空调大温差研究_2_空调大温差送风系统设计方法

　　　暖通空调HVAC?63?

　　技术交流园地

　　空调大温差研究(2):

　　空调大温差送风系统设计方法

　　湖南大学　殷　平☆

　　提要

　　　提出用定露点法计算常规空调大温差系统,逐项介绍了设计步骤;认为定露点法不

　　但可以较准确地控制室内设计参数,掌握室内实际空气状态,而且可以利用计算机,使大温差送风的设计计算更加简捷、直观。强调采用定露点法计算时,单个系统不宜过大,热湿比不同的房间宜采用不同的空调系统,空调机组风量或风压较大时,宜采用风机压出式布置。

　　关键词　大温差送风　空调系统　定露点　设计方法

　　Researchoflargetemperaturediffencinoning(2):Thedesignmethodofaltratce

　　irongeByYinPing★

　　Abstract　Givesaconstantapparatusdewpointmethodforcalculatingtheconventionalairconditioningsystemwithalargesupplyairtemperaturedifferenceandexplainseachstepoftheprocedure.Statesthatusingtheconstantapparatusdewpointmethod,notonlycantheindoordesignconditionsandactualindoorairconditionsbemoreaccuratelycontrolled,butalsoacomputercanbeusedtomakedesignoftheairconditioningsystemwithlargesupplyairtemperaturedifferencesimpler,quickerandclearer.Emphasisesthatwhenusingthismethod,thesizeofeachofthesystemshouldnotbetoolarge,anddifferentairconditioningsystemsshouldbeadoptedinroomswithdifferentanglescale;fortheunitsoflargerairfloworhigherairpressure,fanblow2througharrangementisrecommended.

　　Keywords　largesupplyairtemperature,airconditioningsystem,constantdewpoint,designmethod★HunanUniversity,China

　　0　引言

　　[1]

　　(GBJ19-87)第《采暖通风与空气调节设计规范》

　　5.4.7条对空调系统的送风温差进行了规定,该规范的条文说明[2]对此有以下说明:空调系统的夏季送风温差,对室内温湿度效果有一定影响,是决定空调系统经济性的主要因素之一。

　　文献[1]规定:舒适性空气调节系统的夏季送风温差,当送风高度小于或等于5m时,不宜大于10℃,送风高度大于5m时,不宜大于15℃。文献[2]指出:条文中给出的舒适性空气调节的送风温差是参照室温允许波动范围大于1.0℃的工艺性空调的送风温差,并考虑房间高度等因素制定的。

　　事实上,在国外,对舒适性空调的送风温差一直遵循这

　　样一个原则:如果空调房间内空气分布没有困难的话,所选择的送风温度应尽可能低[3]。低温送风技术和空调大温差送风技术的推广

　　,更使得传统的送风温差范围大大扩展。为解决空调大温差送风,尤其是低温送风可能造成的不利影响,近年来,相关的试验和研究有了令人瞩目的进展,送风方式已经不再成为送风温差的制约条件,在舒适性空调中,送风温差不再受到限制。但对于常规舒适性空调系统

　　☆殷平,男,1944年3月生,大学,教授410012湖南省长沙市湖南大学

　　(0)13902250756

　　E2mail:yinping@http://www.wendangwang.com收稿日期:2000-02-04

　　稿件修回日期:2000-04-07

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　　2000年第30卷第5期?64?技术交流园地　

　　来说,由于通常无再热和自动控制,要满足文献[1]第5.4.7

　　条规定往往是困难的。

　　(JG以《办公建筑设计规范》J67-89)规定的一般办公

　　室为例,当室内设计参数为干球温度26℃、相对湿度55%,热湿比为10000～30000kJ/kg时,夏季送风温差为

　　(JG12～9.5℃;以《商店建筑设计规范》J48-88)规定的

　　商店为例,当室内设计参数为干球温度26℃、相对湿度65%,热湿比为5000～10000kJ/kg时,夏季送风温差为16～8℃。

　　要同时满足夏季送风温差和室内设计参数的规定,对室内热湿比较小的房间往往无法做到。

　　另一方面,由于舒适性空调一般不带自动控制,因此实际的室内参数往往由空调机组的机器露点决定。仍以现代化办公室为例,当室内热湿比为20000kJ/kg,室内设计干球温度为26℃,相对湿度为55%,如果不考虑风机和风管温升,送风状态点(机器露点)的干球温度为16℃,如果采用全空气系统,按标准新风量,即使空调机组采用4排表冷器,机器露点将低于16℃,送风温差将大于10℃;如采用6排表冷器,送风量不变,室内温度将明显低于设计状态点,送风温差也将大大高于10℃。

　　综上所述,,1　设计步骤

　　在说明大温差送风设计方法之前,先看一看上海某超高层大厦变风量空调系统的空气处理过程,如图1所示。

　　表1给出了该大厦空气处理状态点参数。该工程采用的是典型的大温差送风方式[4]。

　　由图1可以看到,以下几种设计手法是可供参考的:①采用了常规空调系统中很低的机器露点

　　图1　上海某大厦空气———8.9℃/8.9℃,处理过程示意图当冷水温度为7℃/

　　以上设计手法与笔者提出的定露点法有很多相似之

　　处[5]。所谓定露点法,就是空调机组采用8～10排表冷器,预先设定机器露点,过该机器露点作热湿比线,与要求的室内干球温度线相交,确定可以达到的室内相对湿度。下面详细说明设计步骤。1.1　室内干球温度和空调负荷的确定

　　常规空调大温差系统(以下简称大温差系统)的室内干球温度可以参照有关设计规范和标准确定,与常规空调普通温差系统相同。由于大温差系统采用定机器露点法设计,室内相对湿度需要根据空调机组可以达到的机器露点和风机、风道温升确定。

　　室内干球温度确定后,由于室内空调负荷与房间干球温度有关,因此可以先采用空调负荷估算法确定室内空调负荷和室内散湿量,并确定房间热湿比(必须注意,一般空调负荷估算值已包括新风负荷,因此在确定房间热湿比时,应该从热负荷中扣除新风负荷)。1.2　假设机器露点

　　,受建筑物室,尤其是新风。2)几种典型建筑的空(tWS=28.7℃

　　调大温差系统空调机组的机器露点。

　　表2　空调送风大温差系统机器露点

　　办公室

　　热湿比/kJ/kg

　　室内干球温度/℃单位面积人数/人/m2新风量/m3/(h?人)不同表冷器排数下　机器露点/℃

　　8排10排12排

　　23800260.130

　　电子工厂

　　8550260.3330

　　商场

　　6085240.58.5

　　9.3(9.13)8.5(8.33)7.9(7.72)

　　10(9.9)9.2(9.05)8.3(8.2)

　　9.5(9.4)8.7(8.6)8.0(7.92)

　　　注:括号内的数字为湿球温度。

　　1.3　确定风机和风道温升

　　机器露点确定以后,需要预先估算风机温升和管道温升。如果采用压出式空调机组,在确定房间送风量时可不考虑风机温升;如果采用吸入式空调机组,则需要预先估算

　　风机温升。

　　表1　上海某大厦空气处理状态点参数在常规空调系统设计中,风机

　　CCABDLFNW12和管道温升一般处理方法是:或不

　　新风机组照明温一次回风空调机组风空调机组管道温二次回风室内室外

　　考虑,或简单假定为1～1.5℃。大机器露点　升后混合点　机温升后机器露点　升后　混合点

　　温差系统风机和管道温升计算方法t干/℃16.924.923.125.08.99.412.023.934.0

　　与常规空调系统相同,风机温升可t湿/℃16.915.

　　215.816.68.99.110.115.028.2

　　用下式确定:

　　12℃时,至少要性能优良的8排表冷器才能达到这一机器

　　η露点,低机器露点才有可能加大送风温差;②室内空气计Δt=(1)

　　ρηcp1η2

　　算参数为干球温度23.9℃,相对湿度38%,营造了一个更

　　Δt—式中　——通风机温升,℃;

　　加舒适、更加卫生的室内环境;③采用了压出式送风空调

　　p———风机全压,Pa;

　　机组,由于空调机组的风机温升高达1.9℃,如果采用国内

　　ρ———空气密度,kg/m3;

　　传统的吸入式空调机组,则送风量将增加11%;④为防止

　　);cp———空气定压比热容,一般取1.01kJ/(kg?℃

　　送风口凝露和变风量后房间送风量不足,采用了二次回风

　　η——风机的全压效率,国产后向机翼型离心风机1—

　　系统。

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　　可取0.85,国产前向离心风机可取0.72;

　　η　——电动机的效率,国产电动机可取0.8;2—η——电动机安装位置修正系数,当电动机在气流3—

　　内时η3=1,当电动机在气流外时,η3=η2。

　　常规空调系统计算风机温升时,空气密度一般取1.2kg/m3。如果采用吸入式空调机组,可根据风道系统的大小假设空调系统所需全压,按文献[6]表3-15假设风机温升。风管温升计算式可通过热平衡获得

　　Q=UZL

　　ta-2

　　(2)(3)(4)(5)

　　Q=cpG(tl-te)

　　ΔtD=

　　y=

　　2t-2ty+1ZLU

　　ΔtD为风管温升,℃;G为送风量,kg/s;te为进入风式中　

　　管的空气初温,℃;tl为离开风管的空气终温,℃;U为风管的总传热系数,W/(m2?K);Z为风管的外周长,m;L为风管的长度,m;ta为风管外的空气温度,℃。

　　)表3=(?℃)、温层厚度δ=0.,tata)每10m4。37℃1.4　大温差系统的焓湿图分析亦十分重要,房间实际可以达到的相对湿度、空调系统的送风量和设备负荷必须通过焓湿图分析才能确定。

　　首先根据计算得到的房间空调冷负荷Q和湿负荷W,确定房间热湿比:

　　ε=

　　=WNdN-dL

　　(6)

　　根据表1机器露点和预先假设的温升确定送风状态

　　点,过送风状态点作房间热湿比线,交室内设计干球温度线,即为室内状态点。机器露点和预先假设的温升确定后,也可以利用以下公式计算室内其他设计参数[7]:

　　(7)hN=1.01tN+dN(2500+1.84tN)

　　2345

　　pNB=A0+A1tN+A2tN+A3tN+A4tN+A5tN(8)

　　dN=

　　εε-2500-1.84tN0.622pNB-1.84tN

　　(9)(10)

　　φN=

　　ε为房间热湿比,kJ/kg;QN为房间冷负荷,kW;式中　

　　WN为房间湿负荷,kg/s;t为干球温度,℃;d为含湿量,kg/kg;h为焓,kJ/kg;φ为相对湿度;pNB为室内空气饱和水蒸气压力,kPa;A0～A5为系数;B为大气压力,kPa。下角标:N为室内;W为室外;L为机器露点。

　　在进行空调系统设计时,什么时候采用一次回风,什么时候采用二次回风,主要遵循两条原则:①风口表面不会凝露。如果送风温度低于室温2℃(金属风口)或低于室温4℃

　　(木风口),就需要采用二次回风。②如果计算所得单位面积送风量小于表5规定的房间最小送风量,则需要采用二次回风。

　　表4　方形风管和矩形风管修正系数

　　风管高宽比

　　修正系数　

　　1∶10.89

　　1∶21.07

　　1∶31.15

　　1∶41.25

　　1∶51.35

　　1∶61.43

　　1∶71.50

　　表5　最小送风量[5]

　　建筑物

　　办公室会议室商　场教　室

　　单位面积人数最小送风量

　　2320.10.50.30.5

　　2.525.764.326.48

　　一次回风系统:

　　GⅠ=

　　QhN-hL

　　(11)

　　二次回风系统:

　　GⅡ=

　　hN-hc

　　2

　　(12)

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