電廠空調系統設計末端設備選型分析

廣東省電力設計研究院 張先提

上海市隧道工程軌道交通設計研究院 施 逵

0 引言

在電廠集控樓的集中空調系統設計中，一次回風系統是最典型的空調系統。筆者在設計中發現，有些設計人員對一次回風系統基本概念混淆，并依賴一些經驗數據指標，根據設備廠商提供的樣本冷量選擇對應末端設備，忽略了一次回風系統中最基本的焓濕圖繪制，導致空調系統設計偏離設計值，由此給設備選型、工程造價造成浪費。

筆者通過某電廠集控樓集中空調系統一次回風系統實例，繪制焓濕圖對一次回風系統空氣處理過程進行分析，并結合工程實例中存在的設備選型不當進行詳細分析，希望能夠拋磚引玉，與大家共勉。

1 工程概況

該項目為南方某一百萬千瓦機組電廠，現取集控樓的電子設備間作為本文一次回風空調系統分析對象，整個電子設備間空調面積約為1200m2。

根據電廠采暖通風空調技術規范，電子設備間空調房間夏季室內計算參數設定為：

26±1℃，相對濕度60±10%；該地區室外空調計算干球溫度：33.5℃，相對濕度：83.5%。

2 一次回風空氣處理過程分析

2.1 一次回風系統空氣處理過程理論分析

如圖1所示，N為室內空氣狀態點，W為室外空氣狀態點，C為混合空氣狀態點，L為機器露點，即室內送風狀態點（為了便于計算，不考慮風機和管道溫升）。

現假定室內冷負荷為QN,室內濕負荷Md，熱濕比為ε，新風負荷為QW，總冷負荷為QT，新風量為GW，總風量為GT，回風量為GN，N點、C點、L點、W 點相對應的焓值分別為 hN，hC，hL，hW，則有：

總風量GT：

室內冷風負荷QN：

新風負荷QW：

熱濕比ε：

2.2 機組風量偏離設計風量對室內狀態點影響

系統送風量計算公式為GT=QN/(hN-hL)。在室內冷負荷與濕負荷不變情況下（即熱濕比線確定），系統送風量僅由狀態點L與N決定，而與室外氣象參數無關。

然而設計筆者在設計中發現許多設計人員風量的選擇往往是基于冷量指標估算，再根據樣本參數選取風量。這樣的設計思路往往導致實際運行工況偏離設計值。

空調機組風量由回風量和新風量組成，設計中分為按固定新風比和固定新風量。

1）固定新風比工況

固定新風比工況是指運行條件下的新風比和設計條件下的新風比相同。當機組風量偏離設計風量時，該工況下的新回風混合點C＇和設計條件下混合點C重合。與設計工況相比，當送風量減小時，新風負荷隨之減小，空調房間實際冷負荷減小，而假設空調機組冷量不變，則機組處理的空氣焓差變大。如圖2所示，機器露點由設計工況下的L移至L＇，室內狀態點N移至N＇。

2）固定新風量工況

固定新風量是指空調機組的新風量與設計條件下的新風量相同。即使總風量減小，新風量依然不變，以滿足室內房間衛生需要。當系統總送風量減小時，由于新風量不變，新風比變大，進入室內的總冷負荷不變。故能夠得到hN＇=hL＇，如圖3所示：

圖3 固定新風量工況

3 實例工況的理論分析

3.1 電廠電子設備間一次回風系統分析

電子設備間室內外參數如上所述，系統采用10%的新風比的一次回風系統。根據設備散熱量及圍護結構冷負荷，得到電子設備間夏季室內負荷計算結果：室內冷負荷（不含新風）168kW，室內濕負荷（不含新風）1.53×10-4kg/s(3.68kg/h)，由于電子設備間是放置電氣設備場所，很少有人員活動，因此由人體產生的濕負荷很小，可知空調送風處理過程ε值很大，焓濕圖上空氣處理過程近似等濕處理過程（如圖4中L—N處理過程）。

設計計算如下：

系統總送風量：

系統總冷負荷：

新風冷負荷：

新風冷負荷比為37.8%

（上述算式計算參數是C——干球溫度：26.8℃；濕球溫度：21.6℃；露點溫度：19.4℃ ；焓：63.936kJ/kg.干空氣；含濕量：14.469g/kg.干空氣；相對濕度：64.04%；密度：1.154kg/m3）

3.2 樣本選型問題分析

根據以上計算得到機組選型冷量應為270kW，風量為64400m3/h。然而工程設計中，有很多設計人員末端設備選型過程中沒有經過繪制焓濕圖，僅憑負荷指標計算冷量，再根據樣本參數選擇機組。此例中根據計算總冷量270kW，由樣本參數選擇ZK系列組合式空氣處理機組：(1)6排管：冷量 295.7kW，風量 35000m3/h；（2）4排管：冷量282.9kW，風量50000m3/h。

(1)6排管：我們仍以新風比10%（即新風量GW＇=3500m3/h）在焓濕圖上進行分析得到新風冷負荷 QW＇=56kW，總冷負荷 QT＇=224kW，機器露點 hL＇=hC＇-QT＇/GT＇=43.8kJ/kg，則室內焓值hN＇=hL＇+QN＇/GT＇=58.8kJ/kg，查焓濕圖,得到室內狀態點（TN＇=30.1℃，φ＇=39%），不滿足設計要求（室內計算參數設定為：26±1℃，相對濕度60±10%）

(2)4排管：我們仍以新風比10%（即新風量：GW＇=5000m3/h）在焓濕圖上進行分析得到新風冷負荷 QW＇=80kW，總冷負荷 QT＇=248kW，機器露點 hL＇=hC＇-QT＇/GT＇=46kJ/kg，則室內焓值hN＇=hL＇+QN＇/GT＇=58.0kJ/kg，查焓濕圖得到室內狀態點（TN＇=27.5℃，Φ＇=52%），稍稍偏離設計值。

4 小結

電廠中電子設備間等設備用房，其特點是設備散熱量大、濕度小，在滿足空調房間冷負荷條件下，分別選用6排管和4排管空氣處理機組，得到如下結論：

（1）6排管：所選機組風機風量遠小于設計值（即機組單位風量空氣處理冷量遠大于設計值），上例中為設計風量約54.3%，最終計算得到室內處理狀態點（30.1℃，39%），偏離設計狀態點較大。

（2）4排管：所選機組風機風量小于設計值（即機組單位風量空氣處理冷量大于設計值），上例中為設計風量約77.7%，最終計算得到室內處理狀態點（27.5℃，52%），稍稍偏離設計狀態點，但比起6排管更為接近設計值。

由此可知，對于廠房設備散熱大、濕度小這類空調房間，應根據焓濕圖系統工況分析計算得到冷負荷、濕負荷，并根據計算結果選擇空氣處理設備。對組合式空氣處理機組應根據計算值選擇合適的表冷段、風機段進行模塊組合選型，而不能簡單選用樣本上提供固定搭配組合模塊。

[1]陸亞俊.暖通空調.北京：中國建筑工業出版社，2002

[2]火力發電廠采暖通風與空氣調節設計技術規程.北京：中國電力出版社，2004

[3]薛殿華.空氣調節[M].北京：清華大學出版社，1994