184蒸發(fā)冷卻與置換通風(fēng)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計探討

1、蒸發(fā)冷卻與置換通風(fēng)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計探討西安工程大學(xué) 向 瑾 黃 翔 武俊梅摘要： 摘要：介紹了蒸發(fā)冷卻與置換通風(fēng)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)，對復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計過程進行了分析，給出了完整的設(shè)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(fēng)速度的變化關(guān)系。結(jié)合目前中國國情，給出系統(tǒng)送風(fēng)速度推薦范圍，為設(shè)計人員的初步設(shè)計計算提供了參考依據(jù)。關(guān)鍵詞： 關(guān)鍵詞：蒸發(fā)冷卻；置換通風(fēng)；系統(tǒng)設(shè)計；送風(fēng)溫度；送風(fēng)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(biāo)，國務(wù)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(diào)技術(shù)是適應(yīng)這一時代背景的技術(shù)，目前，此技術(shù)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(yīng)用[1]。近年來，隨著置換通風(fēng)技術(shù)在我國的不斷研究與發(fā)展，此技術(shù)已應(yīng)用到了很多實際工程中[2~5]，而且越來越受到設(shè)計人員和業(yè)主的高度重視。蒸發(fā)冷卻與置換通風(fēng)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)在新疆地區(qū)的某些工程中也得到了應(yīng)用，但根據(jù)筆者調(diào)查所知，此部分的設(shè)計目前沒有設(shè)計規(guī)范可查，

3、設(shè)計大多參考國外相關(guān)的置換通風(fēng)設(shè)計資料。筆者通過研究[6][7]，提出了蒸發(fā)冷卻與置換通風(fēng)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)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(fēng)送風(fēng)速度范圍，以供設(shè)計人員參考。1 蒸發(fā)冷卻與置換通風(fēng)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng) 蒸發(fā)冷卻與置換通風(fēng)復(fù)合空調(diào)系統(tǒng)置換通風(fēng)是一種通風(fēng)效率高，室內(nèi)空氣品質(zhì)好的通風(fēng)方式[8]。從置換通風(fēng)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(fēng)低速進入工作區(qū)內(nèi)，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(nèi)熱源產(chǎn)生向上的對流氣流，使室內(nèi)產(chǎn)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(jié)構(gòu)的冷負(fù)荷帶到高處，由排風(fēng)直接帶走。目前，從置換通風(fēng)的應(yīng)用情況看，置換通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)有回風(fēng)裝置，為了獲得比排風(fēng)溫度低的空氣，一些回風(fēng)裝置設(shè)置在排風(fēng)口的下端，然而這樣卻改變了真正的置換通風(fēng)流態(tài)。蒸發(fā)冷卻空調(diào)技術(shù)是一種節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟和可提高室內(nèi)空氣品質(zhì)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(gòu)成的蒸發(fā)冷卻空

5、調(diào)系統(tǒng)，實際上也是一種直流式（全新風(fēng)）空調(diào)系統(tǒng)。所以，將置換通風(fēng)與蒸發(fā)冷卻結(jié)合起來使用，不僅可以保證置換通風(fēng)流態(tài)，還可以節(jié)約能源，提高室內(nèi)空氣品質(zhì)。2 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計方案 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)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(nèi)設(shè)計參數(shù)的左上部。在與置換通風(fēng)結(jié)合時，蒸發(fā)冷卻新風(fēng)機組可以將室外空氣處理到置換通風(fēng)系統(tǒng)下所要求的送風(fēng)溫度。置換通風(fēng)的送風(fēng)溫差一般為 4~6℃[8]。圖 1 中 O1 為最小送風(fēng)狀態(tài)點，O2 為

6、最大送風(fēng)狀態(tài)點。當(dāng)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(dāng)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(fù)荷，頂板和外墻負(fù)荷，太陽輻射熱 QS應(yīng)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(fēng)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(fēng)量 確定送風(fēng)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(fēng)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(fēng)下舒適指標(biāo)為溫度梯度≤2℃/m。注意，當(dāng)公式（2）用于類建筑時，分母中 t1.1－t0.1 的值應(yīng)為設(shè)定的房間內(nèi)

8、溫度梯度乘以人員停留區(qū)的高度。3.5 確定送風(fēng)溫度 確定送風(fēng)溫度（1）平面式辦公室、教室等類建筑置換通風(fēng)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(fēng)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(nèi)上部溫升△tp= tp－t1.1。室內(nèi)送排風(fēng)溫差△t= tp－ts，該值表示送風(fēng)吸收室內(nèi)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(fēng)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(fēng)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(fù)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(dǎo)場合0.4 60～100 高負(fù)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