空调系统节能 | 空气侧经济器的工作原理

空气侧经济器作为一种为建筑提供免费冷量和通风换气的装置,在国内应用很少,但在美国暖通空调(HVAC)行业使用广泛。

空气侧经济器主要由新风和回风风门、温度传感器、电动风阀执行器以及控制器等组成,具有利用室外新风为空调系统提供免费冷量,同时为建筑通风换气、调节二氧化碳浓度、改善室内环境舒适度等优点。

空调系统空气侧经济器主要结构

图:空调系统空气侧经济器主要结构

空气侧经济器工作原理的核心是引入具有更好制冷能力的室外新风到建筑室内实现免费制冷和通风换气(通俗地讲,也就是:通过合理控制新风比——主要在过渡季节,实现免费供冷、通风换气)。

一、空气侧经济器的工作模式

其工作模式可以总结为4种:

1.1、加热模式

当室外新风温度过低(如低于-1.1℃)、不适合经济器工作时,空调系统制热,新风风门处在设定的最小开度以满足建筑的通风换气要求。低温新风与空调回风混合后,空调系统对其加热使之达到适宜温度,然后经送风系统进入室内。为了减少空调系统的能量消耗,一般推荐设定的最小开度对应的风量为建筑通风换气要求的最小风量。

1.2、调节制冷模式

当室外新风温度非常适合经济器工作时(如-1.1~12.8℃),空调系统通过经济器调节2个风门的开度,维持混风温度在需要的值。此时新风风门在设定的最小和最大开度之间变化,不断调节新风量;经济器满足空调系统全部制冷需求,压缩机无需工作。

1.3、集成制冷模式

当室外新风温度比较适合经济器工作时(如12.8~23.9℃),经济器能为空调系统提供部分免费冷量。此时新风风门完全开启,压缩机根据整机制冷量需求作调节。

1.4、机械制冷模式

当室外新风温度过高(如>23.9℃),不适合经济器工作时,新风风门关至设定的最小开度。同加热模式一样,新风风门保持一定开度来满足建筑的通风换气需求。此时压缩机全部开启以满足空调系统的制冷需求。

二、空气侧经济器的控制方法

常用的控制方法有以下4种:

2.1、固定干球温度法

控制模块通过传感器测量新风干球温度,然后将其与设定干球温度进行对比。当新风温度低于设定温度时,经济器开启工作;反之停止工作。

2.2、对比干球温度法

控制模块通过传感器同时测量新风干球温度和回风干球温度,然后将其进行对比。当新风温度低于回风温度时,经济器开启工作;反之停止工作。

2.3、固定比焓及固定干球温度法

控制模块通过传感器测量新风温度和湿度以

计算空气比焓,然后将其与设定比焓和干球温度进行对比。当新风比焓低于设定比焓时,经济器开启工作;当新风比焓高于设定比焓或新风温度高于设定干球温度时,经济器停止工作。

2.4、对比比焓及固定干球温度法

控制模块通过传感器测量新风和回风的温度以及湿度以计算空气比焓,然后对比新风和回风比焓以及新风温度和设定固定干球温度。当新风比焓小于回风比焓时,经济器开启工作;当新风比焓高于回风比焓或新风温度高于设定干球温度时,经济器停止工作。

参考资料:
[1] 段平森. 空气侧经济器的工作原理和性能特点[J]. 暖通空调,2017,47(11):94-96.

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