恒湿空调机组采用变频控制压缩机的转速,则湿度的控制精度可达到±2%。
二、选用风冷柜式空调机
加装电加热器、加湿器以及专用微机温、湿度控制器,该类系统为非定型产品。在冷却去湿工况条件下,压缩机持续运行,向气流中投入相对稳定的冷量,通过闭环自动控制系统调节加热量和加湿量,从而达到设定的温度和湿度,系统抗干扰能力较强,可以达到相对湿度±2%的精度要求。
三、以冷冻水作介质的全空气系统
选用空调箱以冷冻水作冷却介质,配备过滤、表冷或喷淋、加热、加湿等功能段。在冷却去湿工况条件下由室内相对湿度信号控制送风的机器露点,室温信号控制加热器的再热量来保持室内的恒温恒湿,可以达到相对湿度±2%的精度要求。但该类系统必须再配单独的冷、热源设备及自控系统,设备投资大,适用于所需送风量较大的大型试验室或有多个试验室的情况。以冷冻水作冷却介质的定风量全空气系统的恒温恒湿空调系统基本上都采用再热式系统。在夏季通过调节再加热量以控制温度;调节对空气冷却设备的冷量以控制湿度。空气冷却设备如采用表冷器的系统,适用于湿度变化大的场合。全年要求湿度较大或湿度控制精度较高的场所,热湿处理设备宜采用喷水室。
四、本文的研究方法和主要的研究内容
本课题研究拟采用计算机模拟方法,它的优点是准确、快速,且节约经费。通过计算机数值模拟,采用Reynolds(雷诺)时均法,建立室内零方程湍流模型。模拟不同的气流组织下的温度场和湿度场,对它们进行分析,得到最优的气流组织形式,然后结合空气处理过程,对平稳运行期间的恒温恒湿空调系统进行能耗分析。
1、研究方法
本文主要是用Airpak软件进行模拟。Airpak软件是FLUENT公司开发的用于CFD数值模拟商业软件,它的界面方便易懂,操作者可以快捷的建立模型、设定初参数值以及边界条件、划分网格、求解计算、后处理以及数据存储等。
一个典型的Airpak模拟实例主要包括[25]:
(1)设定外围环境参数、选定流态和模型、确定计算参数和辐射模型以及设定初值和各个计算参数的单位;
(2)建立物理模型,设定模型中各个部分相关参数;
(3)检查模型和流态;
(4)网格划分,先用粗网格计算,所得结果再作为初值在细网格上计算。
(5)确定方程离散格式,选择合适的松弛因子和循环次数进行计算;
(6)收敛后进行后处理。
2、研究内容
本课题主要研究不同气流组织形式下的恒温恒湿空调系统在平稳运行期间的速度场、温度场和湿度场,通过数值模拟,分别研究气流组织不同的影响因素,寻求最佳的气流组织方案,以减少送风量。然后,再结合送风温差和空气处理过程,对恒温恒湿空调系统进行能耗分析。为此,本课题拟开展以下几方面的研究:
(1)综述恒温恒湿空调系统的基本概念、空气处理过程及气流组织。为以后的节能分析作基础。
(2)利用Airpak软件建立恒温恒湿空调系统的数理模型。根据工艺条件所要求的温、湿度和具体的建筑地点、围护结构参数确定边界条件,建立室内零方程模型,划分网格,模拟气流组织的分布,进而得到温度场和湿度场,分析温度场与湿度场。在此基础上提出恒温恒湿空调系统现有通风方案的改进措施。
(3)将气流组织的不同影响因素组合,分别进行数值模拟。一方面,分析工作区的温、湿度是否满足工艺要求;另一方面,分析温度与湿度的均匀性。其中着重分析两点。
第一,通过切片图,截取工作面上的温、湿度场,分析工作区的温、湿度情况是否满足工艺要求。
第二,通过曲线图分析工作面上一条直线的温、湿度变化情况。分析温度与湿度的均匀性。在此基础上得出恒温恒湿空调系统最佳的通风方案。
(4)进行在两种精度要求下的恒温恒湿空调系统在平稳运行状态下的数值模拟。同样分析的温、湿度是否满足工艺要求和他们的均匀性情况。在相同的精度要求下,结合上一节讨论后得到的最佳气流组织,就不同的送风温差,分别进行恒湿空调系统平稳运行期间的数值模拟。看在各自的送风温差下,是否满足工艺要求。
(5)从气流组织和空气处理过程两方面分析恒温恒湿空调系统的能耗情况,尽可能降低冷热量抵消的能耗。并寻求恒温恒湿空调的节能设计方法。进行算例节能分析,通过现有的恒温恒湿空调系统的设计方案与经过改进的最佳的设计方案的冷、热量的计算结果的对比。最后,提出恒温恒湿空调系统最节能的设计方法:
※、通过模拟结果分析,提出恒温恒湿空调系统最佳的气流组织形式,并分析风口安装位置、送风速度、风口形式等对气流组织的影响,得出最佳的气流组织形式。
※、分别在同一精度条件下,通过模拟出不同送风温差的恒温恒湿空调系统,得到相应的最佳送风温差。
※、分析恒温恒湿空调系统的能耗情况,提出恒温恒湿空调系统可行的节能方案。http://www.zhsysb.net