恒温恒湿空调机系统的设计

随着我国加入WTO步伐的加快，在与国际市场接轨过程中，我们国内企业感觉到无形的压力，这样就强迫他们不断地更新设备、更新工艺、更新观念，不断提高产品档次，提高产品质量。

特别是国内的纺织企业，他们从国外引进大量高速针织设备，淘汰老旧的设备。这种高速针织机对环境要求很高，温湿度太高，太低均会影响针织机的速度及效率，还会引起断针、断线或针头生锈等问题。这就强迫他们须牺牲一部分利润用来购买空调设备，以满足工艺要求。

这类厂房均要求恒温恒湿，按国家相关标准要求，其温湿度基数及其允许波动范围均在：（24～26）±2℃（温度要求）；65±5%（相对湿度要求）。

厂房结构一般为单层，砖混结构，高度为 4～5m；   地板遍布高速针织机，一般一台机配一针织工每台针织机占地面积约为23m2。

厂房冷负荷很大，一般达到210～230kW/m；

厂房湿负荷很小，按占地面积折算为10.9g/m2·h。

根据热湿负荷特点可以知道的，其热湿比线ε很陡，ε值达到69300～76800kJ/kg。

根据以上热湿负荷特点，就要求设计者在设计选型时，要特别注意以下几个方面：（1）送风量的确定；（2）加湿量的确定；（3）加热量的确定；（4）空调系统的调节方法的确定；（5）冷却盘管排数的确定。

我们下面以一个750m2的针织车间为例，对上述的几个问题作更详细的阐述。

2 风量的确定

通过计算，车间的夏季最大冷负荷Qmax为155kW，湿负荷W为8.2kg/h；则ε线= Qmax/W=（155×3600）/8.2=68049kJ/kg（热湿比）

从焓湿图上可以查得最大送风温差△tmax=7.5℃; 我们取△t=7℃，则△i=55.44-47.46=7.98kJ/kg（焓差）

Gmax= Qmax/△i=155/7.98=19.4kg/s＝69840kg/h（最大送风量）

h= 69840/（750×4.5×1.2）=17.2次/h（换气次数）

显然，该换气次数远远大于一般空调系统的换气次数，那么是否合理呢，我们从焓湿图分析可知是完全合理的，大送风量是高热少湿空调系统的一个显著特点，故选用送风量为75000m3/h。

2 冷却盘管排数的确定

2.1 选型

确定冷冻水进水温度是确定冷却盘管排数的关键，从焓湿图上分析可知冷冻水进水太低，虽然可以降低盘管排数，降低一次造价，但不利于节能，这是因为经盘管冷却后被冷凝掉的水份将大大多于湿负荷，差额为(G×△d)/1000kg/h，从而又要加湿器来补湿，造成湿蒸汽的浪费。

那么，该选用什么样的进水温度呢？

把室内、外空气的混合点1与送风状态O点连接起来并让它延长至100%相对湿度线上。得t1值为16℃，根据经验，则进水温度大约选在13～15℃就可以达到要求。这个进水温度值是平常进水温度值的2倍，因此，高进水温度又是高热少湿空调系统的另一个显著特点。根据焓湿图知：旁通系数BF=l2/l1=7/34=0.20，取盘管迎面风速为2.5m/s；根据公司的样本，我们暂选用4排管，则旁通系数BF=0.33，水流速为1.2m/s。（见图2）

2.2 校核

由于本设计采用13℃进水温度，这与产家提供的技术参数（7℃进水温度）不一样，因此须作校核计算：

（1）条件 新风状态参数为35℃、60%、90.3kJ/kg，室内空气设定参数为24℃、65%、55.44kJ/kg、12g/kg；盘管迎风面积为8.3 m2、迎面风速为2.5m/s；工人人数为35人。

（2）求最小新风量 按每人最小新风量30m3/h·人计算，则G新min=1050m3/h，考虑到车间新风的渗漏，取1500m3/h；

（3）求混合状态点空气参数 从焓湿图上查得：24.2℃、60.5%、55.86kJ/kg；

（4）求总冷量 Q=Qmax+Q新=155+1500×1.2×(90.3-55.44)/3600=172.4kW。

（5）求焓差△i= (172.4×3600)/(75000×1.2)=6.9kJ/kg,则i0=55.4-6.9=48.5kJ/kg。

（6）求空气出口温度t0 ，由ε=68049kJ/kg及i0=48.5kJ/kg，从烩湿图查得t0=18.4℃。

（7）求得显热系数SHF

SHF =1.0×(t1-t0)/ △i

=1.0×(24.2-18.4)/ (55.86-48.5)

=0.79

（8）求传热系数K

由迎面风速Va=2.5m/s查厂家资料表1/αa=0.02544。

由盘管内水流速w=1.2m/s查资料表R/αw=0.00475,则

K=20.1/{（1/αa +SHF）+R/α}

=20.1/ {（0.02544×0.79）+0.00475}

=940.8W/m2·℃·row

（9）求对数平均温差△tm

取进出水温差为5℃，则tw1=13℃，tw2=18℃，

△t1 =t1- tw2 =24.2-18=6.2℃

△t2 =t2- tw1 =18.4-13=5.4℃

△tm =（△t1-△t2）/ {2.3×log10（△t1/△t2）}

=（6.2-5.4）/{2.3×log10（6.2/5.4）}

= 0.8/（2.3×0.06）

=5.8℃

（10）求排数N

N= Q/（K×Aa×△tm）=172400/（940.8×8.3×5.8）=3.8（排）（4排）。

故可以确定选用4排。