新风机组也叫空气处理机组,是提供清新空气的一种空气调节设备。功能上按使用环境的要求能够达到恒温恒湿或者单纯提供新鲜空气。工作原理是在室外抽取新鲜的空气经过除尘、除湿(或加湿)、降温(或升温)等处理后通过风机送到室内,在进入室内空间时替换室内原有的空气。
新风机组基本功能是为空调区域提供恒温恒湿的空气或新鲜空气。新风机组的工作原理:室外新风通过新风口进入新风机组,新风机组将进入的室外空气进行过滤,滤去空气中的颗粒物,然后对空气进行制冷及除湿或加湿处理,再通过送风机将经过处理之后温度适宜和湿度适宜的冷空气送到空调区域。
新风机组的结构和工作原理可以用图2来说明。在图中看到,室外新风从新风口进入新风机组,经过新风阀门,再经过过滤器,滤去新风中的尘埃颗粒,到达表冷器,由于表冷器盘管中流动着温度很低的冷冻水(7℃),表冷器的温度也很低,当新风继续穿过表冷器细密金属孔洞的时候,温度被降低了,如果湿度值不合适,再经过加湿或减湿调节,得到了温度适宜和湿度适宜的冷空气,还要经过风道中送风机的强力导引,由送风口向空调房间或空调区域送出温度适宜、湿度适宜的冷空气及新风。
新风机组中的主要组件有过滤器、表冷器和冷水盘管、加湿器、压差开关、温度传感器和湿度传感器、电动两通阀、送风机等。这些组件在空调机组中的应用情况是一样的,因此在后面的空调机组中对这些组件的最大的作用、功能就不再重复。
在空调系统中用来过滤空气中尤其是新风中的尘埃粒子的装置就是过滤器。工程应用中的中央空调系统使用的过滤器有初效过滤器、中效过滤器及高效过滤器。中效过滤器和高效过滤器产品如图4所示。
初效过滤器适用于空调系统的初效过滤,大多数都用在过滤5μm以上的尘埃粒子。过滤材料有无纺布、尼龙网、活性炭滤材和金属孔网等。
中效过滤器适用于空调系统的中级过滤,大多数都用在过滤1~5μm的尘埃粒子,具有阻力小、风量大的优点。高效过滤器过滤尘埃粒子能够达到0.1μm的量级。
如果没有过滤器,新风中的大量尘埃粒子将堵塞表冷器的金属孔洞,导致新风机组风道堵塞而无法工作。
中央空调系统中的新风机组、空调机组、风机盘管及变风量空调机组中的核心部件之一就是表冷器,其功能是对流动和穿过表冷器的空气进行制冷处理或制热处理。
从图5中看出,表冷器其实就是嵌入了冷水盘管的温度调节装置,盘管的结构如图6所示。
在暑季,将7℃冷冻水注入盘管,盘管外面通过散热性能优越的铝翅片,和进水管道及出水管道一起组成表冷器,7℃冷冻水在盘管内流动,此时的表冷器温度很低,当有空气穿过表冷器细密的金属孔洞的时候,温度被降低,完成制冷过程。在冬季,将60℃的热水注入盘管,热水在盘管内流动,此时表冷器的温度比较高,表冷器的铝翅片使其散热能力大为强化,当流动的空气穿过表冷器时,温度上升,完成空气制热过程。
表冷器用于新风机组的环境中,有不同排数的盘管,不同的表面管数及管长,其主要技术参数有迎风面积、传热面积、总通水面积和通风净面比等。
在通风及空调系统中的气体压差检测中,要用到空气压差开关,用来进行空气过滤网、风机两侧的气流状态的检测。在过滤器两侧的压差开关主要是监测过滤器是否堵塞而设置的。压差开关的两根塑料管道分别放置在过滤器的两侧,当出现过滤器堵塞的时候,过滤器两侧的空气压差达到整定值就发出报警信号,运行维护人员就要进行清理洗涤或维护更换。
图7中的两个导气孔检测不同位置压力,作用于控制器薄膜的两面。当两侧压差大于设定值时,弹簧承托的薄膜移动并启动开关。当探测微量正压时,只需使用高压连接端而不用低压连接器;若探测真空度时,则只需使用低压连接端,而高压连接端则连通大气。
温度传感器用于测量现场温度。安装形式有室内、室外、风管、浸没式、烟道式和表面式等。常见测温传感器元件有硅材料、镍热电阻、铂热电阻和热敏电阻,将这些元件接成电桥型,一旦气温变化,电桥将电压量信号送出。
由于应用在不同的场合,温度常用传感器也分为室内、室外、风道和水道等类型,传输信号也包括电压(0~10V)和电流(0~20mA或4~20mA)信号,常见的传感元件有铂电阻、热敏电阻等。图9是几种常用的温度传感器外形图。
(a)风管温度传感器;(b)房间温度传感器;(c)室外温度传感器;(d)水管温度传感器
湿度传感器大多数都用在测量空气中水分含量。安装形式也有室内、室外、风道型等。此类传感器如电容式湿度传感器、气温变化引起电容容值变化,可将变化信号送出。阻性疏松聚合物也是一种湿度传感器测量元件。
湿度传感器测量空气的相对湿度时,其输出信号一般是通过变送器输出为直流的0~10V电压或4~20mA的电流信号。图10是两种常用的湿度传感器的外形图。
对于空调系统来讲,温度、湿度的测量经常是成对出现的,温湿度传感器就成为一种常用的传感器。图11给出了几种常用的温湿度传感器的外形图。
如果传感器信号处理电路中包括变送电路,传感器就成了变送器。所谓的变送器,即具有将非标电量转换成标准电量的功能:4~20mA电流,0~5V,0~10V的电压。常用温湿度变送器的外观如图12所示。
温湿度传感器与控制器(此处的控制器是西门子的可编程序控制器SIEMENSPLC-200)的接线.温湿度传感器与控制器的接线实例
在图14中,新风口的温度传感器、湿度传感器,送风口的温度传感器、湿度传感器,压差开关、防冻开关度接入DDC控制器的输入端子;新风阀门驱动器控制电路、接在表冷器冷冻水盘管出水口的电动两通阀控制电路、加湿器阀门驱动器控制电路、电控箱里的交流接触器控制回来都接在DDC控制器的输出端。传感器采集信号分为AI(模拟输入)、DI(数字输入)信号;控制器对执行器发布的指令信号为DO(直流输出信号)、AO(模拟输出信号)信号。
①DDC按设定时间,送出风机启停信号,新风阀与送风机联锁。当风机启动运行时,新风阀打开,风机关闭时,新风阀门同时关闭。
②当过滤器两侧压差超过设定值时,压差开关送出过滤器堵塞信号,监控工作站给出报警信号。
③温度传感器检验测试出实测送风温度值,经与DDC设定值比较,再经PID计算,输出相应的模拟信号,控制水阀门的开启度,控制调节温度趋近并稳定在设定值附近。
④系统中的湿度传感器对送风湿度进行仔细的检测,并与DDC设定值比较,经PID计算,给出设定的相应的模拟调节信号控制加湿阀的开度,控制湿度趋近并稳定在设定湿度上。
⑤对送风机的运作时的状态进行实时监测,此处主要指对手动控制、自动控制、运行过程、故障状态进行监控。
⑦空气质量控制。根据新风的温度和湿度、被调节空间的温湿度以及作为湿空气的温度和含湿量的函数一焓值计算,还根据具体环境对空气质量的要求,控制调节新风阀门的开度,使系统向房间提供满足实际需求的新风,同时节能运行。
⑧通过安置在空调房间里的空气质量传感器监测室内的CO?的真实浓度,并将监测信号输送给DDC,若超过给定值,则DDC输出控制信号,控制新风风门开度,增大新风的供给。
⑨过滤器堵塞和防冻保护。当过滤器的过滤网出现积灰积尘、堵塞严重时,如果不进行清理洗涤或清理,就会影响过滤器及整个新风机组的正常工作。通过压差开关监测过滤器两端压差,如果压差超过设定值时,给出报警信号。
⑩新风机组中还应设置防冻开关,监测换热器出风侧温度。当室外温度过低,防冰开关监测到的换热器侧温度不高于给定值时,关闭风门和风机,防止换热器温度进一步降低。
②由安装在新风口的风管式空气中水分含量传感器对新风湿度进行监测(在空调控制管理系统中,不是每个新风口都安装新风温度传感器和湿度传感器,只需要在有代表性的少数新风入口或室外适当的检测点安装,测量值可供整个空调控制管理系统使用)。
③从安装在过滤网两侧的压差开关对过滤网两侧压差进行监测。采用压差开关监测过滤器两端差压,当差压超过整定值时,压差开关报警,表明过滤网两侧压差过大,过滤网积灰积尘,堵塞严重,有必要进行清理、清洗。
⑧从DDC数字输出口(DO)输出到送风机配电箱接触器控制回路,对送风机进行开关控制。
⑨对新风机风门开度的控制。根据新风的温湿度、房间的温湿度及焓值计算和空气质量的要求,控制新风门的开度,使系统在最佳的新风风量状态下运行,以便达到既节能又能使空调房间的空气质量符合卫生标准的目的。
⑩DDC模拟输出口(AO)输出到冷热水二通调节阀阀门驱动器控制输入口,对冷水阀/热水阀开度控制调节。
?通过安装在送风管靠近表冷器出风侧的防冻开关传感器对表冷器温度进行监测,防止在冬季由于表冷器冷水盘管中有蓄水而将冷盘管冻坏。防冻开关传感器只在冬天气温低于0℃的北方地区使用。
新风机组启动顺序控制:新风风门开启→送风机启动→冷热水调节阀开启→加湿阀开启。
以上风门与阀门的开度调节可通过DDC的DO、AO口对驱动器控制电路进行控制。
新风机组的控制多以出风口温度或房间温度作为主调参数。室外气温变化对于新风机组控制管理系统来讲是一个调节系统的扰动量,即新风温度作为扰动信号加入调节系统,可采用线性系统控制理论中的前馈补偿方法来消除新风气温变化对输出的影响。具体地讲,室外新风温度降低,新风温度测量值减小,将该气温变化量(负值)输送给DDC按给定算法运算输出一个相应的抵消控制量,使表冷器中的冷盘管上的电动两通阀阀门开度减小,减少房间的冷量供给。
在过渡季节或特别的天气里,室外温度在设定值允许范围内时,可停止对空气温度的调节以
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