1 引言

    獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)（DedicatedOutdoorAirSystem，DOAS）的概念早在80年代就已在美國出現(xiàn)[1]。在ASHRAEStandard62-1989頒布之后，由于

需要增加一套獨(dú)立的新風(fēng)處理機(jī)組，DOAS系統(tǒng)并沒有被完全接受。但是，在更為嚴(yán)格的ASHRAEStandard62-1999通過之后，如何保證足夠的新

風(fēng)量成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。室內(nèi)空氣品質(zhì)內(nèi)涵也更豐富，除新風(fēng)量要求外，室內(nèi)空氣的安全性也提到了前所未有的高度。傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)在消除

和防止生物性或化學(xué)性污染方面沒有專門的考慮，容易產(chǎn)生一些相關(guān)的問題，如：全空氣系統(tǒng)的回風(fēng)回用容易引發(fā)交叉污染，風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的

凝水盤存在滋生細(xì)菌的可能。另外，美國前些年結(jié)核病發(fā)病率的升高以及2001年9·11之后人們對(duì)生化恐怖襲擊的恐懼，使人們對(duì)室內(nèi)空氣品

質(zhì)更加關(guān)注。尤其是全球性SARS疫情的爆發(fā)，引起人們對(duì)已有空調(diào)系統(tǒng)的疑慮。在此背景下，DOAS系統(tǒng)受到人們極大的關(guān)注。

    2 DOAS系統(tǒng)

    DOAS系統(tǒng)一般包括預(yù)熱盤管、全熱交換器、深度冷卻盤管和顯熱交換器等設(shè)備，如圖1所示[1]。最初提出DOAS是為了解決冷卻吊頂系統(tǒng)表

面結(jié)露的問題。通過深度冷卻后的新風(fēng)含濕量降低許多，送入室內(nèi)后承擔(dān)全部濕負(fù)荷和部分冷負(fù)荷。由于深度冷卻盤管所要求的機(jī)器露點(diǎn)比較

低，DOAS系統(tǒng)也常與冰蓄冷系統(tǒng)結(jié)合使用。另外，由于送風(fēng)溫度比較低，DOAS系統(tǒng)也兼有低溫送風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)。

    在圖1中，預(yù)熱盤管（主要用于冬季）將狀態(tài)1的室外新風(fēng)加熱，防止全熱交換器處出現(xiàn)結(jié)霜現(xiàn)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(diào)節(jié)范圍大。當(dāng)狀態(tài)1和狀態(tài)6的空氣流量相同時(shí)，全熱交換器的效率為85%。當(dāng)室外新風(fēng)

的露點(diǎn)溫度高于設(shè)計(jì)送風(fēng)露點(diǎn)溫度時(shí)，新風(fēng)在深度冷卻盤管處冷卻到所要求的露點(diǎn)溫度，同時(shí)新風(fēng)的濕度降低；當(dāng)室外新風(fēng)的露點(diǎn)溫度低于設(shè)

計(jì)送風(fēng)露點(diǎn)溫度，這一功能段就不再對(duì)新風(fēng)進(jìn)行去濕。顯熱交換器起到再熱的作用。如果房間熱負(fù)荷特別大，允許冷風(fēng)直接吹入，則顯熱交換

器停止轉(zhuǎn)動(dòng)。但多數(shù)情況下都需要有再熱裝置，此時(shí)顯熱交換器轉(zhuǎn)動(dòng)。狀態(tài)5到狀態(tài)6為排風(fēng)。狀態(tài)5的室內(nèi)排風(fēng)與狀態(tài)3的室外新風(fēng)在顯熱交換

器中進(jìn)行熱交換，全熱交換器處依靠排風(fēng)對(duì)新風(fēng)進(jìn)行冷卻去濕（夏季）或加熱（冬季），以達(dá)到熱回收的目的。

    3 送風(fēng)系統(tǒng)形式

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

    3.1 直接送風(fēng)形式

    如圖2所示，DOAS系統(tǒng)直接向空調(diào)房間送風(fēng)，室內(nèi)潛熱負(fù)荷由新風(fēng)負(fù)擔(dān)，顯熱負(fù)荷主要由房間空調(diào)設(shè)備負(fù)擔(dān)[2]。室內(nèi)局部空調(diào)末端在干工

況下工作，有效減少了細(xì)菌滋生的機(jī)會(huì)；而且免除了冷凝水管路，從而簡化了空調(diào)系統(tǒng)。圖中的房間局部空調(diào)末端可以是水源熱泵、冷卻吊頂

或風(fēng)機(jī)盤管等。該系統(tǒng)形式的優(yōu)點(diǎn)是能夠保證房間的新風(fēng)量要求，易于系統(tǒng)的風(fēng)量平衡；其缺點(diǎn)是通風(fēng)與回風(fēng)可能混合不好，室內(nèi)溫度的均勻性可能欠佳
    

圖2  直接送風(fēng)圖                       圖3  間接送風(fēng)

    3.2 間接送風(fēng)形式

    如圖3所示，DOAS系統(tǒng)的送風(fēng)首先進(jìn)入局部空調(diào)末端，與回風(fēng)混合后再送入房間[2]。這種系統(tǒng)形式的優(yōu)點(diǎn)是：末端設(shè)備容量較小，可以節(jié)

省吊頂空間；新風(fēng)與回風(fēng)充分混合，房間的溫度均勻性較好。其缺點(diǎn)是：新風(fēng)系統(tǒng)與空調(diào)末端相互串聯(lián)，只要房間需要通風(fēng)，空調(diào)末端就得運(yùn)

行。

    上述兩種系統(tǒng)形式都將回風(fēng)限定在各自房間內(nèi)部，從而降低了各房間交叉污染的可能性，而且室內(nèi)局部空調(diào)末端在干工況下工作，避免了細(xì)菌滋生。因此，DOAS系統(tǒng)也成為SARS之后人們較多關(guān)注的空調(diào)方式。
4 運(yùn)行工況分析 
                 

圖4  工況分區(qū)圖              圖5  工況分析

   圖4為DOAS系統(tǒng)的全年運(yùn)行工況在焓-濕圖上的分區(qū)圖。圖4、5中各數(shù)字所代表的狀態(tài)說明如下：

    1——室外新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)；

    1’——新風(fēng)預(yù)熱后的狀態(tài)點(diǎn)；

    2——新風(fēng)離開全熱交換器所處的狀態(tài)點(diǎn)；

    3——送風(fēng)狀態(tài)機(jī)器露點(diǎn)；

    4——送風(fēng)參數(shù)點(diǎn)；

    5——室內(nèi)空氣狀態(tài)點(diǎn)；

    6——室內(nèi)空氣等濕降溫后的狀態(tài)點(diǎn)。

    圖4中由3、4、5、6這四個(gè)點(diǎn)將焓-濕圖分成了A、B、C、D四個(gè)區(qū)域。新風(fēng)狀態(tài)1可能位于A、B、C、D四個(gè)區(qū)域的任何位置。

    當(dāng)狀態(tài)1位于A、B（由狀態(tài)3的露點(diǎn)溫度與狀態(tài)6的焓這兩條直線交叉得到）區(qū)域時(shí)，室外新風(fēng)需要冷卻去濕。在顯熱交換器處經(jīng)過再熱后

，達(dá)到狀態(tài)4，送入房間。當(dāng)狀態(tài)1處于C、D（由狀態(tài)3的露點(diǎn)溫度和狀態(tài)4、5的連線交叉得到）區(qū)域時(shí)，應(yīng)該對(duì)新風(fēng)加濕。

    如果狀態(tài)1處于區(qū)域A中，為了回收排風(fēng)狀態(tài)6的冷量，全熱交換器全速運(yùn)轉(zhuǎn)，將新風(fēng)從狀態(tài)1冷卻去濕到狀態(tài)2。在冷卻盤管處，狀態(tài)2的空

氣被處理到狀態(tài)3。再經(jīng)過顯熱交換器到狀態(tài)4，送入房間。

    如果狀態(tài)1處于區(qū)域B中，全熱交換器關(guān)閉，狀態(tài)1、2重合。冷卻盤管將新風(fēng)處理到狀態(tài)3，經(jīng)過顯熱交換器至狀態(tài)4再送入房間。

    如果狀態(tài)1處于區(qū)域C中，可以調(diào)節(jié)全熱交換器，將狀態(tài)1的新風(fēng)處理到狀態(tài)2，狀態(tài)2位于狀態(tài)3、4的連線上。再經(jīng)冷卻盤管將新風(fēng)冷卻到

狀態(tài)4送入房間，此時(shí)顯熱交換器關(guān)閉。區(qū)域C不需要末端再熱或冷卻，狀態(tài)5、6重合。

    如果狀態(tài)1位于區(qū)域D中，新風(fēng)需要預(yù)熱到位于狀態(tài)4、5連線上的狀態(tài)1’。然后在全熱交換器處加熱、加濕，達(dá)到狀態(tài)4，送入房間。

    上述四種運(yùn)行工況匯總結(jié)果見表1。