空調(diào)房間送風(fēng)狀態(tài)的確定及送風(fēng)量的計算

1、3.7空調(diào)房間送風(fēng)狀態(tài)的確定及送風(fēng)量的計算在已知空調(diào)區(qū)冷(熱)、濕負(fù)荷的基礎(chǔ)上，確定消除室內(nèi)余熱、余濕，維持室內(nèi)所要求的空氣參數(shù)所需的送風(fēng)狀態(tài)及送風(fēng)量，是選擇空氣處理設(shè)備的重要依據(jù)。3.7.1空調(diào)房間送風(fēng)狀態(tài)的變化過程在空調(diào)設(shè)計中，經(jīng)常采用空氣質(zhì)量平衡和能量守恒定律來進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的一些能量問題分析圖3-10表示一個空調(diào)房間的熱濕平衡示意圖，房間余熱量(即房間冷負(fù)荷)為Q(kW)，房間余濕量(即房間濕負(fù)荷)為W(kgs)，送入 (kg/s)的空氣，吸收室內(nèi)余熱余濕后，其狀態(tài)由O(hO，dO)變?yōu)槭覂?nèi)空氣狀態(tài)N(hN，dN)，然后排出室外。圖3-10 空調(diào)房間的熱濕平衡當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡后，總熱量、濕

2、量均達(dá)到了平衡，即總熱量平衡 (3-43)濕量平衡 (3-44)式中 送入房間的風(fēng)量（kg/s）； Q 余熱量（kW）； W 余濕量（kg/s）； 送風(fēng)狀態(tài)空氣的比焓值（kJ/ kg）和含濕量（kg/kg）； 室內(nèi)空氣比焓值（kJ/ kg）和含濕量（kg/kg）。同理，可利用空調(diào)區(qū)的顯熱冷負(fù)荷和送風(fēng)溫差來確定送風(fēng)量。 (3-45)式中 Q 顯熱冷負(fù)荷（kW）；Cp 空氣的定壓比熱容 1.01 kJ/ (kgK)。上述公式均可用于確定消除室內(nèi)負(fù)荷應(yīng)送入室內(nèi)的風(fēng)量，即送風(fēng)量的計算公式。圖3-11 為送入室內(nèi)的空氣(送風(fēng))吸收熱、濕負(fù)荷的狀態(tài)變化過程在h-d圖上的表示。圖中N為室內(nèi)狀態(tài)點，O為送風(fēng)狀

3、態(tài)點。熱濕比或變化過程的角系數(shù)為 (3-46)由上可得，送風(fēng)狀態(tài)O在余熱Q，余濕W作用下，在h-d圖上沿著過室內(nèi)狀態(tài)點N點且的過程線變化到N點。圖3-11 送風(fēng)狀態(tài)的變化過程3.7.2夏季送風(fēng)狀態(tài)的確定及送風(fēng)量的計算在系統(tǒng)設(shè)計時，室內(nèi)狀態(tài)點是已知的，冷負(fù)荷與濕負(fù)荷及室內(nèi)過程的角系數(shù)e也是已知的，待確定量是和Ox的狀態(tài)參數(shù)。從圖3-10上可以看到，送風(fēng)狀態(tài)點在通過室內(nèi)點Nx、角系數(shù)為ex的線段上。如果預(yù)先選定送風(fēng)溫度，則送風(fēng)狀態(tài)點的其他參數(shù)就可以確定，繼而可根據(jù)公式（3-43）或公式（3-44）確定送風(fēng)量。工程上常根據(jù)送風(fēng)溫差來確定Ox點。送風(fēng)溫差對室內(nèi)溫、濕度效果有一定影響，是決定空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)

4、性的主要因素之一。在保證既定的技術(shù)要求的前提下，加大送風(fēng)溫差有突出的經(jīng)濟(jì)意義。送風(fēng)溫差加大一倍，系統(tǒng)送風(fēng)量可減少一半，系統(tǒng)的材料消耗和投資（不包括制冷系統(tǒng)）約減少40，而動力消耗則可減少50；送風(fēng)溫差在48之間，每增加1，風(fēng)量可減少1015。所以在空調(diào)設(shè)計中，正確的決定送風(fēng)溫差是一個相當(dāng)重要的問題。但送風(fēng)溫度過低，送風(fēng)量過小則會使室內(nèi)空氣溫度和濕度分布的均勻性和穩(wěn)定性受到影響。因此，對于室內(nèi)溫、濕度控制嚴(yán)格的場合，送風(fēng)溫差應(yīng)小些。對于舒適性空調(diào)和室內(nèi)溫、濕度控制要求不嚴(yán)格工藝性空調(diào)，可以選用較大的送風(fēng)溫差。根據(jù)公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（GB50189-2005）和采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范（GB5

5、0019-2003）中的規(guī)定，當(dāng)送風(fēng)口高度5m時，510；當(dāng)送風(fēng)口高度5m時，1015。送風(fēng)溫差的大小與送風(fēng)方式關(guān)系很大，對于不同送風(fēng)方式的送風(fēng)溫差不能規(guī)定一個數(shù)字。所以確定空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫差時，必須和送風(fēng)方式聯(lián)系起來考慮。對混合式通風(fēng)可加大送風(fēng)溫差，但對置換通風(fēng)方式，送風(fēng)溫差不受限制。目前，對于舒適性空調(diào)或夏季以降溫為主的工藝性空調(diào)，工程設(shè)計中經(jīng)常采用“露點”送風(fēng)，即取空氣冷卻設(shè)備可能把空氣冷卻到的狀態(tài)點，一般為相對濕度9095的“機(jī)器露點”Lx(見圖3-10)。工藝性空調(diào)的送風(fēng)溫差宜按表3-30確定。表3-30 工藝性空調(diào)的送風(fēng)溫差和換氣次數(shù)室溫允許波動范圍送風(fēng)溫差每小時換氣次數(shù)n（次/h

6、）1.0151.0695（高大空間除外）0.53680.10.22312（工作時間不送風(fēng)的除外）空調(diào)區(qū)的換氣次數(shù)是通風(fēng)和空調(diào)工程中常用來衡量送風(fēng)量的指標(biāo)。其定義是：該空調(diào)區(qū)的總風(fēng)量（m3/h）與空氣調(diào)節(jié)區(qū)體積（m3）的比值。用符號n（次/h）表示。換氣次數(shù)和送風(fēng)溫差之間有一定的關(guān)系。對于空調(diào)區(qū)來說，送風(fēng)溫差加大，換氣次數(shù)即隨之減小。采用推薦的送風(fēng)溫差所算得的送風(fēng)量折合成換氣次數(shù)應(yīng)大于表3-30推薦的n值。表中所規(guī)定的換氣次數(shù)是和所規(guī)定的送風(fēng)溫差相適應(yīng)的。另外采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范（GB50019-2003）上還規(guī)定，對于舒適性空調(diào)系統(tǒng)每小時的換氣次數(shù)不應(yīng)小于5次；但高大空間的換氣次數(shù)應(yīng)按其

7、冷負(fù)荷通過計算確定。實踐證明，在一般舒適性空調(diào)和室溫允許波動范圍1.0工藝性空調(diào)區(qū)中，換氣次數(shù)的多少，不是一個需要嚴(yán)格控制的指標(biāo)，只要按照所取的送風(fēng)溫差計算風(fēng)量，一般都能滿足室內(nèi)要求，當(dāng)室溫允許波動范圍1.0時，換氣次數(shù)的多少對室溫的均勻程度和自控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響就需考慮了。對于通常所遇到的室內(nèi)散熱量較小的空調(diào)區(qū)來說，換氣次數(shù)采用規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值就已經(jīng)夠了，不必把換氣次數(shù)再增多，不過對于室內(nèi)散熱量較大的空調(diào)區(qū)來說，換氣次數(shù)的多少應(yīng)根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷和送風(fēng)溫差大小通過計算確定，其數(shù)值一般都大于規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值。選定送風(fēng)溫差之后，即可按以下步驟確定送風(fēng)狀態(tài)和送風(fēng)量（見圖3-12）：1） 在h-d圖上

8、找出室內(nèi)空氣狀態(tài)點Nx。2） 根據(jù)算出的余熱Q和余濕W求出熱濕比，并過Nx點畫出過程線e。3） 根據(jù)所選定的送風(fēng)溫差，求出送風(fēng)溫度x，過x的等溫線和過程線ex的交點Ox即為送風(fēng)狀態(tài)點。4） 按式(3-43)或(3-44)計算送風(fēng)量。圖3-12確定夏季送風(fēng)狀態(tài)的h-d圖【例3-3】 某空調(diào)區(qū)夏季總余熱量Q 3906W，總余濕量W 0.31010-3 kg/s，要求室內(nèi)全年保持空氣狀態(tài)為：tNx（221） ，jNx （555），當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?01325Pa，求送風(fēng)狀態(tài)和送風(fēng)量?！窘狻?1) 求熱濕比 (2) 在h-d圖上(圖3-13)確定室內(nèi)狀態(tài)點N，通過該點畫出ex 12600的過程線。取送風(fēng)

9、溫差8，則送風(fēng)溫度22-8=14，得送風(fēng)狀態(tài)點Ox。在h-d圖上查得：hOx = 35.6 kJ/ kg；dOx = 8.5 g/kg；hNx = 45.7 kJ/ kg；dNx = 9.3 g/kg(3) 計算送風(fēng)量按消除余熱即式（3-43）計算：按消除余濕即式（3-44）計算：圖3-13 例3-3 圖按消除余熱和余濕所求送風(fēng)量相同，說明計算無誤。送風(fēng)溫度確定后，不用查h-d圖的辦法，通過聯(lián)解以下三個方程式也可以求出、hOx、dOx三個未知數(shù)，而且用計算法確定送風(fēng)狀態(tài)的參數(shù)和送風(fēng)量更準(zhǔn)確。聯(lián)立方程式如下： （3-47）上式的已知參數(shù)為：Q、W、hOx、dOx、tOx，未知參數(shù)為、hOx、dO

10、x。讀者可利用該方程式重新計算例題3-3。3.7.3冬季送風(fēng)狀態(tài)的確定及送風(fēng)量的計算在冬季，通過圍護(hù)結(jié)構(gòu)的溫差傳熱往往是由室內(nèi)向室外傳遞，只有室內(nèi)熱源向室內(nèi)散熱。因此冬季室內(nèi)余熱量往往比夏季少得多，常常為負(fù)值，而余濕量則冬夏一般相同。這樣冬季房間的熱濕比值一般小于夏季，甚至出現(xiàn)負(fù)值，所以冬季空調(diào)送風(fēng)溫度tOd大都高于室溫tNd。由于送熱風(fēng)時送風(fēng)溫差值可比送冷風(fēng)時的送風(fēng)溫差值大，所以冬季送風(fēng)量可以比夏季小，故空調(diào)送風(fēng)量一般是先確定夏季送風(fēng)量，冬季既可采取與夏季相同風(fēng)量，也可少于夏季風(fēng)量。這時只需要確定冬季的送風(fēng)狀態(tài)點。全年采取固定送風(fēng)量的空調(diào)系統(tǒng)稱為定風(fēng)量系統(tǒng)。定風(fēng)量系統(tǒng)調(diào)節(jié)比較方便，但不夠節(jié)能

11、。若冬季采用提高送風(fēng)溫度、加大送風(fēng)溫差的方法，可以減少送風(fēng)量，節(jié)約電能，尤其對較大的空調(diào)系統(tǒng)減少風(fēng)量的經(jīng)濟(jì)意義更突出。但送風(fēng)溫度不宜過高，一般以不超過45為宜，送風(fēng)量也不宜過小，必須滿足最少換氣次數(shù)的要求?！纠?-4】 仍按上題基本條件，如冬季余熱量Q = -1298.9 W，余濕量W = 0.310 kg/s，試確定冬季送風(fēng)狀態(tài)及送風(fēng)量?！窘狻?1) 求冬季熱濕比ed (2) 全年送風(fēng)量不變，計算送風(fēng)參數(shù)由于冬夏室內(nèi)散濕量基本上相同，所以冬季送風(fēng)含濕量取與夏季相同。即dOd = 8.5 g/kg。在h-d圖上過N點作ed = -4190kJ/kg的過程線(圖3-14)，該線與dOd= 8.5

12、 g/kg的等含濕量線的交點Od即為冬季送風(fēng)狀態(tài)點。由h-d圖查得：hOd= 49 kJ/kg；tOd =27.1。圖3-14 例3-4 圖另一種解法是，全年送風(fēng)量不變，則送風(fēng)量為已知，送風(fēng)狀態(tài)參數(shù)可由計算求得，即：此時，在h-d圖上作的等焓線與dOd = 8.5 g/kg的等含濕量線，兩線的交點即為冬季送風(fēng)狀態(tài)點Od?；蛘邔⒑蚫Od = 8.5g/kg代入比焓的定義式，即可求出tOd =27.1。3.8新風(fēng)量的確定和風(fēng)量平衡新風(fēng)量的多少，是影響空調(diào)負(fù)荷的重要因素之一。新風(fēng)量少了，會使室內(nèi)衛(wèi)生條件惡化，甚至成為“病態(tài)建筑”；新風(fēng)量多了，會使空調(diào)負(fù)荷加大，造成能量浪費。長期以來，普遍認(rèn)為“人”是

13、室內(nèi)僅有的污染源。因此，新風(fēng)量的確定一直沿用每人每小時所需最小新風(fēng)量這個概念。近年來人們發(fā)現(xiàn)建筑內(nèi)還有其他污染源。因為，隨著化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展，越來越多的新型化學(xué)建材、裝璜材料、家具進(jìn)入了建筑物內(nèi)，并在室內(nèi)散發(fā)大量的污染物。因此，確定新風(fēng)量的觀念應(yīng)該有所改變，即再也不能單一地只考慮人造成的污染，而必須同時考慮室內(nèi)其他污染源帶來的污染。也就是說，室內(nèi)所需新風(fēng)量，應(yīng)該是稀釋人員污染和建筑物污染的兩部分之和。美國采暖制冷空調(diào)工程師學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)ASHRAE在1996年8月提出了將人員污染和稀釋建筑物污染兩個因素同時考慮的新的新風(fēng)量計算公式，也就是說，最小新風(fēng)量 （m3/h）可由下式計算確定 （3-48）式

14、中 每人每小時所需最小新風(fēng)量，m3/（人h）； 室內(nèi)人員數(shù)； 單位建筑面積每小時所需的最小新風(fēng)量，見表331m3/(h)； A通風(fēng)房間建筑面積，。表331 單位建筑面積每小時所需的新風(fēng)量場所新風(fēng)量場所新風(fēng)量車庫，修理維護(hù)中心27 m3/(m2h)地下商場（0.3人/）5.4 m3/(m2h)臥式、起居室54 m3/(roomh)二樓商店（0.2人/）3.6m3/(m2h)浴室65 m3/(roomh)溜冰，游泳池9 m3/(m2h)走廊等公共場所09 m3/(m2h)學(xué)校衣帽間9 m3/(m2h)更衣室9 m3/(m2h)學(xué)校走廊1.8 m3/(m2h)電梯18 m3/(m2h)驗尸房9 m3

15、/(m2h)公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（50189-2005）條文說明中指出：空調(diào)系統(tǒng)所需的新風(fēng)主要有兩個用途：一是稀釋室內(nèi)有害物質(zhì)的濃度，滿足人員的衛(wèi)生要求；二是補(bǔ)充室內(nèi)排風(fēng)和保持室內(nèi)正壓。前者的指示物質(zhì)是CO2，使其日平均值保持在0.1以內(nèi)；后者通常根據(jù)風(fēng)平衡計算確定。參考美國采暖制冷空調(diào)工程師學(xué)會標(biāo)準(zhǔn)ASHRAE 62-2001Ventilation for acceptable indoor air quality第6.1.3.4條：對于出現(xiàn)最多人數(shù)的持續(xù)時間少于3h的房間，所需新風(fēng)量可按室內(nèi)的平均人數(shù)確定，該平均人數(shù)不應(yīng)少于最多人數(shù)的1/2。例如，一個設(shè)計最多容納人數(shù)為100人的會議室，開

16、會時間不超過3h，假設(shè)平均人數(shù)為60人，則該會議室的新風(fēng)量可?。?0m3/(hp)60p1800m3/h，而不是按30m3/(hp)100p3000m3/h計算。另外假設(shè)平均人數(shù)為40人，則該會議室的新風(fēng)量可?。?0m3/(hp)50p1500m3/h。公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（50189-2005）給出的公共建筑主要空間的設(shè)計新風(fēng)量，如表3-32所示。匯總了國內(nèi)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，并綜合考慮了眾多因素，一般不應(yīng)隨意增加或減少。表3-32 公共建筑主要空間的設(shè)計新風(fēng)量建筑類型與房間名稱新風(fēng)量 / m3/（h人）旅游旅館客房5星級504星級403星級30餐廳、宴會廳、多功能廳5星級304星級2

17、53星級（續(xù)）202星級15大堂、四季廳45星級10商業(yè)、服務(wù)45星級2023星級10美容、理發(fā)、康樂設(shè)施30旅店客房一三級30四級20文化娛樂影劇院、音樂廳、錄像廳20游藝廳、舞廳（包括卡拉OK歌廳）30酒吧、茶座、咖啡廳10體育館20商場（店）、書店20飯館（餐廳）20辦公30學(xué)校教室小學(xué)11初中14高中173.8.1 單個房間空調(diào)系統(tǒng)最小新風(fēng)量的確定一個完善的空調(diào)系統(tǒng)，除了滿足對室內(nèi)溫、濕度控制以外，還必須給房間提供足夠的室外新鮮空氣(簡稱新風(fēng))，因此一般情況下，送風(fēng)空氣由新風(fēng)和回風(fēng)組成。從改善室內(nèi)空氣品質(zhì)角度，新風(fēng)量越多越好；由于空調(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)的熱、濕處理消耗的能量很多，所以，使用的新

18、風(fēng)量越小，就越經(jīng)濟(jì)。但是不能無限制地減少新風(fēng)量，因而在系統(tǒng)設(shè)計時，必須確定最小新風(fēng)量，通常應(yīng)滿足以下三個要求：（1）稀釋人群本身和活動所產(chǎn)生的污染物，保證人群對空氣品質(zhì)的要求 在人員長期停留的空調(diào)房間，由于人們呼出CO2氣體量的增加，會逐漸破壞室內(nèi)空氣的正常成分，給人體健康帶來不良影響。因此在空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量中，必須摻入含CO2量少的室外新風(fēng)來稀釋室內(nèi)空氣中CO2的含量，使之合乎衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范（GB50019-2003）中規(guī)定，民用建筑人員所需最小新風(fēng)量按國家現(xiàn)行有關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)確定；工業(yè)建筑應(yīng)保證每人不小于30m3/h的新風(fēng)量；對于公共建筑，根據(jù)公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)（

19、GB50189-2005）中的規(guī)定，其主要空間的設(shè)計新風(fēng)量應(yīng)符合表3-31的規(guī)定。（2）按照補(bǔ)充室內(nèi)燃燒所耗的空氣或補(bǔ)償排風(fēng)(包括局部排風(fēng)和全面排風(fēng))量要求 如果建筑物內(nèi)有燃燒設(shè)備時，系統(tǒng)必須給空調(diào)區(qū)補(bǔ)充新風(fēng)，以彌補(bǔ)燃燒所耗的空氣。燃燒所需的空氣量可從燃燒設(shè)備的產(chǎn)品樣本中獲得，也可根據(jù)相關(guān)公式計算而得，本書不再詳述。如果空調(diào)房間有排風(fēng)設(shè)備，為了不使房間產(chǎn)生負(fù)壓，至少應(yīng)補(bǔ)充與局部排風(fēng)量相等的室外新風(fēng)。（3）按照保證房間的正壓要求 為了防止外界未經(jīng)處理的空氣滲入空調(diào)房間，有利于保證房間清潔度和室內(nèi)參數(shù)少受外界干擾，需要使空調(diào)區(qū)保持一定正壓值，即用增加一部分新風(fēng)量的辦法，使室內(nèi)空氣壓力高于外界壓力，

20、然后再讓這部分多余的空氣從房間門窗縫隙等不嚴(yán)密處滲透出去。舒適性空調(diào)室內(nèi)正壓值不宜過小，也不宜過大，一般采用5Pa的正壓值就可滿足要求。當(dāng)室內(nèi)正壓值為10Pa時，保持室內(nèi)正壓所需的風(fēng)量，每小時約為1.01.5次換氣，舒適性空調(diào)的新風(fēng)量一般都能滿足此要求。室內(nèi)正壓值超過50Pa時會使人感到不舒適，而且需加大新風(fēng)量，增加能耗，同時開門也較困難。因此規(guī)定不應(yīng)大于50Pa。對于工藝性空調(diào)，因與其相通房間的壓力差有特殊要求，其壓差值應(yīng)按工藝要求確定。在全空氣系統(tǒng)中，通常按照上述三條要求確定出新風(fēng)量中的最大值作為系統(tǒng)的最小新風(fēng)量。若以上三項中的最大值仍不足系統(tǒng)送風(fēng)量的10，則新風(fēng)量應(yīng)按總送風(fēng)量的10計算，

21、以確保衛(wèi)生和安全。但凈化程度要求高，房間換氣次數(shù)特別大的系統(tǒng)不在此列，這是因為通常溫、濕度波動范圍要求很小或潔凈度要求很高的空調(diào)區(qū)送風(fēng)量一般都很大，如果要求最小新風(fēng)量達(dá)到送風(fēng)量的 10，新風(fēng)量也很大，不僅不節(jié)能，大量室外空氣還影響了室內(nèi)溫、濕度的穩(wěn)定，增加了過濾器的負(fù)擔(dān)；一般舒適性空調(diào)系統(tǒng)，按人員和正壓要求確定的新風(fēng)量達(dá)不到10時，由于人員較少，室內(nèi)CO2濃度也較低（O2含量相對較高），也每必要加大新風(fēng)量。值得指出的是，對舒適性空氣調(diào)節(jié)和條件允許的工藝性空氣調(diào)節(jié)，當(dāng)可用室外新風(fēng)作冷源時，應(yīng)最大限度地使用新風(fēng)，以提高空調(diào)區(qū)的空氣品質(zhì)。另外，有下列情況存在時，應(yīng)采用全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：1） 夏季空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)比焓值高于室外空氣比焓值。2） 系統(tǒng)各空調(diào)區(qū)排風(fēng)量大于按負(fù)荷計算出的送風(fēng)量。3） 室內(nèi)散發(fā)有害物質(zhì)，以及防火防爆等要求不允許空氣循環(huán)使用。4） 采用風(fēng)機(jī)盤管或循環(huán)風(fēng)空氣處理機(jī)組的空調(diào)區(qū)，應(yīng)含有集中處理新風(fēng)的系統(tǒng)。3.8.2 多房間空調(diào)系統(tǒng)最小新風(fēng)量的確定以上討論的空調(diào)房間最小新風(fēng)量的確定原則都是按照空調(diào)系統(tǒng)是單個房間的情況考慮的。當(dāng)一個集中式空調(diào)系統(tǒng)包括多個房間時，由于同一個集中空氣處理系統(tǒng)中所有空調(diào)房間的新風(fēng)比都相同，因此，各個空調(diào)房間按比例實際分配得到的新風(fēng)