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再探空调设计中的一些问题


以前我对于空调设计中富余冷量和热量的想法是错误的,因为这个能让人快速直观的感受到空调效果的富余量实际上是很小的。

这个问题,我们再来讨论一次。

仍然用上次的那个算例,无人空房间,等湿变化。冬季工况

基本思路:首先假设房间与外界不发生热交换,则室内最终的温度应该趋近于锅炉的送水温度。温度恒定的意义就是已经建立的热平衡,短时间内,室内温度恒定为18度,设为该房间的热平衡点。此刻风机盘管输送进来的热量就是维持建筑对外换热时损失掉的热量。而初始温度到稳定态温度,其间的温升就应该是空调送风富裕热量累积产生的效果。那么假定,在一小时内,即达到所需要的温度。测试的房间没有人员设备,没有新风,含湿量为定值,此过程为等湿过程,热湿比线趋近于无穷大,为平行于Y轴的直线。送风点O,房间初始温度M,房间终态温度N,应在此直线上。

计算过程:

以一平方办公室为例,末端用FP-85,房间尺寸为5.7X4.2X3.2(进来过道部分不计算在内)

M:室内初始温度为7度,d=5.8g/kg(93%),i=21.64kj/kg

N:室内终态温度为18度,d=5.8g/kg(45%),i=32.87kj/kg

O:室内送风温度为34度,d=5.8g/kg(17.6%),i=49.2kj/kg

风盘的送风量取G=600m3/h,即0.2kg/s

如前所述,假设18度即建立热平衡温度,则可知建筑与外界换热的热量为:G(io-iN)

即0.2X(49.2-32.87)=3.26Kw(3260w)

如要在1h内达到设计的温度,房间内未加热的空气量为5.7X4.2X3.2即76.6m3/h(0.026kg/s)在开机的头一个小时内,需向室内输送的多余的热量为:

G(iN-iM)即0.026X(32.87-21.64)=0.29Kw(292w)

应此风机盘管在开机的头一个小时内应立即向房间内输送的热量为:

0.292 3.62=3.912KW(3912w)

由此来看,风机盘管向室内输送到热量只要比建筑散热量略大,从热量输入的量来说,就足够使房间取得良好的效果。而实际上却没有。

应该说只要送风温差和送风量能够保证,则输入室内热量或者冷量是足够的,但却不一定能够取得较好的空调效果,那问题会不会是出在气流组织上?

那我们来看看侧送风的计算,算个夏季风看看有什么发现。计算方法参看《空气调节》(中国工业建筑出版社)公式打不出来,没有公式编辑器。

房间条件同上,尺寸为5.7X4.2X3.2

1.选用可调双层百页m1=3.4,n1=2.4,风口尺寸为800X120,有效面积0.8。则F0=0.0768m2

2.射流长度x=5.7-0.5 (3.2-2-0.1)=6.3m

3.只有一个风口,Fn=4.2x3.2=13.44m2

4.修正:x-=1.2,查表5-13,射流受限(集中射流)K=0.96

不考虑重合影响且不属于垂直射流,不考虑其他修正

5.Ux/U0=0.145

设Ux=2Uh,取0.5m/s

则U0=3.448m/s

L=0.0768X3.45X3600=953m3/h

由此可见,FP85无法提供足够的风量,即贴附射流不能到达房间后部,将很快转变为下降气流。

而房间的空调部分面积为24平方,按含新风的估算,150w/m2,房间内的空调负荷3600w。即按负荷选取末端设备时,可考虑采用FP-68,或者FP-85。如果踢开新风,按谐波反应法计算,则该房间甚至可以考虑选用FP51,然而,风量根本就达不到气流组织的要求,除非选用其他形式的风口,或者采用其它形式的气流组织方式。

再选取另一房间8.3X8.3X3.2进行计算,发现,如此宽的房间即便采用FP170也不能满足气流组织要求,应考虑设置两个风机盘管或采用其他送风形式。

在《空气调节》P165页对于送风口的特性参数做了一些描述,在送热风时,应采用M1大于等于4.5的风口,即衰减率非常低的单层百叶或者直喷或者收缩风口。这个应该引起注意…


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