恒溫恒濕空調(diào)設(shè)計案例及恒溫恒濕空調(diào)制冷量如何計算

　　恒溫恒濕空調(diào)設(shè)計案例

　　實驗室的恒溫恒濕設(shè)計，已知參數(shù)和要求如下：天花板后的房間凈高度為2.8m，房間的凈尺寸為4m×3m;房間所需溫度為20℃，波動范圍為±0.3℃;相對濕度為40%?60%，波動范圍為±5%。同一水平面在2m高度以內(nèi)的溫度變化率不超過0.3℃/ h，不需要垂直溫度梯度。

　　由于恒溫恒濕實驗室要求溫度波動范圍為±0.3℃，因此無法安裝外墻。大型車間雖然有舒適的空調(diào)，但與恒溫恒濕室的溫差大于3℃，因此應(yīng)設(shè)置恒溫恒濕室隔熱層的隔墻。

　　注意：恒溫恒濕室的外殼結(jié)構(gòu)的熱慣性指數(shù)D是反映外殼結(jié)構(gòu)的溫度衰減倍數(shù)和延遲時間的尺寸，D =熱阻×儲熱系數(shù)。 D越大，外殼結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性越好，并且減小恒溫室的溫度波動越好。

　　冷卻負(fù)荷的影響

　　(1)空調(diào)負(fù)荷的計算

　　空調(diào)房間的年負(fù)荷和顯熱負(fù)荷由負(fù)荷計算軟件計算。

　　(2)送風(fēng)溫度差及氣流組織

　　根據(jù)恒溫恒濕室的參考溫度和室內(nèi)的熱/濕比，將送風(fēng)溫度差設(shè)置為3℃，根據(jù)全孔口送風(fēng)和底部回風(fēng)設(shè)計氣流組織;工作區(qū)風(fēng)速為0.20?0.25m / s。

　　在設(shè)計過程中需要全面的孔口設(shè)計計算。具體計算步驟如下：

　　1)確定孔板風(fēng)速vs;

　　2)根據(jù)房間的顯熱和制冷負(fù)荷Q和送風(fēng)溫度差，計算送風(fēng)量Ls;

　　3)根據(jù)送風(fēng)速度vs和送風(fēng)量Ls計算總孔面積k和凈孔面積比r。

　　4)確定中心距l(xiāng)和節(jié)流孔數(shù)n;

　　5)檢查工作區(qū)域的最大風(fēng)速vx，使其不大于工作區(qū)域的允許風(fēng)速;

　　6)檢查工作區(qū)域的最大軸向溫差Δtx，并使其不大于室溫的允許波動范圍;

　　7)確定穩(wěn)定層的高度hw。

　　如果計算出的工作區(qū)風(fēng)速超過允許風(fēng)速，則表明計算出的工作區(qū)最大軸向溫差Δtx將大于室溫的允許波動范圍，不能滿足設(shè)計要求。為了在工作區(qū)域獲得合適的最大軸向溫差Δtx，作者按上述步驟進(jìn)行了逆向計算，具體方法如下：

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

　　2)選擇合適的孔口直徑ds = 8mm，并確定孔口板出風(fēng)口的風(fēng)速vs;

　　3)根據(jù)vx和vs計算出凈孔面積比r和總孔面積fk;

　　4)根據(jù)孔口fk的總面積計算供氣量Ls;

　　5)根據(jù)送風(fēng)量Ls和送風(fēng)溫度差算出房間的顯熱負(fù)荷Q’。

　　將計算出的顯熱負(fù)荷Q'與軟件計算出的原始顯熱負(fù)荷Q進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)Q'比Q小得多。這表明空調(diào)負(fù)荷僅限于高溫空調(diào)區(qū)域波動。 。為了獲得合適的溫度場和速度場，應(yīng)根據(jù)工作區(qū)域的允許風(fēng)速來調(diào)節(jié)空調(diào)的冷卻負(fù)荷，并應(yīng)改善圍護(hù)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，以使空調(diào)的冷卻負(fù)荷增加。空調(diào)符合檢查計算所需的結(jié)果。

　　為了將房間的顯熱負(fù)荷調(diào)整到所需值，必須首先分析房間的顯熱負(fù)荷的組成。本項目房間的顯熱負(fù)荷Q主要由以下部分組成

　　1)熱量Q1通過封閉結(jié)構(gòu)傳遞到房間中;

　　2)工藝設(shè)備Q2的散熱能力;

　　3)照明散熱Q3;

　　4)人體散熱(顯熱)Q4;

　　5)當(dāng)房間內(nèi)沒有正壓時，透過空氣將顯熱Q5帶入房間。

　　在上述項目中，項目2)至4)的值基本上是不可調(diào)整的。可以通過設(shè)置新鮮空氣系統(tǒng)和緩沖室來消除第5)項，因此降低顯熱負(fù)荷的唯一方法是第1)項。

　　通過項目逆向計算得出的顯熱負(fù)荷Q'= 727W，其中業(yè)主提供的過程設(shè)備的散熱數(shù)據(jù)Q2 = 75W，照明負(fù)荷Q3的計算值= 71W，人體散熱Q4 = 188W，進(jìn)入房間的滲透空氣顯熱Q5的計算值= 0。

　　由此可以推斷出，通過包封結(jié)構(gòu)傳遞到室內(nèi)的熱量的最大極限為Q1 = 393W。因此，提出了一種設(shè)置空調(diào)室的計劃。空調(diào)室的設(shè)計溫度為20°C，溫度與恒溫室之間沒有溫差。經(jīng)過此處理后，Q1 = 77W + 118 W = 195W

　　結(jié)論

　　1)在設(shè)計和計算高精度恒溫恒濕空調(diào)房間(波動范圍為±0.5℃)的制冷負(fù)荷時，應(yīng)考慮外殼結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K和熱慣性指數(shù)D。逆向檢查計算方法可用于首先計算冷卻負(fù)荷的最大極限，然后采取措施降低冷卻負(fù)荷。項目中安裝的空調(diào)室和緩沖前室是減少熱量傳遞到恒溫室的有效措施。調(diào)節(jié)室和緩沖前室的存在隔離了周圍環(huán)境對恒溫室的影響。形式簡單，施工方便有效。

　　2)建立高精度恒溫恒濕實驗室，建立合理的氣流組織是保證溫度波動范圍的重要措施。不能簡單地假設(shè)通過簡單地增加室內(nèi)空氣變化的數(shù)量就可以保證恒溫狀態(tài)。相反，盲目增加換氣次數(shù)會導(dǎo)致工作區(qū)域的風(fēng)速過大，并且不能保證波動程度。只是為了最大程度地降低恒溫室中空調(diào)的制冷負(fù)荷，減少恒溫室的送風(fēng)量，并形成合理的速度場和溫度場。這是減小溫度波動范圍的有效方法。

　　3)高精度空調(diào)恒溫室是精制工程。它要求設(shè)計人員在設(shè)計過程中執(zhí)行詳細(xì)的計算并反復(fù)檢查各種指標(biāo)。同時，有必要注意相關(guān)的專業(yè)參數(shù)，例如建筑和電氣對空調(diào)系統(tǒng)的影響。施工過程中可能遇到的困難可以使項目達(dá)到預(yù)期的結(jié)果。