184蒸發(fā)冷卻與置換通風復合空調系統(tǒng)設計探討

1、蒸發(fā)冷卻與置換通風復合空調系統(tǒng)設計探討西安工程大學 向 瑾 黃 翔 武俊梅摘要： 摘要：介紹了蒸發(fā)冷卻與置換通風復合空調系統(tǒng)，對復合空調系統(tǒng)的設計過程進行了分析，給出了完整的設計方法。通過一具體體育館工程測試，得出垂直溫度梯度隨送風速度的變化關系。結合目前中國國情，給出系統(tǒng)送風速度推薦范圍，為設計人員的初步設計計算提供了參考依據(jù)。關鍵詞： 關鍵詞：蒸發(fā)冷卻；置換通風；系統(tǒng)設計；送風溫度；送風速度0 引言 引言國家“十一五”規(guī)劃提出

2、了節(jié)能降耗和污染減排的規(guī)劃目標，國務院并印發(fā)了《節(jié)能減排綜合性工作方案》 。蒸發(fā)冷卻空調技術是適應這一時代背景的技術，目前，此技術在我國西北地區(qū)，特別是新疆地區(qū)近百個工程中得到了應用[1]。近年來，隨著置換通風技術在我國的不斷研究與發(fā)展，此技術已應用到了很多實際工程中[2~5]，而且越來越受到設計人員和業(yè)主的高度重視。蒸發(fā)冷卻與置換通風復合空調系統(tǒng)在新疆地區(qū)的某些工程中也得到了應用，但根據(jù)筆者調查所知，此部分的設計目前沒有設計規(guī)范可查，

3、設計大多參考國外相關的置換通風設計資料。筆者通過研究[6][7]，提出了蒸發(fā)冷卻與置換通風復合空調系統(tǒng)的設計計算方法，并通過某一實際工程的現(xiàn)場實測，給出了適合中國國情的置換通風送風速度范圍，以供設計人員參考。1 蒸發(fā)冷卻與置換通風復合空調系統(tǒng) 蒸發(fā)冷卻與置換通風復合空調系統(tǒng)置換通風是一種通風效率高，室內空氣品質好的通風方式[8]。從置換通風的原理看，它是利用空氣密度差而形成的。由房間低處送出的冷風低速進入工作區(qū)內，因為密度大而像湖水一樣

4、彌漫了整個房間地板上，遇到室內熱源產生向上的對流氣流，使室內產生垂直的溫度梯度，向上的熱對流將污染物和大部分的照明和圍護結構的冷負荷帶到高處，由排風直接帶走。目前，從置換通風的應用情況看，置換通風系統(tǒng)設有回風裝置，為了獲得比排風溫度低的空氣，一些回風裝置設置在排風口的下端，然而這樣卻改變了真正的置換通風流態(tài)。蒸發(fā)冷卻空調技術是一種節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟和可提高室內空氣品質的冷卻方式[9]。由空氣蒸發(fā)冷卻器與空氣輸送及分配系統(tǒng)所構成的蒸發(fā)冷卻空

5、調系統(tǒng)，實際上也是一種直流式（全新風）空調系統(tǒng)。所以，將置換通風與蒸發(fā)冷卻結合起來使用，不僅可以保證置換通風流態(tài)，還可以節(jié)約能源，提高室內空氣品質。2 空調系統(tǒng)設計方案 空調系統(tǒng)設計方案如圖 1 所示，由于西北地區(qū)獨特的氣候特點，室外空氣參數(shù)在室內設計參數(shù)的左上部。在與置換通風結合時，蒸發(fā)冷卻新風機組可以將室外空氣處理到置換通風系統(tǒng)下所要求的送風溫度。置換通風的送風溫差一般為 4~6℃[8]。圖 1 中 O1 為最小送風狀態(tài)點，O2 為

6、最大送風狀態(tài)點。當室外空氣狀態(tài)點落在 W1 和 W2 之間時，可直接選用一級蒸發(fā)冷卻，將空氣等焓降溫即可滿足要求；當室外狀態(tài)天落在 W1 以上時，則需選用二級蒸發(fā)冷卻，先上部區(qū) ＞Hr 50%照明負荷，頂板和外墻負荷，太陽輻射熱 QS應注意，在計算人員停留區(qū)余熱量時，不計入人體潛熱，因為置換通風中促成溫度分層的因素是顯熱，人員呼出的水蒸氣可由向上的熱氣流帶走。3.4 確定送風量 確定送風量根據(jù)公式 ，得 ) ( 1 . 0 1 . 1

7、t t L c Q p Z ? ? ?（2） ) ( 1 . 0 1 . 1 t t cQ LpZ ? ? ?式中：L 為送風量（m3/s） ；ρ 為空氣密度（kg/m3） ；cp 為空氣比定壓熱容（kJ/（kg·℃） ） ； t1.1－t0.1 為人體坐姿時頭與足之間的溫差（℃） ，ISO 7730 給出的置換通風下舒適指標為溫度梯度≤2℃/m。注意，當公式（2）用于類建筑時，分母中 t1.1－t0.1 的值應為設定的房間內

8、溫度梯度乘以人員停留區(qū)的高度。3.5 確定送風溫度 確定送風溫度（1）平面式辦公室、教室等類建筑置換通風的一大特點就是出現(xiàn)溫度分層現(xiàn)象，溫度梯度由三部分組成，即出風后地表層的溫升△t0.1= t0.1－ts；工作區(qū)溫度梯度△t1.1= t1.1－t0.1；室內上部溫升△tp= tp－t1.1。室內送排風溫差△t= tp－ts，該值表示送風吸收室內全部的熱量。根據(jù)停留區(qū)溫升系數(shù)計算公式和地面區(qū)溫升系數(shù)計算公式，則可確定送風溫度 ts：（3

9、） 1 . 1 1 . 1 ) 1 ( t ck t ts ? ? ? ?式中：c 為停留區(qū)溫升系數(shù)，計算公式為（4）s p t tt ttt c ?? ? ?? ? 1 . 0 1 . 1 1 . 1k 為地面區(qū)溫升系數(shù)，計算公式為（5）s ps t tt ttt k ?? ? ?? ? 1 . 0 1 . 0停留區(qū)溫升系數(shù) c 也可根據(jù)房間用途確定。表 2 列出了各種房間的 c 值[11]。地面區(qū)溫升系數(shù) k 也可根據(jù)房間用途及單位

10、面積送風確定。表 3 列出了各種房間 k 值[11]。表 2 各種房間工作區(qū)溫升比 各種房間工作區(qū)溫升比工作區(qū)溫升比例c=△t1.1/△t地表面部分冷負荷比例（Q1.1/Qt）/ % 房間用途0.16 0～20 天棚附近有照明、博物館、攝影棚0.25 20～60 辦公室0.33 60～100 置換誘導場合0.4 60～100 高負荷辦公室、冷卻頂棚、會議室表 3 地表面空氣層溫升比 地表面空氣層溫升比地面層溫升比例 k=△t0.1/△t