双冷源新风机组节能运行模式研究
2025-10-19

在现代建筑中,新风系统作为保障室内空气品质的重要组成部分,其能耗问题日益受到关注。双冷源新风机组作为一种融合了机械制冷与自然冷却优势的新型设备,因其高效节能特性,在绿色建筑和高能效空调系统中得到了广泛应用。研究其节能运行模式,不仅有助于降低建筑整体能耗,还能提升系统的运行效率与稳定性。

双冷源新风机组通常由机械制冷系统(如压缩机制冷)和自然冷却系统(如直接或间接蒸发冷却、热管换热等)组成。其核心优势在于可根据室外气象参数的变化,灵活切换或协同运行两种冷源,从而最大限度地利用免费冷源(free cooling),减少压缩机工作时间,实现节能目标。在实际运行中,如何根据环境条件优化控制策略,是决定其节能效果的关键。

首先,应建立基于室外温湿度的运行模式划分机制。当室外空气焓值低于室内设定值时,可优先启用自然冷却模式。例如,在春秋季或夜间,室外温度较低、湿度适中,通过直接引入室外新风并经高效过滤后送入室内,即可满足降温需求,此时机械制冷系统可完全关闭。这种“全新风自然冷却”模式能耗极低,是节能运行的基础策略。

其次,当室外温度较高但湿球温度仍具备冷却潜力时,可启动间接蒸发冷却或热管辅助冷却模式。此类模式通过水蒸发吸热原理降低新风温度,而无需开启压缩机。研究表明,在我国大部分地区,尤其是干燥或半干旱气候区,间接蒸发冷却全年可利用时间可达2000小时以上。通过合理设计换热器结构和控制喷淋系统启停,可在保证空气质量的同时显著降低能耗。

当自然冷却能力不足,即室外焓值高于室内设定值时,则需启动机械制冷系统。此时,双冷源系统的优势体现在“复合制冷”模式上:机械制冷承担主要冷负荷,同时自然冷却系统作为预冷装置,先行对新风进行降温处理,从而降低机械制冷系统的入口空气温度,减小压缩机负荷。实验数据显示,采用预冷措施后,压缩机功耗可降低15%~30%,尤其在高温高湿天气下效果更为明显。

为了实现上述模式的智能切换,必须构建一套完善的控制系统。该系统应集成温湿度传感器、焓值计算模块、设备状态监测单元及逻辑判断程序,实时采集室内外环境数据,并依据预设的控制逻辑自动选择最优运行模式。例如,可设定多级阈值:第一级为全新风运行条件,第二级为间接蒸发冷却启用条件,第三级为机械制冷介入条件。同时,系统应具备自学习功能,结合历史运行数据优化切换时机,避免频繁启停造成能耗增加。

此外,还需考虑过渡季节与极端天气下的运行稳定性。在春秋季气温波动较大的情况下,若控制逻辑过于敏感,可能导致冷源频繁切换,影响设备寿命并增加能耗。因此,应设置合理的滞后区间(hysteresis zone),确保模式切换平稳。对于夏季持续高温或冬季低温高湿等极端工况,则需强化机械制冷的保障能力,并辅以除湿或再热控制,确保送风参数符合卫生与舒适性要求。

从系统层面看,双冷源新风机组的节能效果还依赖于与其他 HVAC 子系统的联动优化。例如,与室内排风热回收装置结合,可进一步提升能量利用效率;与楼宇自控系统(BAS)集成,可实现按需通风(demand-controlled ventilation),根据人员密度动态调节新风量,避免过度通风造成的能源浪费。

综上所述,双冷源新风机组的节能运行并非单一技术的应用,而是多种模式协同、智能控制与系统集成的综合体现。通过科学划分运行工况、优化控制逻辑、强化系统联动,可在保障室内空气品质的前提下,显著降低能耗。未来,随着物联网、人工智能等技术的发展,双冷源系统的运行将更加智能化、精细化,为建筑低碳化发展提供有力支撑。

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