連載· 20|《變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)》——4.3低溫送風(fēng)空調(diào)負(fù)荷計算
2017-11-10
4.3 低溫送風(fēng)空調(diào)負(fù)荷計算
負(fù)荷計算是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)，低溫送風(fēng)系統(tǒng)的負(fù)荷計算可以參考常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)， 但需考慮低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)。
4.3.1 室內(nèi)溫濕度設(shè)計參數(shù)
1.室內(nèi)溫度
室內(nèi)空氣的干球溫度是舒適性空調(diào)追求的首要指標(biāo)，在滿足建筑物空調(diào)舒適度要求的前提下，應(yīng)關(guān)注空調(diào)節(jié)能問題，參照執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn) GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》。
辦公建筑常規(guī)送風(fēng)系統(tǒng)室內(nèi)空氣設(shè)計溫度夏季一般為 24~26℃，冬季外區(qū)為 18~20℃， 內(nèi)區(qū)為 20~22℃，外區(qū)溫度應(yīng)比內(nèi)區(qū)溫度低 1~2℃，有利于內(nèi)、外區(qū)氣流的混合得益。 對于低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)，由于室內(nèi)相對濕度降低，即使采用較高的干球溫度，同樣可以達(dá)到常規(guī)空調(diào)標(biāo)準(zhǔn)的舒適性要求，因此，一般室內(nèi)溫度可比常規(guī)送風(fēng)系統(tǒng)高 1℃左右， 詳見“濕度與熱舒適性的關(guān)系”。
2.濕度與熱舒適性的關(guān)系
低溫送風(fēng)系統(tǒng)空氣處理機(jī)組的機(jī)器露點(diǎn)和送風(fēng)溫度明顯低于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，因此在 相同的熱濕比下，室內(nèi)相對濕度明顯低于常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)，甚至可以降低到 40% 左右。
從 1997 年開始，以范格爾（P. O. Fanger）教授為首的丹麥哥本哈根國際室內(nèi)環(huán) 境和能源中心對低相對濕度下人體熱感覺進(jìn)行了深入的實驗研究，2000~2003 年公布的研究結(jié)果表明：室內(nèi)相對濕度大于 25% 不會對眼睛和皮膚產(chǎn)生明顯的不舒適感。美國 ASHRAE Standard 62—2001 推薦室內(nèi)最佳相對濕度的范圍為 30%~60%；ASHRAE Standard 54—1992 熱舒適度標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)相對濕度引起人體不舒適感的觀察結(jié)果，推薦有人房間的露點(diǎn)溫度不宜低于 2℃；ASHRAE Handbook 2001 年版基礎(chǔ)篇公布的舒適區(qū)范圍的冬夏最低允許露點(diǎn)溫度都是 2℃，按此規(guī)定，夏季舒適區(qū)最低相對濕度的范圍是 19.79%~24.37%；德國 DIN 1946 將夏季人體舒適感區(qū)的相對濕度下限定為 32%。
另外，在可接受的室內(nèi)相對濕度條件下，試驗表明在低相對濕度下人體會感到空氣更新鮮，減少了人對氣味的敏感程度，同時對于夏季高溫高濕地區(qū)，較低的相對濕度也可以減少物品發(fā)霉，間接改善室內(nèi)空氣品質(zhì)。
總之，夏季工況低相對濕度有利于改善室內(nèi)熱舒適性。研究表明在舒適感相同的條件下，相對濕度每降低 25%，干球溫度可提高 1℃，這一研究成果對低溫送風(fēng)空調(diào)節(jié)能有十分重要的意義。
因此，一般而言，低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)空氣設(shè)計參數(shù)見表 4-3。
表 4-3低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)室內(nèi)空氣設(shè)計參數(shù)
4.3.2 室內(nèi)溫濕度改變引起的負(fù)荷變化
低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)可以實現(xiàn)低濕度環(huán)境，和常規(guī)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)相比，達(dá)到同樣的室內(nèi)干球溫度，采用低溫送風(fēng)后室內(nèi)濕度降低，則需要處理的潛熱負(fù)荷變大。但如前所述，低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)干球溫度設(shè)定值比常規(guī)空調(diào)略高，故室內(nèi)顯熱負(fù)荷顯然會有所減少。
因此，對于低溫送風(fēng)系統(tǒng)具體計算時，對于室內(nèi)條件變化而帶來冷負(fù)荷變化，需進(jìn)行詳細(xì)計算，通常應(yīng)使輸送動力降到最低值，確保整個建筑物有效地達(dá)到經(jīng)濟(jì)節(jié)能為目標(biāo)。
以某典型辦公大樓在不同的室內(nèi)溫濕度條件為例，負(fù)荷計算值比較見表 4-4。
表 4-4負(fù)荷計算值比較
由表 4-4 可知，隨著室內(nèi)相對濕度的下降，冷負(fù)荷有所增加，與 25℃ /50% 的工況 相比，26℃ /45% 的工況下冷負(fù)荷增加 1.5%，26℃ /40% 的工況下冷負(fù)荷增加 2.9%，但同時也可見隨著室內(nèi)相對濕度的下降，冷負(fù)荷的增加并不大。
另外，同樣由表 4-4 可知，隨著送風(fēng)溫度的下降，送風(fēng)量下降。與送風(fēng)溫度 13.1℃（對 應(yīng)室內(nèi)溫濕度為 25℃ /50%）的工況相比，送風(fēng)溫度 10.7℃（對應(yīng)室內(nèi)溫濕度為 26℃ /45%） 的工況下送風(fēng)量下降 17%，送風(fēng)溫度 7.5℃（對應(yīng)室內(nèi)溫濕度為 26℃ /40%）的工況下送風(fēng) 量下降 33%，因此采用低溫送風(fēng)系統(tǒng)可較大程度地降低送風(fēng)系統(tǒng)的送風(fēng)機(jī)能耗。
總之，室內(nèi)參數(shù)確定后可以進(jìn)行房間負(fù)荷計算，計算方法同常溫送風(fēng)系統(tǒng)，但由于低溫送風(fēng)系統(tǒng)的特殊性，需綜合考慮多方面的影響，主要有以下幾個方面：
（1）由于低溫送風(fēng)系統(tǒng)的室內(nèi)干球溫度可較常溫送風(fēng)系統(tǒng)提高，因此顯熱冷負(fù)荷略低。
（2）低溫送風(fēng)與常溫送風(fēng)采用的新風(fēng)量絕對值相等，且采用低溫送風(fēng)后由于室內(nèi)相對濕度下降，因此新風(fēng)負(fù)荷比常規(guī)系統(tǒng)稍大，處理潛熱負(fù)荷略大。同時，由于低溫送風(fēng) 系統(tǒng)的送風(fēng)量較常溫送風(fēng)系統(tǒng)小 30%~40%，其新風(fēng)比也比常溫送風(fēng)系統(tǒng)的大。
