一种地下工程除湿系统分级除湿及新风处理运行方法与流程

1.本发明涉及地下工程除湿领域，具体涉及一种用于判定新风机组开启时机的低能耗地下工程除湿系统分级除湿及新风处理运行方法。


背景技术：

2.地下工程空调除湿系统及其装备的节能运行，一直是业界关注的重要问题。地下工程夏季工况室外焓值高于室内计算温、湿度要求；另一方面壁面温度绝大多数时间低于室内空调计算温度且湿负荷较大，显然，地下工程内部温湿度的处理对于提供舒适的室内环境以及能源节约均具有重要意义。而且我国大部分主要城市位于中低纬度地区，夏季湿热，地下工程夏季工况必须实施人工制冷降温及除湿处理。
3.现有地下工程一般选用调温型除湿机，并采用新风加一次回风的空调系统形式。其调温除湿原理为：新风与回风混合后先经过除湿机蒸发器进行冷凝除湿，再经过风冷冷凝器实现部分升温，其中除湿机制冷剂在水冷冷凝器与风冷冷凝器间比例分配来达到调温目的。此种空调除湿方式的特点是系统计算简单、经验成熟、运行管理方便，缺点在于需要配备水库和水泵以及管网，大大增加了除湿系统的整体能耗。相对地，采用升温除湿机进行升温除湿处理时，具有无需配套水库、水泵以及管网的特点。
4.现有地下工程除湿系统中，应用升温除湿机的相关技术如下：艾清林申请了“带等温或升温除湿功能的全热新风交换设备”，通过控制器控制室外冷凝器制冷剂出口温度达到等温或升温的效果；为了保证空调器在除湿的同时使室内温度维持在设定温度值附近，刘通等申请了“一种除湿空调器以及除湿方法”；洪奇锐等申请了“新风装置及其控制方法”以满足最终室内恒温恒湿的要求。
5.综上，上述现有技术所涉及的实质性内容，主要是对除湿空调/升温除湿机的控制与功能实现方面，均未涉及一种新风机组与升温除湿机组合应用的逐日调节型地下工除湿系统；也未涉及一种在地下工程除湿系统中，如何实现高效节能的运行方法。


技术实现要素：

6.为了解决现有地下工程除湿系统中普遍存在的系统能耗高、设备复杂以及除湿效果差的问题，本发明将新风机组和升温除湿机组合应用于地下工程除湿系统中，同时提出了一种运用该系统进行逐日调节时，如何判定新风机组适时开启的运行方法，以保证系统高效节能的运行。
7.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种地下工程除湿系统分级除湿及新风处理运行方法，所述地下工程除湿系统采用升温除湿机结合新风机组的空调系统形式；其中，所述地下工程除湿系统为逐日调节型，所述新风机组在满足以下条件时，开启运行：
8.9.其中，式i中，h
l
为经新风机组处理后的空气焓值，单位：kj/kg；h
h
为室内设计空气焓值，单位：kj/kg；h
x
为室外空气焓值，单位：kj/kg；k为地下工程壁面传热系数，单位：kw/(m2·
℃)；s为地下工程壁面表面积，单位：m2；n为除湿机功率，单位：kw；t0为地下工程室内壁面温度，单位：℃；t
h
为地下工程室内回风温度，单位：℃；g
x
为新风质量流量，单位：kg/s；
10.当计算得到的经新风机组处理后的空气焓值h
l
小于等于对应的室外空气焓值h
x
时，新风机组开启。
11.上述方案中，所述地下工程室内壁面温度t0小于等于室内设计温度极大值。
12.上述方案中，所述室外空气焓值h
x
由以下公式计算得到：
13.h
x
＝1.01t
x
+(2490+1.84t
x
)
·
d
x
ꢀꢀꢀ
(式ii)
14.其中，t
x
为室外空气温度，单位：℃；d
x
为室外空气含湿量。
15.上述方案中，所述新风机组的设备选型通过以下计算公式确定：
16.q＝g
x
h
x
‑
g
x
h
l
ꢀꢀꢀ
(式iii)
17.其中，q为新风机组制冷量，单位：kw。
18.进一步地，所述地下工程除湿系统还包括一级新风管道、二级新风管道、回风管道、送风管道以及排风管道，所述一级新风管道分别与新风机组以及室外空气相连接，所述二级新风管道分别与新风机组以及升温除湿机相连接，所述回风管道以及送风管道分别与升温除湿机相连接。
19.本发明同现有技术相比具有以下优点及效果：
20.1、本发明所述的地下工程除湿系统采用升温除湿机配合新风机组对室外新风进行分级除湿，一方面，与现有采用调温型除湿机的地下工程除湿系统相比，无需配备水库、水泵以及官网，简化了设备配置，降低了系统总体能耗；另一方面，本发明采用新风机组对室外空气进行初步除湿，并运用升温除湿机对经新风机组处理后的新风进行再次除湿，在一定程度上，有效提高了除湿系统的除湿效果。
21.2、在本发明所述的地下工程除湿系统分级除湿及新风处理运行方法中，通过计算直接量化经新风机组处理后的新风焓值，并将其作为室外空气临界焓值，当室外空气焓值大于室外空气临界焓值时，达到新风机组的开启条件，新风机组开启运行，其余情况下，新风机组关闭。以上判定方法可适用于地下工程智能控制除湿系统中，也可为人工启闭新风机组，提供一定的判断依据，继而保证了除湿系统的高效节能运行。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本发明实施例所述地下工程除湿系统的结构示意图。
24.图2为本发明实施例所述地下工程除湿系统中空气处理过程焓湿图。
25.图3为本发明实施例中新风机组制冷量与新风焓值的关系曲线图。
26.图4为本发明实施例中，以北京为例，08月01日至20日的温度逐日波动对比曲线图。
27.图5为本发明实施例中，以北京为例，08月01日至20日的含湿量逐日波动对比曲线图；
28.图6是本发明实施例中，以北京为例，08月01日至20日的焓值逐日波动曲线与室外空气临界焓值的对比曲线图。
29.标号说明：1、升温除湿机；2、新风机组；3、一级新风管道；4、二级新风管道；5、回风管道；6、送风管道；7、排风管道。
具体实施方式
30.下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
31.实施例1：如图1所示，一种地下工程除湿系统，包括升温除湿机1、新风机组2、空调机房、一级新风管道3、二级新风管道4、回风管道5、送风管道6以及排风管道7；其中，所述一级新风管道3分别与新风机组2以及室外空气相连接，所述二级新风管4道分别与新风机组2以及升温除湿机1相连接，所述回风管道5以及送风管道6分别与升温除湿机1相连接，所述排风管道7通往室外。
32.实施例2：如图1所示，一种应用实施例1所述地下工程除湿系统进行分级除湿及新风处理的运行方法，其中：所述地下工程除湿系统为逐日调节型，所述新风机组在满足以下条件时，开启运行：
[0033][0034]
其中，式i中，h
l
为经新风机组处理后的空气焓值，单位：kj/kg；h
h
为室内设计空气焓值，单位：kj/kg；h
x
为室外空气焓值，单位：kj/kg；k为地下工程壁面传热系数，单位：kw/(m2·
℃)；s为地下工程壁面表面积，单位：m2；n为除湿机功率，单位：kw；t0为地下工程室内壁面温度，单位：℃；t
h
为地下工程室内回风温度，单位：℃；g
x
为新风质量流量，单位：kg/s；
[0035]
当计算得到的经新风机组处理后的空气焓值h
l
小于等于对应的室外空气焓值h
x
时，新风机组开启。
[0036]
进一步地，式i中，所述室外空气焓值h
x
由以下公式计算得到：
[0037]
h
x
＝1.01t
x
+(2490+1.84t
x
)
·
d
x
ꢀꢀꢀ
(式ii)
[0038]
其中，t
x
为室外空气温度，单位：℃；d
x
为室外空气含湿量(室外空气温度和室外空气含湿量可以天气预报或中国天气网公布的数据为参考)
[0039]
具体地，本实施例2中，式i的推导过程如下：
[0040]
a)室内回风参数为室内设计温湿度参数：根据地下工程室内设计参数干球温度t
n
，单位：℃，相对湿度确定室内n点的空气焓值h
n
，进而确定回风焓值h
n
；
[0041]
h
h
＝h
h
ꢀꢀꢀ
(1)
[0042]
b)根据地下工程室内能量守恒原理，有：
[0043]
g
s
·
h
s
＝g
s
·
h
h
+k
·
s
·
(t
h
‑
t0)
ꢀꢀꢀ
(2)
[0044]
c)根据升温除湿机能量守恒原理，有：
[0045]
g
s
·
h
s
＝g
x
·
h
l
+g
h
·
h
h
+n
ꢀꢀꢀ
(3)
[0046]
d)综合步骤a)、b)、c)，得到新风机组处理后的新风焓值为：
[0047][0048]
运用上述计算公式计算时，需满足以下计算条件：地下工程室内壁面温度t0小于等于室内设计温度极大值。
[0049]
进一步地，在本实施例2所述的地下工程除湿系统分级除湿及新风处理的运行方法中，可以下式计算公式指导新风机组的设备选型：
[0050]
q＝g
x
h
x
‑
g
x
h
l
ꢀꢀꢀ
(式iii)
[0051]
其中，q为新风机组制冷量，单位：kw。
[0052]
实施例3：如图2至6所示，以具体的工程实例对实施例2所述的方法做进一步说明：以北京地区某应用实施例1所述地下工程除湿系统为例，具体参数设置如下：室内散湿量w0＝4.2
×
10
‑3kg/s；壁面温度t0＝15℃；升温除湿机除湿量w＝13.7
×
10
‑3kg/s；为新风质量流量g
x
＝1.3kg/s；升温除湿机配电功率n＝16kw；地下工程壁面传热系数k＝0.5
×
10
‑3kw/(m2·
℃)；地下工程壁面表面积s＝7400m2；室内设计温度t
n
＝20℃，室内相对湿度60％；室内设计温度极大值为30℃。
[0053]
查焓湿图(图2)，h
h
＝48.35kj/kg；或根据公式h＝1.01
·
t+(2490+1.84t)
·
d计算；
[0054]
由式i计算：h
l
＝50.27kj/kg；当室外空气焓值h
x
大于50.27kj/kg时，需开启新风机组；
[0055]
参照图4，纵坐标的变量为空气温度及其单位℃，下部横坐标的变量为date(即日期)及其单位自然数，数据来自于中国天气网公布的2018年08月01日至20日室外大气环境中平均温度。参照图5，纵坐标的变量为含湿量及其单位g/kg(干空气)，下部横坐标的变量为date(即日期)及其单位自然数，数据来自于中国天气网公布的2018年08月01日至20日室外大气环境中平均相对湿度转换而来。根据图4、图5中的室外空气温湿度数据以及公式ii
[0056]
h
x
＝1.01t
x
+(2490+1.84t
x
)d
x
，计算2018年08月01日至20日的室外空气焓值h
x
；
[0057]
参照图6，纵坐标的变量为室外焓值及其单位kj/kg，下部横坐标的变量为date(即日期)及其单位自然数，数据来自于中国天气网公布的2018年08月01日至20日室外大气环境中平均温湿度转换而来。并与室外空气临界焓值h
l
进行对比。图6表明，当室外空气焓值h
x
＞室外空气临界焓值h
l
时，达到新风机组开启条件，2018年08月01日至20日，新风机组开启的天数为6天。
[0058]
进一步，由式iii计算：q＝1.3
×
(h
x
‑
50.27)kw；如图3所示，新风机组制冷量q与室外空气焓值呈线性关系，根据室外空气焓值计算得到风机的制冷量，对于风机选型具有一定的指导意义。
[0059]
综上，本发明通过分析具体实施方案，总结如下：(1)新风机组的使用与室外空气焓值紧密相关，根据室外空气焓值，能确定新风机组开启的时机，以避免造成系统能源浪费；(2)通过室外空气焓值与新风机组制冷量的线性关系图，根据室外空气焓值，能确定新风机组选型参数。
[0060]
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包
括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。