重要焓值显热潜热 vav.docx

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14）什么是空气的焓值？

怎样计算？

空气的焓值是指空气所含有的决热量，通常以干空气的单位质量为基准。

焓用符号i表示，单位是kj/kg干空气。

湿空气焓值等于1kg干空气的焓值与dkg水蒸气焓值之和。

湿空气焓值计算公式化为：

i=1.01t+（2500+1.84t）d或i=（1.01+1.84d）t+2500d（kj/kg干空气）

式中：

t——空气温度℃

d——空气的含湿量g/kg干空气

1.01——干空气的平均定压比热kj/（kg.K）

1.84——水蒸气的平均定压比热kj/（kg.K）

2500——0℃时水的汽化潜热kj/kg

由上式可以看出：

（1.01+1.84d）t是随温度变化的热量，即“显热”；而2500d则是0℃时dkg水的汽化潜热，它仅随含湿量而变化，与温度无关，即是“潜热”。

上式经常用来计算冷干机的热负荷。

由上可知，知道了温湿度，再知道含湿量d，就可计算空气焓值。

在湿空气中，1kg干空气含有水蒸气的重量叫做“含湿量”，常用d来表示，单位：

g/kg干空气。

含湿量怎样计算？

d=622×Ps/（P-Ps）或 d=622×фPsb/（P-фPsb）

式中:

P—空气压力（Pa），Ps—水蒸气分压力（Pa）,ф—相对湿度（%）（例，60%=0.6）。

Psb-饱和水蒸汽的分压力（Pa）

从上式可以看出，含湿量d几乎同水蒸气分压力Ps成正比，而同空气总压力P成反比。

D确切反映了空气中含有水蒸气量的多少。

由于某一地区，大气压力基本上是定值。

所以空气含湿量仅同水蒸气分压力Ps有关。

含湿量d，由上公式得知，知道相对湿度，再根据当前空气温度查下表，得到对应的饱和蒸汽压力，再乘相对湿度，就得知空气的分蒸汽压力，大气压是一定的，1.01*100000Pa,最后可以得出含湿量。

例，室外温度30，湿度60%时，d=16.76，由第一个公式i=（1.01+1.84d）t+2500d，可以看出，d对于焓值影响很大，温度影响较小，但从d=622×фPsb/（P-фPsb）看出，饱和蒸汽压力的确定直接影响d的数值，根据下表，在20-30摄氏度区间，温度差1度饱和蒸汽压力大概差5%，温度对d的影响很大，因此，温、湿度数据的准确度，对焓值计算影响很大。

温度与饱和蒸汽压力对应表。

有这样一种控法：

焓差并不作为主控变量，而是作为工况判断的辅助条件之一。

通常，焓差控制用于过渡季节，新回风（比）阀的开度调节，目的是最大程度利用室外新风，享受免费空调。

其主控变量为温度。

将新风阀作为一级制冷源或者加热源。

如果：

室外焓>室内焓  and控制系统工作在供热工况，根据温度pid计算，输出控制新风阀开度（回风阀相应反之动作）。

当新风阀开满后，逐渐开大热水阀。

（这种工况很少出现）

如果：

室外焓<室内焓  and控制系统工作在供热工况，新风阀最小开度。

温度控制回路控制热水阀。

如果：

室外焓<室内焓  and控制系统工作在制冷工况，根据温度pid计算，输出控制新风阀开度（回风阀相应反之动作）。

当新风阀开满后，逐渐开大冷水阀。

（过度季节经常出现此工况）

如果：

室外焓>室内焓  and控制系统工作在制冷工况，新风阀最小开度。

温度控制回路控制冷水阀。

仅供参考！

最后，做个广告：

西门子的synco系列控制器已经内置了以上功能模块，无需编程，激活即可。

另外该系列控制器提供简化控制方案，将焓差比较简化为温差比较，控制逻辑同上。

另外可以提供数字量切换（也就是说可以手动切换）。

同时该系列提供焓差、焓值、绝对湿度和露点温度计算器sez220。

什么是显热？

什么是潜热？

物体在加热或冷却过程中，温度升高或降低而不改变其原有相态所需吸收或放出的热量，称为“显热”。

它能使人们有明显的冷热变化感觉，通常可用温度计测量出来。

（如将水从20℃的升高到80℃所吸收到的热量，就叫显热。

）在物体吸收或放出热量过程中，其相态发生了变化（如气体变成液体……），但温度不发生变化，这种吸收或放出的热量叫“潜热”。

“潜热”为能用温度计测量出来，人体也无法感觉到，但可通过实验计算出来。

饱和空气在吸收一定冷量（即放出热量）后，一部分水蒸气会相变成液态水，而此时饱和空气温度并不下降，这部分放出的热量就是“潜热”。

二、VAVBOX的分类和控制原理研究 

    目前市场上常用的单风道系统VAVBOX主要分为三种：

节流式风阀型（DAMPERTYPE）     

风机动力型（FANPOWEREDUNITS）     

文丘里型（VENTURITYPE）     

    风机动力型根据风口和风机的相对位置又可分为串联型和并联型：

    串联型：

由于进风口、风机、出风口直接连通，故称为串联型，又因其出风口总风量是固定的，只能通过位于进风口处的风阀进行一次风量的变化调节，所以也被俗称为固定风量的VAVBOX（CAV）； 

    并联型：

由于进风口、出风口直接连通，风机和回风口并在BOX的一侧，故称为并联型。

并联型BOX的风机在夏季不运行，冬季才运行，采用进风口处风阀进行一次风量变化调节，导致出风口风量的变化。

    风机动力型还可以进一步根据是否具有再加热功能而细分为再加热型和非再加热型。

    文丘里型VAVBOX由于其结构的特殊性，无需配置风量检测机构，此功能由其迎风面完成。

    不同的VAVBOX由于结构不同，其使用的方式也有区别，按照建筑的内区和外区分类来说，一般遵循如下规则：

节流式风阀型一般使用在内区，通常全年采用制冷模式运行；     

串联风机动力型一般使用在周边区域，多数带有再加热功能；     

并联风机动力型一般使用在外区，多数带有再加热功能；     

文丘里型多数使用在医院、手术室、净化车间等特殊应用场合，其独特的结构设计使得房间内能够出现负压，起到防止污染物扩散、保护环境卫生的作用。

    虽然VAVBOX的控制方式各有不同，但其基本原理都是根据室内设定温度和监测温度的变化，通过调节送风量的大小，达到室内环境温度的动态平衡。

变风量系统是通过改变送风量而不是送风温度来调节和控制某一空调区域温度的一种空调系统。

变风量系统的概念

按处理空调负荷所采用的输送介质的不同分类，变风量（VAV）系统是属于全空气式的一种空调方式，该系统是通过变风量阀调节送入房间的一次风量，并相应调节空调机（AHU）的处理风量来控制某一空调区域温度的一种空调系统，有以下几个方面值得注意：

变风量系统改变的是进入房间的一次风量。

有的变风量量箱（VAVbox）则是保持送风量不变而通过变风量阀改变一次风量与回风的混合比例。

区域温度的控制由变风量箱（VAVbox）来实现。

即通过气动或电动或DDC（直接数字控制）来控制变风量阀的开度，调节一次风量，或通过调节变风量阀的开度，调节一次风量，或通过调节变风量箱中的风机转速成来调节送风量或调节旁通风阀来实现的。

空调机组（AHU）的送风量应根据送风管内的静压值进行相应调节，与变风量箱减少或者增加送风量以控制房间温度时相呼应，一般地，空调机组送风机的性能曲线应相当平缓，从而使得风量的减少不至于使送风静压过快升高。

表1全空气系统分类

变风量系统可基本分为单风道，双风道和多区域系统三种，项其中单风道和双区域系统三种，而其中单风道系统又可分为再热、诱导、风机动力、双导管和可变散流器等到几种调节形式。

如果建筑物分成周边区和内部区（例如大的办公楼），则变风量系统可按周区供暖方式和变风量箱结构两方面进行分类。

2.1按照周边区供暖方式的分类（内部区域单冷）

按周边区供暖方式，变风量系统可以分为如下几类：

（1）内部区域单冷系统

指在空调内区采用的变风量空调形式，一般地不带供热功能，下面几种形式均是以采用内部区域单冷为前提的。

（2）散热器周边系统

散热器设置在周边地板上，一般采用热水可电热散热器，具有防止气流下降，运行成本低，控制简单等优点，但需要精确计算冷却和加热负荷，以避免冷热同时作用。

在国处一些豪华考究的设计中，采用顶棚辐射散热器提供更舒适的空调环境。

（3）风机盘管周边系统

风机盘管可以是四管式，也可采用冷热切换二管式，或单供热二管制，风机盘管采用暗装时不占用地板面积，同样具有运行成本低，控制简单的优点，夏季由于吊顶内仍保留冷水管及滴水盘，因此，对天花仍有水患可能。

（4）变风量再热周边系统

在变风量末端装置中加再热盘管，一般采用热水，蒸汽或电加热盘管，该系统比双风管系统初投资低，比定风量再热系统节约能源，尽管同样不占用地板面积，但控制程序。

（5）变温度定风量周边系统

该系统的特点是送风量恒定，通过改变一次风与回风的混合比例来调节房间温度。

回风部分可全部吸收灯光热量，因而节能，初投资较双风管系统低，控制也较复杂。

（6）双风管变风量周边系统

当采用两个风机时，可利用灯光热，在所有时间内，由于冷却和加热的交替功能，可以获得较小的送风量，但初投资较高，控制较复杂。

（7）转换变风量系统加热和冷却均由一套风管系统通过冬夏转换承担，其缺点是温度控制不灵活，当建筑物有若干个区时，不能由一套系统来控制，例如不能同时满足一个区域需要加热而另一个区域需要供冷的要求，这时就需要若干个转换系统。

以上7种系统，各有优缺点，一般应综合建筑功能，初投资、地域特征，室内装潢等多方面进行考虑选用。

一般地说，对于周边热损失较大的情况，即每米长外墙热损失`超过450W。

应考虑将加热器设置在窗台下或外墙底部，以免气流下沉，这时可以采用吊顶暗装式送风，送风直接吹向外墙和窗户，这时可以考虑选择散热器周边系统或落地式风机盘管周边系统。

对于周边热损失中等的情况，即每米长外墙热损失250-450W，可以采用吊顶暗装式送风，送风直接向外墙和窗户，这时可以选择暗装式风机盘管周边系统；也可以上述4-7各种系统，但条缝型散流器宜设计成单向的。

对于周边热损失小的情况，即每米长外墙热损失少于250W，可以采用上述4-7各个系统，这时条缝型散流器宜布置在房间中间，且两向送风。

2.2按变风量箱的结构分类

按调节原理分，变风量箱可以分成四种基本类型，即节流型，风机动力型（FanPow-ered），双风道型和旁通型四种。

（1）节流型

节流型变风量箱是最基本的变风量箱，其它三种类型，如风机动力型，双风道型，旁通型等都是在节流型的基础上变化发展起来的。

所有变风量箱的“心脏”就是一个节流阀，加上对该阀的控制和调节元件以及必要的面板框架就构成了一个节流型变风量箱。

一般，节流阀有三种基本类型，即百叶型、文丘里型和气囊型、百叶型的调节原理和百叶风阀的调节原理一样，在小风量的情况下，一般做成单叶风阀，通过调节风阀的开度来调节风量，如约克产品；文丘里型的调节原理是在一个文丘里式的套管内装上一个可以沿轴线方向滑动的阀蕊，通过其位移改变气流通过的截面积来调节风量，如特灵产品；气囊型的调节原理是通过静压调节气囊的膨胀程度达至调节器风量的目的，如开利产品。

（2）风机动力型（FanPowered）

风机动力型是目前在北美等地被广泛推崇的变风量箱。

可能是由于它的出现在自控水平的提高，使人们改变了六、七十年代对空调变风量系统的偏见。

风机动机型是在节流型变风量箱中内置加压风机的产物。

根据加压风机与变风量阀的排列方式又分为串联风机型（SerisFanTermimals）和并联风机型（Parallelfanterminals）两种产品。

所谓串联风机型是指风机和变风量串联内置，一次风既通过变风量阀，又通过风机加压；所谓并联风机只通过变风量阀，而不需通过风机加压，根据美国TI-TUS公司提供的资料，串联风机型和并联风机型的比较如表2所列。

表2串联风机型和并联风机型比较表

除以上比较外，还有以下几个方面问题必需指出：

串联风机型变风量系统一般较适合用于一次风低温送风的系统中，如空调水系统大温差设计（供回水温度大于5°C）的系统和有冰蓄冷的系统中，其优点是可以减小末端设和风管的尺寸及节约风机能耗。

串联风机型和并联风机型可以同时使用，对于象休息室，大厅、咖啡室等需要维持一定送风量的地方是可以考虑的。

双风道型：

一般由冷热两个变风量箱组合而成，因有冷、热抵消，且初投资昂贵和控制较复杂而较少得到使用。

旁通型：

这是利用旁通风阀来改变送风量的系统，由于其并不具备变风量系统的全部优点，因而在有些论文中称其为“准”变风量系统，该系统的特点是投资较低，不能减小风机能耗，所以目前使用也不多。

以上4种系统目前设计使用较多的是风机动力型和节流型，串联风机型加上空调水系统大温差设计成为北美设计的特色。

变风量箱和周边供暖方式的组合：

变风量系统的三大要素是：

变风量箱；

周边供暖方式；

自动控制。

这三者缺一不可相互依存，对于一个具体的变风量系统而言，必然存在这三大要素不的不同组合一般由气动，电动或DDC控制，其组合方式如表3所示。

表3变风量箱与周边供暖方式的组合

注：

1，记号“0”表示变风量箱与周边供暖方式的组合存在；“x"表示组合不存在；

2，1种组合的存在表示相应地有1种变风量空调系统的存在，上表看出一共有21种不同的变风量空调系统。

3，“盘管”的概念包括热水盘管，蒸汽盘管，电加热器。

4，浦发银行大厦的变风量空调系统全称：

串联风机型变温度定风量再热周边（内部区域单冷）变风量系统。

5，上海久事大厦的变风量空调系统全称应为：

关断型风机盘管周边变风量系统。

3、变风量系统的应用范围

一般来说，有些建筑物采用变风量空气调节系统是合适的，这些建筑物是：

负荷变化较大的建筑物，如办公大楼，多区域控制的建筑物及及公用回风通道的建筑物。

（1）负荷变化较大的建筑物

由于变风量可以减少送风机和供暖的能量（因为可利用灯光及人员等热量），故负荷变化较大的建筑物可以采用变风量系统。

若建筑物的玻璃窗面积比例小，外墙传热系数小，室外气候对室内影响较小，则不适合采用变风量系统，因为部分负荷时节能量较小。

例如办公大楼，一旦建筑物内有人员聚集和灯光关闭开启，负荷就接近尖峰；人员离开和灯光关闭负荷就变小，因此负荷变化较大。

再如图书馆或公共建筑，具有较大面积的玻璃窗和变化较大的负荷的时间比较长。

（2）多区域控制的建筑物

多区域控制的建筑物适合采用变风量系统，因此变风量系统在设备安装上比较灵活，帮故用于多区域时，比一般传统的系统更为经济，这些传统的系统为：

多区系统，双管系统和单区屋顶空调器等。

（3）公用回风通道的建筑物

具有公用回风通道的建筑物可以成功的采用变风量系统，公用回风通道可以获得满意的效果，因为如采用多回风通道时可能产生系统静压过低或过高的情形。

一般来说，办公大楼和学校均可采用公用回风通道，然而，也有一些建筑物不适合采用，如医院中的隔离病房，实验室和厨房等，因为采用公用回风通道会互相污染空气。