連載· 22|《變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)》——4.4 送風(fēng)溫度和送風(fēng)量設(shè)計(jì)
2017-11-24
4.4送風(fēng)溫度和送風(fēng)量設(shè)計(jì)
4.4.2 風(fēng)機(jī)和管道溫升
1. 風(fēng)機(jī)和管道溫升計(jì)算必要性分析
由于低溫送風(fēng)管內(nèi)外空氣溫差大，風(fēng)管溫升明顯，溫升對(duì)送風(fēng)量的確定影響很大， 因此低溫送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)在計(jì)算送風(fēng)量時(shí)必須計(jì)算風(fēng)機(jī)溫升和風(fēng)管溫升。因此，確定低溫 送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)量，其中一個(gè)關(guān)鍵的因素是風(fēng)機(jī)和風(fēng)管的溫升，該溫升在低溫送風(fēng)系統(tǒng) 中不能忽略，這是與常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)不同之處，示意圖如圖 4-1 所示。
圖4-1 低溫送風(fēng)系統(tǒng)工作原理圖
而確定風(fēng)機(jī)和風(fēng)管的溫升又與房間送風(fēng)量相關(guān)，形成了一個(gè)“循環(huán)”，其計(jì)算過(guò)程可以采用先假設(shè)后逼近的方法處理，如圖 4-2 所示。
圖4-2 送風(fēng)量計(jì)算流程圖
先假設(shè)風(fēng)機(jī)與風(fēng)管的溫升 Δt1（風(fēng)機(jī)與風(fēng)管溫升之和），通過(guò)焓濕圖分析，計(jì)算出該 溫升條件下的送風(fēng)量，在此風(fēng)量下，對(duì)風(fēng)機(jī)、風(fēng)管及保溫材料進(jìn)行設(shè)置，然后計(jì)算此時(shí) 出風(fēng)機(jī)與風(fēng)管的溫升 Δt2，與 Δt1 進(jìn)行比較，如果 |Δt2-Δt1| ≤ 0.05，則此時(shí)的送風(fēng)量為 房間所需要的風(fēng)量；否則以 Δt2 為新的溫升重復(fù)計(jì)算送風(fēng)量，直到 |Δt2-Δt1| ≤ 0.05。
在常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，風(fēng)機(jī)和風(fēng)管溫升的一般處理方法是：或不考慮，或簡(jiǎn)單假 定為 ~1℃。但在低溫送風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一是由于管內(nèi)外空氣溫差明顯高于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)， 風(fēng)管溫升明顯；二是送風(fēng)焓差大，溫升對(duì)送風(fēng)量的確定影響很大。因此低溫送風(fēng)系統(tǒng)中， 必須計(jì)算風(fēng)機(jī)與風(fēng)管的溫升。
2. 風(fēng)機(jī)的溫升
風(fēng)機(jī)的產(chǎn)熱量是一項(xiàng)大的冷負(fù)荷，如果送風(fēng)機(jī)在冷卻盤管的下游，即在抽吸式 配置中，風(fēng)機(jī)的產(chǎn)熱量提高了送風(fēng)溫度，需要增加送風(fēng)量來(lái)滿足給定的房間負(fù)荷的 要求，如果風(fēng)機(jī)是在冷卻盤管的上游，即在吹壓式配置中，風(fēng)機(jī)的產(chǎn)熱量直接被盤 管所吸收。無(wú)論是哪種情況，風(fēng)機(jī)的產(chǎn)熱量要加到冷卻盤管負(fù)荷中。風(fēng)機(jī)的溫升可 以用下式確定
式中 Δt ——風(fēng)機(jī)溫升，℃；
P ——風(fēng)機(jī)全壓，Pa；
r ——空氣密度，kg/m3；
Cp ——空氣比熱容，一般取 1010J/（kg·℃）；
h 1 ——風(fēng)機(jī)的全壓效率，國(guó)產(chǎn)后向機(jī)翼型離心風(fēng)機(jī)的全壓效率可取 0.8，國(guó)產(chǎn)前 向離心風(fēng)機(jī)的全壓效率可取 0.7；
h 2 ——電動(dòng)機(jī)的效率，國(guó)產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的效率可取 0.8；
h 3 ——電動(dòng)機(jī)安裝位置修正系數(shù)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在氣流內(nèi)時(shí) h 3=1，當(dāng)電動(dòng)機(jī)在氣流外時(shí)，h 3=h 2。
電動(dòng)機(jī)的效率見(jiàn)表 4-5。空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)散熱引起的空氣溫升見(jiàn)表 4-6 和表 4-7。的溫
表4-5 電動(dòng)機(jī)效率
表4-6 送風(fēng)機(jī)溫升（℃）（電動(dòng)機(jī)設(shè)置在空調(diào)機(jī)外的場(chǎng)合）
表4-7 送風(fēng)機(jī)溫升（℃）（電動(dòng)機(jī)設(shè)置在空調(diào)機(jī)內(nèi)的場(chǎng)合）
3. 風(fēng)管的溫升
風(fēng)管得熱取決于風(fēng)管內(nèi)空氣與周圍空氣之間的溫差，取決于風(fēng)管表面積，也取決于總傳熱系數(shù)，即 U 系數(shù)。低溫送風(fēng)系統(tǒng)的風(fēng)管表面積一般比常規(guī)小 15%~40%，但其風(fēng) 管壁面的兩側(cè)的溫差卻可能比常規(guī)系統(tǒng)大 40%~70%。在相等的保冷水平下，給定低溫 送風(fēng)系統(tǒng)的得熱，可以在從小于常規(guī)設(shè)計(jì) 15% 到大于常規(guī)設(shè)計(jì) 40% 的范圍內(nèi)變化。風(fēng) 管的傳熱系數(shù)取決于保冷材料的類型、密度與厚度。風(fēng)管溫升計(jì)算式
式中G ——送風(fēng)量，kg/s；
te ——進(jìn)入風(fēng)管的空氣初溫，℃；
U ——風(fēng)管的總傳熱系數(shù)，W/（m2·K）；
P ——風(fēng)管的外周長(zhǎng)，m；
L ——風(fēng)管的長(zhǎng)度，m；
ta ——風(fēng)管外的空氣溫度，℃。
機(jī)和管道溫
4.送風(fēng)量
房間送風(fēng)量是風(fēng)機(jī)、風(fēng)管、表冷器、 末端裝置等設(shè)備設(shè)計(jì)選擇的依據(jù)，在送風(fēng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中尤為重要。
焓濕圖分析。焓濕圖分析在低溫送風(fēng) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)中十分重要，房間實(shí)際可以達(dá)到 的相對(duì)濕度、空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量和設(shè)備負(fù) 荷必須通過(guò)焓濕圖分析才能確定。目前國(guó)內(nèi)在進(jìn)行舒適性空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，大部分都不進(jìn)行焓濕圖分析，一般都是先采用空調(diào)冷 負(fù)荷設(shè)計(jì)指標(biāo)確定房間的空調(diào)負(fù)荷，并根據(jù)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)確定新風(fēng)量，然后根據(jù)該負(fù)荷和新風(fēng)量選擇空調(diào)機(jī)組或新風(fēng)機(jī)組，并且讓 空調(diào)設(shè)備的冷量大于空調(diào)負(fù)荷，安全系數(shù)的取值因人而異。由于安全系數(shù)一般取值偏大， 所以采用這種設(shè)計(jì)方法一般均不會(huì)有什么大問(wèn)題，然而采用這種設(shè)計(jì)方法由于只考慮了室內(nèi)干球溫度是否達(dá)到要求，而對(duì)室內(nèi)濕度、區(qū)域溫差等就無(wú)法考慮了。如果將這種不正確的空調(diào)設(shè)計(jì)方法用于低溫送風(fēng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)有可能完全失敗。
圖 4-3 低溫送風(fēng)過(guò)程焓濕圖分析
低溫送風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)過(guò)程焓濕變化如圖 4-3 所示。
圖 4-3 中表示的空調(diào)過(guò)程如下：
n 一次混合 表冷去濕 風(fēng)機(jī)及管道溫升 n 末端二次混合 e 線
