Специальная система подачи наружного воздуха
Тип системы отопления, вентиляции и кондиционирования
Установка обработки воздуха DOAS с рекуперацией тепла и пассивным осушением

Специализированная система подачи наружного воздуха ( DOAS ) — это тип системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха ( HVAC ), которая состоит из двух параллельных систем: специализированной системы для подачи наружного воздуха , которая обрабатывает как скрытые , так и явные нагрузки кондиционирования вентиляционного воздуха, и параллельной системы для обработки нагрузок (в основном явного тепла), создаваемых внутренними/технологическими источниками, а также теми, которые проходят через ограждающие конструкции здания.

Фон

Традиционные системы HVAC, такие как системы переменного объема воздуха (VAV), обслуживающие несколько зон, имеют потенциальные проблемы с точки зрения плохого теплового комфорта и возможного микробного загрязнения. В зависимости от окружающей среды и задействованной параллельной системы, в установке DOAS система наружного воздуха будет обрабатывать часть явной нагрузки в дополнение к скрытой нагрузке, а параллельная система будет обрабатывать оставшуюся явную нагрузку. Основной смысл системы DOAS заключается в обеспечении специальной вентиляции, а не вентиляции как побочной части процесса кондиционирования внутреннего воздуха. DOAS — это термин, присвоенный системе, которая широко использовалась в Европе и в различных формах в США.

Обзор системы

В 1999 году Уильям Коад предложил раздельно обрабатывать наружный воздух (OA) и рециркуляционный воздух в системах HVAC зданий. [1] Гатли также описывает применение DOAS для подачи осушенного воздуха в здания с целью улучшения качества воздуха в помещениях и теплового комфорта. [2] [3] [4] Более поздние исследования были проведены для изучения основ DOAS с акцентом на потенциальные преимущества по сравнению с традиционными системами HVAC. С. А. Мамма предполагает, что существует четыре основные проблемы с традиционными системами HVAC с верхним смешиванием VAV . [5] Эти проблемы систем VAV подчеркивают соответствующие преимущества систем DOAS. Однако некоторые недостатки DOAS включают: потенциально более высокие первоначальные затраты, отсутствие использования в Соединенных Штатах и ​​потенциально более высокую сложность.

  • Воздух вентиляции во всех системах HVAC с переменным расходом воздуха : проектировщики и инженеры-строители не могут точно знать, как воздух вентиляции, который смешивается с возвратным воздухом в типичной системе VAV, распределяется по всему зданию. Такие проблемы, как утечка воздуха, контрольные точки, настройки минимального объема воздуха и короткое замыкание (например, смешивание отработанного воздуха с впускным свежим воздухом) могут влиять на количество воздуха вентиляции, которое достигает помещения. [5] [6] Система DOAS решает эту проблему, обеспечивая выделенную подачу 100% наружного воздуха.
  • Необходимость в избыточном потоке наружного воздуха и кондиционировании в системах VAV: Когда используется уравнение нескольких пространств стандарта ASHRAE 62.1-2004, обычно требуется на 20-70% больше наружного воздуха для обеспечения надлежащего распределения воздуха в помещении во всех воздушных системах, чем требуется в специальных системах наружного воздуха. Охлаждение и осушение больших объемов наружного воздуха летом и увлажнение и нагрев воздуха зимой являются энергоемкими предложениями. [5] Система DOAS рассчитана на соответствие требованиям и не требует увеличения размеров.
  • Минимальные значения для коробок VAV должны быть установлены высокими для учета требований к вентиляции: возможно, в отличие от текущей практики, минимальные значения для коробок VAV должны отражать как требования к вентиляции помещения, так и долю вентиляционного воздуха в приточном воздухе. Например, помещение, требующее 5663 стандартных литра в минуту (SLPM) (200 стандартных кубических футов в минуту (SCFM)) вентиляционного воздуха и обслуживаемое приточным воздухом, который составляет 40% вентиляционного воздуха, потребует установки минимального значения для коробок 14158 SLPM (500 SCFM) (т. е. 200/0,4) вместо общепринятой практики 5663 SLPM (200 SCFM). Когда минимальные значения для коробок установлены правильно для удовлетворения требований к вентиляции, потенциальная возможность значительного конечного повторного нагрева становится проблемой. Следовательно, при правильной эксплуатации всех воздушных систем VAV всегда будет использоваться больше конечного повторного нагрева, чем выделенные наружные воздушные системы, подающие воздух при той же температуре. [5]
  • Отсутствие разделения скрытых и явных нагрузок пространства: Невозможность разделения явных и скрытых нагрузок пространства приводит к высокой относительной влажности пространства при низких явных нагрузках в занятых помещениях. Правильно спроектированные выделенные наружные воздушные системы могут вместить 100% скрытых нагрузок пространства и часть явных нагрузок пространства, таким образом разделяя явные и скрытые нагрузки пространства. Затем используется параллельная система охлаждения только явного тепла для того, чтобы вместить явные нагрузки, не покрываемые выделенными наружными воздушными системами. Поэтому существует сильный стимул контролировать скрытые нагрузки пространства независимо от явных нагрузок пространства, чтобы избежать проблем с качеством воздуха в помещении, связанных с влажностью . [5]

Параллельные терминальные системы

Для типичной системы вентиляции DOAS система наружного воздуха может вместить около 0-30% ощутимой нагрузки пространства. Для создания комфортной внутренней среды баланс ощутимых нагрузок пространства должен быть обеспечен многими другими дополнительными вариантами оборудования, как указано ниже:

Лучистая система

По сравнению с другими разумными системами охлаждения, панели охлаждения с лучистым потолком являются лучшим выбором параллельной системы для использования с DOAS. Поскольку DOAS обеспечивает только вентиляцию пространства и скрытые нагрузки, это дает возможность уменьшить требуемую высоту от пола до пола за счет уменьшения размера системы воздуховодов и требуемой мощности вентилятора. [7] Существует множество преимуществ системы охлаждения с лучистым потолком в сочетании с DOAS. В разделе общей оценки в Справочнике ASHRAE 2008 года дается краткое описание следующим образом: [8]

Основные преимущества:

  • Поскольку лучистые нагрузки обрабатываются напрямую, а движение воздуха в помещении происходит на уровне нормальной вентиляции, уровень комфорта может быть выше, чем у других систем кондиционирования воздуха.
  • Удовлетворить потребность в объемах поставок для вентиляции и осушения
  • В связи с уменьшением количества наружного воздуха система DOAS может быть установлена ​​с использованием системы воздуховодов меньшего размера.
  • Панели лучистого потолочного охлаждения могут исключить необходимость использования охлаждающих змеевиков с мокрой поверхностью и снизить вероятность септического заражения.
  • Трубопроводы автоматической спринклерной системы могут применяться в системах потолочного охлаждения с лучистым нагревом.

Главный недостаток связан с более высокими первоначальными затратами.

Помимо преимуществ, представленных выше, параллельные панели лучистого охлаждения предлагают и другие преимущества, такие как компактная конструкция, экономия площади вертикального пространства шахты и быстрое размещение динамических элементов управления. Экономия энергии в системе DOAS/панели лучистого потолка может быть связана с: снижением нагрузки на охлаждающий змеевик, снижением энергии охладителя, потреблением энергии насосом и снижением энергии вентилятора. В целом, из-за общей рекуперации энергии и небольшого количества подаваемого воздуха DOAS, потребление энергии охладителем может быть значительно снижено по сравнению с обычной системой VAV. В исследовании пилотной системы DOAS/панели лучистого потолка почасовое моделирование энергии предсказывает, что годовое потребление электроэнергии пилотной системы охлаждения DOAS/панели лучистого потолка на 42% меньше, чем у обычной системы VAV с управлением экономайзером. [9]

Система воздушного базирования

Существует два основных способа проектирования DOAS при использовании авиационной системы в качестве параллельной системы: [10]

Отдельные системы с различными воздуховодами

В этой установке есть система наружного воздуха, которая сбрасывает предварительно подготовленный воздух (с учетом скрытой нагрузки и частичной явной нагрузки) непосредственно в пространство в своем собственном воздуховоде/диффузоре. Есть отдельная система (например, фанкойл), которая забирает воздух из пространства и кондиционирует его для удовлетворения оставшейся явной нагрузки пространства.

Преимущества:

  • Легче измерить скорость потока наружного воздуха в помещение
  • Легче измерять потоки воздуха и балансировать систему
  • Позволяет избежать вентиляционных нагрузок на промышленное оборудование HVAC ( фанкойл )

Недостатки:

  • Отдельные воздуховоды для параллельных путей могут увеличить первоначальные затраты
  • Отдельные диффузоры для наружного воздуха и рециркуляционного воздуха могут не обеспечивать достаточного смешивания.
  • Отдельные параллельные пути воздушного потока увеличивают общий поток воздуха в помещении, что может привести к увеличению общего энергопотребления вентилятора.

Комбинированная система

Кондиционированный наружный воздух подается в конечный блок в помещении. В этой установке предварительно кондиционированный наружный воздух подается в фанкойлы напрямую, смешиваясь с обратным воздухом из помещения. Эта система похожа на установку охлаждающей балки .

Преимущества:

  • Комбинированная система воздуховодов обеспечивает снижение первоначальных затрат
  • Комбинированный воздушный поток уменьшает объем воздуха и, следовательно, потребление энергии вентилятором
  • Тщательное смешивание наружного воздуха и возвратного воздуха из космоса

Недостатки:

  • Локальный оконечный блок должен работать всякий раз, когда требуется вентиляция, независимо от того, достигнута ли явная нагрузка.
  • Балансировка воздушного потока может оказаться более сложной задачей

Оборудование

С ростом применения DOAS во многих странах растет и спрос на оборудование DOAS, такое как колесо полной энергии, использующее полную рекуперацию энергии, колесо пассивного осушителя и другое соответствующее оборудование. [ необходимо дополнительное объяснение ] Эффективность колеса полной энергии является важным фактором для повышения эффективности DOAS. [ необходимо дополнительное объяснение ]

Дизайн

Требования к проектированию DOAS включают в себя:

  • Разделение системы ОА от системы терморегулирования для обеспечения надлежащей вентиляции во всех помещениях, где находятся люди
  • Подготовка ОА для обработки всей скрытой нагрузки пространства и максимально возможной части явной нагрузки пространства
  • Максимально эффективное использование оборудования для рекуперации энергии
  • Интеграция систем пожаротушения и транспортировки энергии
  • Использование потолочных панелей лучистого охлаждения для терморегулирования жильцов [11]

Мумма предложил следующие шаги по проектированию DOAS:

  • Расчет явных и скрытых нагрузок на охлаждение помещения в летний расчетный день на основе расчетных условий для помещения
  • Определение минимальной скорости воздушного потока, необходимой для каждого помещения, на основе рекомендаций по вентиляции стандарта ASHRAE 62.1 [12]
  • Определение коэффициента влажности приточного воздуха для каждого помещения
  • Обычно расчетная температура приточного воздуха по сухому термометру будет равна требуемой температуре точки росы приточного воздуха .
  • Использование рекуперации энергии для возврата тепла отработанного воздуха в блок DOAS (в отопительный сезон)

Для DOAS с воздушной системой в качестве параллельной системы охлаждения были предложены следующие шаги: 1) расчет явной холодильной нагрузки, обеспечиваемой приточным воздухом DOAS для каждого помещения; 2) расчет явной холодильной нагрузки, остающейся в параллельной системе для каждого помещения; 3) определение температуры приточного воздуха по сухому термометру для параллельных систем (выше температуры точки росы помещения, чтобы избежать конденсации); 4) определение расхода приточного воздуха для каждого параллельного устройства явного охлаждения.

Энергия и стоимость

Было проведено много исследований для демонстрации энергетических и стоимостных показателей DOAS с точки зрения моделирования. Кхаттар и Брэндмюэль смоделировали параллельную систему и обычную одиночную систему для крупного розничного магазина в Далласе, Сент-Луисе, Вашингтоне (округ Колумбия) и Новом Орлеане. [13] Исследование продемонстрировало ежегодную экономию энергии на 14–27% и на 15–23% меньшую мощность оборудования для параллельной системы охлаждения. Чонг и др. сравнили энергетические и стоимостные показатели DOAS с параллельными потолочными излучающими панелями с обычной системой VAV с экономайзером на стороне воздуха для офисного помещения площадью около 3000 квадратных футов (280  м2 ) в образовательном здании в Пенсильвании. [9] В этом исследовании сообщалось о 42%-ном снижении годового потребления энергии для системы DOAS со значительной экономией энергии как вентилятора, так и охладителя. Эммерих и Макдауэлл оценили потенциальную экономию энергии DOAS в коммерческих зданиях США. [14] Модель здания была разработана в соответствии с типичным новым строительством и требованиями стандарта ASHRAE 90.1 ( ASHRAE 90.1 ). [15] Результаты моделирования показали, что полная DOAS привела к годовой экономии затрат на электроэнергию HVAC в диапазоне от 21% до 38%. [14]

Ссылки

  1. ^ Коад, В. (сентябрь 1999 г.). «Кондиционирование вентиляционного воздуха для повышения производительности и качества воздуха». HPAC Engineering : 49–56 .
  2. ^ Гатли, Д.П. (сентябрь 2000 г.). «Улучшение увлажнения для установок обработки воздуха со 100-процентным использованием наружного воздуха. Часть 1 из 3». HPAC Engineering : 27–32 .
  3. ^ Гатли, Д.П. (октябрь 2000 г.). «Улучшение увлажнения для установок обработки воздуха со 100-процентным использованием наружного воздуха. Часть 2 из 3». HPAC Engineering : 51–59 .
  4. ^ Гатли, Д.П. (ноябрь 2000 г.). «Улучшение увлажнения для установок обработки воздуха со 100-процентным использованием наружного воздуха. Часть 3 из 3». HPAC Engineering : 31–35 .
  5. ^ abcde "Специализированные системы наружного воздуха (DOAS)". doas.psu.edu . Получено 2010-11-15 .
  6. ^ Mumma, S; YP Ke (1998). «Полевые испытания усовершенствованных стратегий управления вентиляцией для систем с переменным объемом воздуха». Environment International Journal . 24 (4): 439– 450. doi :10.1016/S0160-4120(98)00024-5.
  7. ^ Конрой, CL; С. Мамма (2001). «Потолочные лучистые охлаждающие панели как жизнеспособная распределенная параллельная технология чувствительного охлаждения, интегрированная со специализированными системами наружного воздуха». ASHRAE Transactions . 107 : 5778–585 .
  8. ^ Справочник ASHRAE 2008 г. — Системы и оборудование HVAC, ASHRAE, Inc., 2008 г.
  9. ^ ab Jeong, JW; S. Mumma; W. Bahnfleth (2003). «Преимущества энергосбережения специальной системы наружного воздуха с параллельным явным охлаждением потолочными излучающими панелями». ASHRAE Transactions . 109 : 627–636 .
  10. ^ Моррис, У. (май 2003 г.). «Азбука DOAS». Журнал ASHRAE : 24–29 .
  11. ^ Mumma, SA (май 2001 г.). «Проектирование специализированных наружных воздушных систем». Журнал ASHRAE : 28–31 .
  12. ^ Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc. (2007). Стандарт ASHRAE 62.1. Атланта, Джорджия
  13. ^ Khattar, MK; MJ Brandemuehl (май 2002 г.). «Разделение V в HVAC: подход двойного пути». Журнал ASHRAE : 31–42 .
  14. ^ ab SJ Emmerich; T. McDowell (июль 2005 г.). Первоначальная оценка вытесняющей вентиляции и выделенных систем подачи наружного воздуха в коммерческих зданиях (отчет). Агентство по охране окружающей среды США, Вашингтон, округ Колумбия.
  15. ^ Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, Inc. (2007). Стандарт Ashrae 90.1. Атланта, Джорджия
  • Стэнли А. Мамма, Университет штата Пенсильвания, Пенсильвания
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Выделенная_наружная_воздушная_система&oldid=1258935855"