某生產大廳空調氣流組織分析

【摘 要】本文借助實地測試數據，對大廳溫度分布特性進行了分析，并對大廳空調系統采用下送上回和上送下回兩種不同氣流組織進行比較，說明下送風空調氣流組織方式具有良好的室內空氣品質和明顯的節能效果。

【關鍵詞】溫度分布特性；氣流組織；下送風空調；節能

1. 工程概況

某生產大廳面積18000平方米，高6.6米。大廳安裝生產設備，分三層布置，中心高度分別為1.0米、2.5米、3.5米。

2. 大廳設計參數及氣流組織方式

2.1 工藝設計要求。

大廳室內溫度全年要求維持在14～20℃之間，室內空氣露點溫度不得高于11℃，大廳最小換氣次數0.3次/小時。

2.2 大廳氣流組織方式.

為滿足大廳溫度參數的要求，大廳采用帶有一二次回風的全空氣定風量集中式空氣調節系統。大廳氣流組織設計采用下送上回方式，送風由設在設備框架下的送風分配器送入大廳，回風由吊頂散流回風口回至空調機房，新風從室外就地采取經空調機組送入大廳。

3. 大廳溫度分布特性

現已大廳近期一組溫度測試數據為依據繪制出大廳溫度分布圖進行分析，溫度分布如圖1所示。

分析圖1可知，大廳垂直方向存在明顯的溫度分層，且隨著高度的增加溫度在不斷升高；溫度分布軌跡不是直線，說明大廳送風口至頂棚的溫度梯度不是定值；1.0～3.5米層溫度梯度變化較平緩，4.5～6.6米溫度梯度有明顯的增加，進一步說明了大廳熱源分布不均勻，4.5～6.6米存在較大熱負荷。

4. 大廳溫度分布產生的機理及其特點

4.1 以測試數據為依據，對大廳進行熱平衡分析，計算過程如下：

4.1.1 大廳得熱量Q得。

（1）輔助工藝設備發熱量Q1=10.5 KW

（2）電氣、自控設備發熱量Q2=535.24 KW

（3）電氣照明設備發熱量Q3=178.3 KW

（4）人員發熱量Q4=3 KW

（5）圍護結構傳熱量Q5=308.59KW

Q得=10.5+535.24+178.3+3+308.59=1035.63KW

4.1.2 大廳生產設備吸熱量Q吸=604KW

4.1.3 大廳顯熱Q=Q得-Q吸=1035.63-604=431.63 KW

4.2 計算結果表明大廳室內存在余熱，在這種條件下，將一定量處理過的冷空氣送入大廳下部送風口，由風口水平送出，送出的氣流首先進入工作區，通過誘導作用與室內空氣混合，吸收工作區的熱濕負荷，然后在室內熱源的對流流動帶動下，向上移動。進入非工作區（4.5至6.6米）以后，借助電氣照明設備的對流作用得以強化，再由設在吊頂上的回風口排除。

4.3 大廳這種下送風上回風的氣流組織符合因空氣密度差所形成的熱氣流上升和冷氣流下沉的原理。因而其室內形成溫度分層和濃度分層，所以，下送風空調系統具有較高的通風效率。

5. 下送風與上送風空調氣流組織的比較

5.1 具有良好的室內空氣品質。

由于下送風空調系統的送風口位于房間下部，送入的新鮮空氣首先進入人的呼吸區，因而可以提高工作區的空氣品質。據文獻分析，對于一般混合通風，換氣效率為50%，而下送風的換氣效率為50%～100%。就通風效率而言，傳統的混合式通風效率最大為100%，實際應用中只達到50%～70%，而下送風由于室內空氣分層，上部區域污染物濃度要高于下部區域，因而其通風效率要高于100%，通常介于100%～200%之間，甚至更高。

5.2 具有較大的節能潛力與經濟價值。

眼下隨著人們節能意識的增強，下送風空調重新受到人們的重視，一個最直接的原因就是它具有的節能性。在下送風時僅考慮室內工作區的熱濕負荷，也只需維持工作區的環境參數，無需顧及房間上部的熱環境，因此，相當于提高了室內空氣的平均溫度，使室內負荷減小，實現了節能。下面我以大廳為對象，測試數據為依據計算分析兩種氣流組織的送風量和耗冷量。

5.2.1 下送風氣流組織方式。

大廳燈具照明發熱量由對流熱和輻射熱兩部分組成，根據文獻資料，按一般情況考慮，對流和輻射熱各占50%。

由于大廳燈具照明發熱量中的對流熱屬于非工作區熱負荷，大廳送風量計算時不包括該對流熱負荷。

5.2.1.1 大廳得熱量Q得。

（1）輔助工藝設備發熱量Q1=10.5 KW

（2）電氣、自控設備發熱量Q2=535.24 KW

（3）電氣照明設備發熱量Q3=178.3x0.5=89.15 KW

（4）人員發熱量Q4=3 KW

（5）圍護結構傳熱量Q5=308.59KW

Q得=10.5+535.24+89.15+3+308.59=946.48KW

5.2.1.2 大廳生產設備吸熱量Q吸=604KW

5.2.1.3 大廳顯熱Q=Q得-Q吸=946.48-604=342.5 KW

5.2.1.4 大廳送風量G=3600Q/1.01（tn-to）=（3600x342.5）/（1.01x5）=244158.4Kg/h

5.2.1.5 空調制冷量Q=G（io-il）/3600=244158.4x（43.84-29.59）/3600=966.5KW

5.2.2 上送風氣流組織方式。

5.2.2.1 大廳得熱量Q得。

（1）輔助工藝設備發熱量Q1=10.5 KW

（2）電氣、自控設備發熱量Q2=535.24 KW

（3）電氣照明設備發熱量Q3=178.3 KW

（4）人員發熱量Q4=3 KW

（5）圍護結構傳熱量Q5=308.59KW

Q得=10.5+535.24+178.3+3+308.59=1035.63KW

5.2.2.2 大廳生產設備吸熱量Q吸=604KW。

5.2.2.3 大廳顯熱Q=Q得-Q吸=1035.63-604=431.63 KW。

5.2.2.4 大廳送風量G=3600Q/1.01（tn-to）=（3600x431.63）/（1.01x5）=307696.6Kg/h。

5.2.2.5 空調制冷量Q=G（io-il）/3600=307696.6x（43.84-29.59）/3600=1120KW。

5.3 通過上述計算可以看出，由于上送風氣流組織方式要承擔燈光負荷中的全部對流熱量，因此它的空調系統的風量要比下送風氣流組織方式大20.6%，耗冷量要大13.8%，這樣就直接導致了風管尺寸的加大，機組尺寸的加大，工程初投資以及運行費均會加大，顯然是不經濟、不節能的。

6. 下送風空調設計要點

（1）根據室內顯熱負荷及送風溫差確定送風量。

（2）選擇合適的送風口形式。

（3）根據送風量，選擇合理的送風風速，確定送風數量。

（4）根據室內布局布置風口。

7. 結論

應用于某生產大廳中的這種下送風空調氣流組織方式以良好的室內空氣品質、明顯的節能效果、靈活的調節方式和與建筑等方便的配合等優點，具備了很好的發展潛力。隨著人們對該種送風方式的有效性和良好的室內空氣品質認識的逐步加深，其應用也會越來越廣泛。

參考文獻

[1] 陸耀慶，實用供熱空調設計手冊.2008.

[2] 趙榮義，簡明空調設計手冊.

[文章編號]1619-2737（2013）12-03-1018

[作者簡介] 續穎（1976.6-），女，職稱：高級工程師。