摘 要：本文介紹了獨立新風系統(tǒng)的組成及特點、分析了全年運行工況;與VAV系統(tǒng)相比較，對其進行了初投資和運行費兩方面的分析。結論指出，應用獨立新風系統(tǒng)不僅可以克服傳統(tǒng)空調系統(tǒng)形式的缺點，而且具有較好的經濟性。

　　關鍵詞：獨立新風系統(tǒng),變風量系統(tǒng)

　　1引言

　　獨立新風系統(tǒng)(Dedicated Outdoor Air System，DOAS)的概念早在80年代就已在美國出現[1]。在ASHRAE Standard62-1989頒布之后，由于需要增加一套獨立的新風處理機組，DOAS系統(tǒng)并沒有被完全接受。但是，在更為嚴格的ASHRAE Standard62-1999通過之后，如何保證足夠的新風量成為人們關注的焦點。室內空氣品質內涵也更豐富，除新風量要求外，室內空氣的安全性也提到了前所未有的高度。傳統(tǒng)空調系統(tǒng)在消除和防止生物性或化學性污染方面沒有專門的考慮，容易產生一些相關的問題，如：全空氣系統(tǒng)的回風回用容易引發(fā)交叉污染，風機盤管系統(tǒng)的凝水盤存在滋生細菌的可能。在此背景下，DOAS系統(tǒng)受到人們極大的關注。

　　2DOAS系統(tǒng)

　　DOAS系統(tǒng)一般包括預熱盤管、全熱交換器、深度冷卻盤管和顯熱交換器等設備，最初提出DOAS是為了解決冷卻吊頂系統(tǒng)表面結露的問題。通過深度冷卻后的新風含濕量降低許多，送入室內后承擔全部濕負荷和部分冷負荷。由于深度冷卻盤管所要求的機器露點比較低，DOAS系統(tǒng)也常與冰蓄冷系統(tǒng)結合使用。另外，由于送風溫度比較低，DOAS系統(tǒng)也兼有低溫送風的優(yōu)點。

　　預熱盤管(主要用于冬季)將狀態(tài)1的室外新風加熱，防止全熱交換器處出現結霜現象。全熱交換器在工程中也有使用板式換熱或熱管換熱的情況，只是后兩者不如前者控制靈活，調節(jié)范圍大。全熱交換器的效率為85%。當室外新風的露點溫度高于設計送風露點溫度時，新風在深度冷卻盤管處冷卻到所要求的露點溫度，同時新風的濕度降低;當室外新風的露點溫度低于設計送風露點溫度，這一功能段就不再對新風進行去濕。顯熱交換器起到再熱的作用。如果房間熱負荷特別大，允許冷風直接吹入，則顯熱交換器停止轉動。但多數情況下都需要有再熱裝置，此時顯熱交換器轉動。

　　3送風系統(tǒng)形式

　　DOAS系統(tǒng)可以與常規(guī)空調系統(tǒng)結合使用，主要有兩種結合形式：直接送風形式和間接送風形式。

　　3.1直接送風形式

　　DOAS系統(tǒng)直接向空調房間送風，室內潛熱負荷由新風負擔，顯熱負荷主要由房間空調設備負擔[2]。室內局部空調末端在干工況下工作，有效減少了細菌滋生的機會;而且免除了冷凝水管路，從而簡化了空調系統(tǒng)。圖中的房間局部空調末端可以是水源熱泵、冷卻吊頂或風機盤管等。該系統(tǒng)形式的優(yōu)點是能夠保證房間的新風量要求，易于系統(tǒng)的風量平衡;其缺點是新風與回風可能混合不好，室內溫度的均勻性可能欠佳[2]。

　　3.2間接送風形式

　　DOAS系統(tǒng)的送風首先進入局部空調末端，與回風混合后再送入房間[2]。這種系統(tǒng)形式的優(yōu)點是：末端設備容量較小，可以節(jié)省吊頂空間;新風與回風充分混合，房間的溫度均勻性較好。其缺點是：新風系統(tǒng)與空調末端相互串聯，只要房間需要通風，空調末端就得運行。

　　上述兩種系統(tǒng)形式都將回風限定在各自房間內部，從而降低了各房間交叉污染的可能性，而且室內局部空調末端在干工況下工作，避免了細菌滋生。因此，DOAS系統(tǒng)也成為SARS之后人們較多關注的空調方式[3]。

　　4運行經濟性分析

　　本節(jié)引用文獻[4]中的工程實例，對DOAS系統(tǒng)和VAV系統(tǒng)進行技術經濟比較。

　　此工程為賓夕法尼亞州立大學的演播室，面積為297.3m2，吊頂高4.3m，照明安裝在2.7m高度，設計容納人數為40。DOAS系統(tǒng)為定風量、變溫度運行，并聯安裝兩臺17.5kW的制冷機，DOAS冷卻盤管和冷卻吊頂各一套冷水管路，0.61m×3.96m的冷卻吊頂單元三個一排，共八排。當室內冷負荷不大時只運行DOAS系統(tǒng);當DOAS系統(tǒng)不能滿足空調要求時開啟冷卻吊頂。如果采用VAV系統(tǒng)時，選用一臺49kW的制冷機。DOAS系統(tǒng)與VAV系統(tǒng)均在上午8點開啟，晚上7點停機。

　　4.1冷卻盤管負荷

　　VAV系統(tǒng)的冷負荷和新風負荷都是由空氣處理機組中的冷卻盤管負擔;而DOAS系統(tǒng)的全熱交換器負擔新風的全部濕負荷和部分冷負荷，大部分新風冷負荷由空調機組冷卻盤管承擔，冷卻吊頂負責顯熱負荷。相對于VAV系統(tǒng)DOAS系統(tǒng)節(jié)省了全熱交換器處的負荷。經統(tǒng)計，VAV系統(tǒng)為39MWh/年;DOAS系統(tǒng)為36MWh/年。

　　4.2制冷機能耗

　　DOAS系統(tǒng)的制冷機能耗降低。VAV系統(tǒng)為10.6MWh/年;DOAS系統(tǒng)為7.9MWh/年，見圖7。如前面給出的制冷機功率，因為能量回收，DOAS系統(tǒng)的制冷機能耗減少了近29%，年制冷機能耗約降低25﹪。

　　4.3水泵能耗

　　由于采用冷卻吊頂，DOAS系統(tǒng)的水泵能耗要比VAV系統(tǒng)的多一些。VAV系統(tǒng)為0.38MWh/年;DOAS系統(tǒng)為0.75MWh/年，增加0.37MWh/年，見圖8，但增加的這一部分能耗可以由其它設備節(jié)省的能耗抵消。

　　4.4風機能耗

　　本工程中新風量為566L/s，人均14.2L/s，較標準新風量9.4L/s略高。VAV系統(tǒng)的設計風量為1520L/s。VAV系統(tǒng)風機能耗為7.97MWh/年，比DOAS系統(tǒng)能耗2.33MWh/年要大，見圖9，可知采用DOAS系統(tǒng)耗電量每年可節(jié)省71%左右。

　　4.5總能耗分析

　　以上分析了各設備的能耗，下面從整體運行能耗方面對兩種系統(tǒng)進行分析對比。將上述三種能耗相加，得出總能耗，如圖10。DOAS系統(tǒng)的總能耗為10.98MWh/年，VAV系統(tǒng)的為18.92MWh/年。DOAS系統(tǒng)相對節(jié)省運行能耗7.94MWh/年，節(jié)能40%。

　　5結論

　　DOAS系統(tǒng)用低溫新風負擔室內全部新風負荷、潛熱負荷及部分顯熱負荷，既解決了新風問題，又解決了空調凝水污染問題;DOAS系統(tǒng)可以有效防止建筑內的交叉污染，而且技術經濟各方面都是可行的。

　　參考文獻

　　[1]Stanley A.Mummaand Kurt M.Shank. 2001. Achieving Dry Outside Airinan Energy-Efficient Manner,ASHRAE Transaction,2001,V.107,Pt.1

　　[2]Wayne Morris.2003.The ABCs of dedicated outdoor air systems(DOAS),ASHRAE Journal,May2003

　　[3]王晉生 龍惟定 建筑的生化污染物傳播與控制研究暖通空調,2003,33(4)：1～6

　　[4]StanleyA.Mumma.Energy Conservation Benefits of a Dedicated Outdoor Air System with Parallel Sensible Cooling by Ceiling Radiant Panels

　　[5]Stanley A.Mumma.Economics of Improved Environmental Quality.ASHRAEIAQ Applications,Spring2002

　　[6]ANSI/ASHRAEStandard62-2001,Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality.

　　[7]殷平獨立新風系統(tǒng)(DOAS)研究(1)：綜述暖通空調,2003,33(6)：44～49