外氣冷卻計算器(焓值控制判定)
判斷此刻多引外氣冷卻是否划算。由外氣、回風、盤管出口目標狀態和送風量,求最小外氣、外氣 100 %、調節外氣比例三種運轉的盤管負荷,並並列列出焓差、乾球溫差、固定乾球三種控制的判定。
原理與公式
外氣冷卻(節能器)是在外氣比回風「涼」時開大外氣風門、減少盤管負荷的運轉方式。盤管要去除的熱是焓差,所以外氣焓低於回風焓時多引外氣有利。混合時焓和含濕量按乾空氣質量線性混合。
| 項目 | 公式 | 說明、依據 |
|---|---|---|
| 乾空氣質量流量 | ṁ = V / v_SA | V 為送風量,v_SA 為盤管出口目標狀態比容(式 28)。三種運轉用同一 ṁ |
| 混合點 | h_M = (1 − x)·h_RA + x·h_OA, W_M = (1 − x)·W_RA + x·W_OA | x = 外氣比例(乾空氣質量)。絕熱混合:焓與含濕量按質量比混合 |
| 盤管負荷 | Q = ṁ · (h_in − h(t_SA, min(W_in, W_SA))) | 盤管不加濕:入口比目標乾時出口含濕量 = 入口(僅顯熱冷卻)。為負取 0(需加熱) |
| 調節外氣比例 (C) | t_M(x_C) = t_SA, x_min ≤ x_C ≤ 1 | 外氣比送風目標冷時,使混合乾球等於送風乾球的外氣比例(布倫特法)。含濕量不高於目標時盤管負荷為 0 |
| 判定(ASHRAE 90.1 高溫切斷) | (h_OA ≤ h_RA, t_OA ≤ t_limit) · t_OA ≤ t_RA · t_OA ≤ t_limit | 焓差 · 乾球溫差 · 固定乾球。外氣超過基準即停止外氣冷卻,回到最小外氣 |
三種方式比較
只看乾球的方式感測器簡單,但在梅雨季這種乾球低卻潮濕的外氣下,可能引入外氣反而增加盤管負荷。ASHRAE 90.1 依氣候區以表格規定可用方式與上限值(下表數值僅供參考)。
| 方式 | 引入外氣條件 | 潮濕外氣(例 24 °C · 90 %) | 所需感測器 |
|---|---|---|---|
| 焓差 + 固定乾球上限 | h_OA ≤ h_RA, t_OA ≤ t_limit | 關(計入潛熱) | 外氣、回風溫濕度各 1(濕度感測器需校正) |
| 乾球溫差控制 | t_OA ≤ t_RA | 開(可能帶入濕氣,增加負荷) | 外氣、回風溫度各 1 |
| 固定乾球 | t_OA ≤ t_limit | 低於上限即開(不看濕度) | 外氣溫度 1(依氣候區上限,例 24 · 21 · 18 °C) |
範例:梅雨季潮濕外氣
外氣 24 °C · 90 %,回風 26 °C · 50 %,盤管出口目標 14 °C · 90 %,送風 10,000 CMH,最小外氣 20 %,固定乾球上限 24 °C,101.325 kPa。下列兩張表由本頁計算器的同一函數算出。
| 方式 | 外氣 | 依據 |
|---|---|---|
| 焓差 + 固定乾球上限 | 關(最小外氣) | h_OA 67.27 > h_RA 52.91 kJ/kg(DA) · t_OA 24.0 ≤ 24.0 °C |
| 乾球溫差控制 | 開(引入外氣) | t_OA 24.0 ≤ t_RA 26.0 °C |
| 固定乾球 | 開(引入外氣) | t_OA 24.0 ≤ 24.0 °C |
| 運轉 | 外氣比例 % | 盤管入口 °C · kJ/kg | 盤管負荷 kW | RT | kcal/h |
|---|---|---|---|---|---|
| (A) 最小外氣 | 20.0 | 25.6 · 55.78 | 64.17 | 18.24 | 55,172 |
| (B) 外氣 100 % | 100.0 | 24.0 · 67.27 | 102.82 | 29.23 | 88,408 |
| (C) 調節外氣比例 | 不適用:外氣比送風目標暖,僅靠混合無法達到送風溫度。 | ||||
兩種乾球方式都判「開」,焓值控制判「關」。實際外氣 100 % 時盤管負荷 102.82 kW,比最小外氣 64.17 kW 大 38.65 kW。潮濕天只看乾球引外氣反而吃虧。
限制
只比較某一時刻的狀態。不計算逐時或全年節能量,不推薦控制器設定值(切換溫度、遲滯),不含風機、風門、排風機耗能,也不考慮盤管旁通與熱回收。
盤管出口乾球固定為目標值,含濕量取入口與目標中較低者。實際盤管出口狀態隨負荷變化,外氣乾燥時室內濕度下降,回風狀態也會改變。
濕度感測器誤差會大幅改變焓值判定。外氣與回風焓差只有幾 kJ/kg 時,選哪種差別都不大。
調節外氣比例(C)僅靠混合達到送風乾球,不含再熱。外氣潮濕需要除濕時只顯示盤管負荷(潛熱部分),不計算過冷後再熱的負荷。
出處
- ASHRAE Standard 90.1 6.5.1 節能器高溫切斷(high-limit shutoff):各版本允許的方式與氣候區設定不同,建議核對所採用版本原文
- ASHRAE Handbook Fundamentals 2017 (SI) 第 1 章 Psychrometrics:焓(式 32)、比容(式 28)、絕熱混合
常見問題
什麼時候該用外氣冷卻?
需要冷卻且外氣焓低於回風(從室內回來的空氣)時。盤管去除的熱是「入口焓 − 送風焓」,混入越多低焓外氣,入口焓越低。若外氣比送風目標還冷,只調外氣比例就能讓盤管幾乎休息。
乾球控制與焓值控制有何不同?
乾球控制只看溫度,焓值控制還計入濕氣(潛熱)。梅雨季 24 °C · 90 % 的外氣比 26 °C · 50 % 的室內溫度低,但焓高約 14 kJ/kg,乾球控制會引入外氣,焓值控制則阻止。如本頁範例,那天引入外氣反而使盤管負荷增加。
固定乾球上限設多少 °C?
ASHRAE 90.1 依氣候區以表格規定上限:乾燥氣候約 24 °C(75 °F),潮濕氣候約 18~21 °C(65~70 °F),越潮濕越低。本工具預設 24 °C 僅供參考,設計與運轉請查所採用版本的表。潮濕地區用焓差控制較穩妥。
最後更新 2026-10-19。