如何保持工業(yè)車間恒溫？恒溫恒濕空調(diào)怎么設(shè)計？設(shè)計要點值得收藏

　　該工程為廈門市某機械工業(yè)廠房軸承清洗區(qū)的一間恒溫室設(shè)計，具體設(shè)計參數(shù)要求如下：房間吊頂完成面凈高為3.5ｍ，房間凈尺寸為４ｍ×４ｍ；房間要求溫度為20℃，波動幅度為±0.3℃；對濕度為40％～60％，波動幅度為±５％；0.1～2.0ｍ高度內(nèi)同一水平面溫度變化率不超過0.3℃／ｈ，豎直方向溫度梯度無要求。

　　由于恒溫室要求溫度波動幅度為±0.3℃，不可設(shè)置外墻，雖然大車間內(nèi)有舒適性空調(diào)，但與該恒溫室的溫差大于3℃，因此恒溫室的隔墻應(yīng)設(shè)保溫層。圍護結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)及最小熱惰性指標(biāo)要求如表１所示。

　　設(shè)計時應(yīng)重點關(guān)注熱惰性指標(biāo)Ｄ，恒溫室圍護結(jié)構(gòu)的熱惰性指標(biāo)Ｄ是體現(xiàn)圍護結(jié)構(gòu)溫度衰減倍數(shù)和延遲時間的量綱一量，Ｄ＝熱阻×蓄熱系數(shù)。越大，圍護結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性就越好，越有利于減少恒溫室的溫度波動。

　　（1）空調(diào)負(fù)荷的計算

　　空調(diào)房間的全年負(fù)荷及顯熱負(fù)荷由負(fù)荷計算軟件計算所得，在此不展開敘述。

　　（2）送風(fēng)溫差及氣流組織

　　基于恒溫室的基準(zhǔn)溫度及室內(nèi)熱濕比情況，將送風(fēng)溫差設(shè)定為３℃，氣流組織按全面孔板上送風(fēng)、下回風(fēng)設(shè)計，工作區(qū)風(fēng)速為0.20～0.25ｍ／ｓ。

　　設(shè)計時需要進行全面孔板的設(shè)計計算，具體的計算步驟如下：

　　１）確定孔板送風(fēng)風(fēng)速ｖｓ；

　　２）根據(jù)房間的顯熱冷負(fù)荷Ｑ和送風(fēng)溫差，計算送風(fēng)量Ｌｓ；

　　3）根據(jù)送風(fēng)風(fēng)速ｖｓ和送風(fēng)量Ｌｓ，計算孔口總面積ｋ及凈孔面積比ｒ；

　　４）確定孔口中心距ｌ和孔口數(shù)目ｎ；

　　５）校核工作區(qū)的最大風(fēng)速ｖｘ，并使其不大于工作區(qū)的允許風(fēng)速；

　　６）校核工作區(qū)最大軸心溫差Δｔｘ，并使該值不大于室溫允許波動范圍；

　　７）確定穩(wěn)壓層高度ｈｗ。

　　以上設(shè)計步驟看上去一目了然，清晰明確，但該工程在進行全面孔板的設(shè)計計算時恰恰出現(xiàn)了問題，問題出現(xiàn)在第５）步，無論如何按常規(guī)規(guī)格調(diào)整孔口直徑（4～10ｍｍ），都無法得到合適的工作區(qū)風(fēng)速，計算所得的工作區(qū)風(fēng)速始終超過允許風(fēng)速0.20０～0.25ｍ／ｓ）。這表明計算的工作區(qū)最大軸心溫差Δｔｘ的結(jié)果會大于室溫允許波動范圍，無法滿足設(shè)計要求。那么問題究竟出在哪里呢？

　　為了得到合適的工作區(qū)最大軸心溫差Δｔｘ，筆者按上述步驟進行了逆向校核計算，具體做法如下：

　　１）假設(shè)工作區(qū)的最大風(fēng)速ｖｘ滿足設(shè)計要求，ｘ＝0.25ｍ／ｓ；

　　２）選取合適的孔口直徑ｄｓ＝８ｍｍ，確定孔板送風(fēng)出口風(fēng)速ｖｓ；

　　３）根據(jù)ｖｘ和ｖｓ算出凈孔面積比ｒ及孔口總面積ｆｋ；

　　４）根據(jù)孔口總面積ｆｋ計算出送風(fēng)量Ｌｓ；

　　５）根據(jù)送風(fēng)量Ｌｓ送風(fēng)溫差計算出房間的顯熱負(fù)荷Ｑ′。

　　將計算得到的顯熱負(fù)荷Ｑ′與原來由軟件計算所得的顯熱負(fù)荷Ｑ進行比較，發(fā)現(xiàn)Ｑ′比Ｑ小了許多，由此可見對于溫度波動要求高的空調(diào)區(qū)域，空調(diào)負(fù)荷是受限的。為了得到合適的溫度場及速度場，要根據(jù)工作區(qū)的允許風(fēng)速調(diào)整空調(diào)冷負(fù)荷，改進圍護結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方式，使得空調(diào)冷負(fù)荷滿足校核計算所需要得到的結(jié)果。

　　為了將房間的顯熱負(fù)荷調(diào)整到需要的數(shù)值，要先分析該房間顯熱負(fù)荷的組成，該工程的房間顯熱負(fù)荷Ｑ主要由以下幾部分組成：

　　１）通過圍護結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量Ｑ１；

　　２）工藝設(shè)備的散熱量Ｑ２；

　　３）照明散熱量Ｑ３；

　　４）人體散熱量（顯熱）Ｑ４；

　　５）室內(nèi)沒有正壓時，滲透空氣帶入室內(nèi)的顯熱量Ｑ５。

　　以上各項中，第２）～４）項值基本不可調(diào)整，第５）項可以通過設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)和緩沖間來消除其影響，所以可以減少顯熱負(fù)荷的途徑只有第1）項。

　　該項目逆向校核計算得到的顯熱負(fù)荷Ｑ′＝727Ｗ，其中業(yè)主提供的工藝設(shè)備散熱數(shù)據(jù)Ｑ２＝75Ｗ，照明負(fù)荷計算值Ｑ３＝71Ｗ，人體散熱計算值Ｑ４＝188Ｗ，滲透空氣帶入室內(nèi)的顯熱量計算值Ｑ５＝０。樹上鳥教育暖通設(shè)計在線教學(xué)杜老師。

　　由此可以推斷出圍護結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量最大限值Ｑ１＝393Ｗ。而圍護結(jié)構(gòu)負(fù)荷由樓板負(fù)荷Ｑ１－１、內(nèi)墻負(fù)荷Ｑ１－２、頂棚負(fù)荷Ｑ１－３組成。中，樓板如不采用保溫措施，按鋼筋混凝土樓面計算，傳熱系數(shù)取Ｋ＝2.72Ｗ／（ｍ２·℃），其負(fù)荷已經(jīng)高達(dá)300Ｗ。因此按保溫樓板重新試算，Ｋ降低至表１中的限值之下（Ｋ＝0.69Ｗ／（ｍ２·℃）），負(fù)荷Ｑ１－１＝77Ｗ。計算內(nèi)墻負(fù)荷時，熱系數(shù)Ｋ按表１的限值Ｋ＝0.7Ｗ／（ｍ２·℃）算，得到內(nèi)墻負(fù)荷Ｑ１－２＝332Ｗ；計算頂棚負(fù)荷時，傳熱系數(shù)按表１的限值Ｋ＝0.5Ｗ／（ｍ２·℃），＝４計算，得到頂棚負(fù)荷Ｑ１－３＝118Ｗ。三者相加得到的Ｑ１＝77Ｗ＋332Ｗ＋118Ｗ＝527Ｗ＞93Ｗ，不能滿足要求，圍護結(jié)構(gòu)還需進行改進。

　　由此提出設(shè)置空調(diào)隔間的方案，空調(diào)隔間設(shè)計溫度取２０℃，與恒溫間無溫差傳熱，恒溫間內(nèi)墻無傳熱。這樣處理之后Ｑ１＝77Ｗ＋118Ｗ＝195<Ｗ393Ｗ，顯熱負(fù)荷滿足要求，工作區(qū)的最大風(fēng)速及工作區(qū)最大軸心溫差均滿足要求。具體做法如圖１～３所示。

　　１）高精度空調(diào)恒溫室（波動幅度為±0.5℃下）設(shè)計計算冷負(fù)荷時應(yīng)重點考慮圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)Ｋ及熱惰性指標(biāo)Ｄ。可采用逆向校核計算法先算出冷負(fù)荷的最大限值，進而采取措施減少冷負(fù)荷。該工程中設(shè)置的空調(diào)隔間及緩沖前室就是為了減少進入恒溫室的傳熱量而采取的有效措施，調(diào)隔間及緩沖前室的存在隔絕了周邊環(huán)境對恒溫間的影響，形式簡單、施工方便、效果明顯。

　　２）高精度空調(diào)恒溫室建立合理氣流組織是保證溫度波動幅度的重要措施，不可以簡單地認(rèn)為一味地增大房間換氣次數(shù)就可以保證恒溫狀態(tài)。恰恰相反，盲目地增加換氣次數(shù)，導(dǎo)致工作區(qū)風(fēng)速過大，度波動幅度無法保證，只有盡量減少恒溫室的空調(diào)冷負(fù)荷，減少恒溫室的送風(fēng)量，形成合理的速度場和溫度場，才是減小溫度波動幅度的有效途徑。

　　３）高精度空調(diào)恒溫室是精細(xì)化的工程，需要設(shè)計師在設(shè)計過程中對各項指標(biāo)進行詳細(xì)計算和反復(fù)推敲，同時也要關(guān)注建筑、電氣等相關(guān)專業(yè)的參數(shù)對空調(diào)系統(tǒng)的影響，兼顧施工過程可能遇到的難點，方能使項目達(dá)到預(yù)期的效果。

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