人體散熱量計(jì)算

1、2007.04.25 網(wǎng)絡(luò)日記空調(diào)房間人體的散熱及散濕量計(jì)算 文章引用自: 引用 2007-04-25 | 發(fā)表者: 五洲韓威 空調(diào)房間人體的散熱及散濕量計(jì)算人體的散熱量可分為顯熱和潛熱。顯熱是由人的體溫與周圍空氣溫度之間的溫差而產(chǎn)生的；潛熱是體表排汗或肺呼吸而帶入空氣的熱量。精密空調(diào)第一章 機(jī)房專用精密空調(diào)特點(diǎn)能夠充分滿足機(jī)房環(huán)境條件要求的機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)（也稱恒溫恒濕空調(diào)）是在近30年中逐漸發(fā)展起來的一個(gè)新機(jī)種。早期的機(jī)房使用舒適性空調(diào)機(jī)時(shí)，常常出現(xiàn)由于環(huán)境溫濕度參數(shù)控制不當(dāng)而造成機(jī)房設(shè)備運(yùn)行不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸受干擾，出現(xiàn)靜電等問題。精密空調(diào)機(jī)，通常具有如下一些性能特點(diǎn)：1.1 大風(fēng)量、小

2、焓差與相同制冷量的舒適性空調(diào)機(jī)相比，機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)的循環(huán)風(fēng)量約大一倍，相應(yīng)的焓差只有一半，機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)運(yùn)行時(shí)通常不需要除濕，循環(huán)風(fēng)量較大將使得機(jī)組在空氣露點(diǎn)以上運(yùn)行，不必要像舒適性空調(diào)機(jī)那樣為應(yīng)付濕負(fù)荷而不得不使空氣冷卻到露點(diǎn)以下，故機(jī)組可以通過提高制冷劑的蒸發(fā)溫度提高機(jī)組運(yùn)行的熱效率，從而提高運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，顯熱比為1.0的機(jī)組的單位制冷量的能耗僅是顯熱比為0.6的機(jī)組的60%左右。同樣，機(jī)房要求溫濕度指標(biāo)相對(duì)穩(wěn)定，較大的循環(huán)風(fēng)量將有利于穩(wěn)定機(jī)房的溫濕度指標(biāo)，顯然，在制冷量一定的情況下，風(fēng)量的增大將導(dǎo)致焓差的減少，因而通常機(jī)組只能在顯熱比相當(dāng)高的工況下運(yùn)行，這恰恰與機(jī)房的負(fù)

3、荷特點(diǎn)相適應(yīng)。 通常舒適性空調(diào)冷負(fù)荷中有30%是為了消除潛熱負(fù)荷，有70%是為了消除顯熱負(fù)荷。對(duì)機(jī)房來講，其情況卻大不相同，機(jī)房主要是設(shè)備散出的顯熱，室內(nèi)工作人員散出的熱負(fù)荷及夏季進(jìn)入房間的新鮮空氣的熱濕負(fù)荷（僅占總負(fù)荷的5%）。并且冬季是需要加濕而不是減濕，即使在冬季機(jī)房仍需要消除熱負(fù)荷，特別是程控機(jī)房更是如此。鑒于以上特點(diǎn)，如將一般舒適性空調(diào)機(jī)組用于機(jī)房，則會(huì)造成能量浪費(fèi)。例如一個(gè)熱負(fù)荷為 7056kcal/h的機(jī)房，若使用機(jī)房專用空調(diào)機(jī)組，則總耗電量為2.7kw，而舒適性空調(diào)機(jī)組則需耗電8.1kw，即多耗電兩倍。同樣制冷量的空調(diào)機(jī)其風(fēng)量各異，舒適性空調(diào)機(jī)的風(fēng)量與冷量比為1:5，而恒溫恒濕

4、機(jī)風(fēng)量與冷量比為1:3.5，機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)具有大風(fēng)量、小焓差、高顯熱比的特點(diǎn)，通常焓差為2kcal/kg左右。也就是說，機(jī)房的熱負(fù)荷90%95%是顯熱負(fù)荷，同樣的熱負(fù)荷顯熱比越高要求送風(fēng)量越大。這就要求機(jī)房的空調(diào)系統(tǒng)能夠提供較大的送風(fēng)量，所以一般機(jī)房送風(fēng)量要比通常舒適性空調(diào)房間所需的送風(fēng)量大1.62倍。1.2 機(jī)房的熱負(fù)荷變化幅度較大通常要在10%20%之間變動(dòng)，這是由于主機(jī)設(shè)備所處的工作狀態(tài)不同，消耗的功耗不同所造成的。因此，機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)必須能夠適應(yīng)這種負(fù)荷的變化，以使電子元器件工作在所要求的環(huán)境條件之中，保證電路性能的可靠性。1.3 送回風(fēng)方式多樣由于要與電子通信設(shè)備的冷卻方式相適

5、應(yīng)，機(jī)房的空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)回風(fēng)方式是多種多樣的：有上送風(fēng)、下送風(fēng)，有上回風(fēng)、下回風(fēng)、側(cè)回風(fēng)等，生產(chǎn)企業(yè)一般是利用標(biāo)準(zhǔn)化手段開發(fā)一系列機(jī)型，以滿足用戶的不同需要。機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)送風(fēng)形式多為上送下回和下送上回式。機(jī)房中鋪設(shè)防靜電活動(dòng)地板，機(jī)房專用精密空調(diào)采用下送上回式送風(fēng)，使冷氣直接進(jìn)入活動(dòng)地板下，這樣使地板下形成靜壓箱，然后通過地板送風(fēng)口，把冷氣均勻地送入機(jī)房?jī)?nèi)，送入設(shè)備機(jī)柜內(nèi)。為此，機(jī)房專用精密空調(diào)應(yīng)有足夠的風(fēng)量把機(jī)房中的熱量帶走。采用這種送風(fēng)形式可大大提高空調(diào)效率，同時(shí)還可以大幅度節(jié)省過去習(xí)慣的管道送風(fēng)的工程費(fèi)用，降低工程造價(jià)，使室內(nèi)布局美觀。這是機(jī)房理想的送風(fēng)方式。當(dāng)然，機(jī)房送風(fēng)形式要與

6、設(shè)備散熱形式一致。1.4 過濾通常標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組中，空氣過濾器均采用粗、中效過濾，而在一些進(jìn)口的特型機(jī)組中，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采用預(yù)留亞高效過濾器或高效過濾器的安裝位置，根據(jù)用戶需求選用（如凈化手術(shù)室等就選用亞高效過濾器）。只要用戶要求，過濾系統(tǒng)可以很方便地以更換過濾器或者增加過濾器的方式進(jìn)行升級(jí)。一般級(jí)潔凈要求使用高效或亞高效過濾器，級(jí)潔凈要求使用亞高效或中效過濾器，即使是級(jí)潔凈要求也應(yīng)該使用中效過濾器。然而，舒適性空調(diào)機(jī)一般只有初效過濾器，如果需要提高過濾效率，也只能是改裝，而且往往還需增加風(fēng)機(jī)、加大風(fēng)壓，以免空調(diào)機(jī)因安裝了高效或亞高效過濾器而使送風(fēng)能力大幅度下降。1.5 可靠性較高針對(duì)機(jī)房精密空調(diào)

7、系統(tǒng)高可靠性的要求，機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)在結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造以及空調(diào)系統(tǒng)組成等方面都必須相應(yīng)采取一系列措施，例如設(shè)置后備機(jī)組或后備控制單元，微機(jī)控制系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行診斷，實(shí)時(shí)對(duì)已經(jīng)出現(xiàn)或?qū)⒁霈F(xiàn)的故障發(fā)出報(bào)警，自動(dòng)用后備機(jī)組或后備控制單元切換故障機(jī)組或故障單元。眾所周知，機(jī)房專用精密空調(diào)的控制系統(tǒng)功能比舒適性空調(diào)完善得多?？刂葡到y(tǒng)的性能與空調(diào)系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能密切相關(guān)。不少機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)專門開發(fā)一系列的控制器作為空調(diào)系統(tǒng)的組成部分。采用電子控制器或微機(jī)控制已經(jīng)十分普遍，有些企業(yè)已經(jīng)把模糊控制技術(shù)應(yīng)用在計(jì)算機(jī)房專用空調(diào)系統(tǒng)中。機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)組均采用先進(jìn)可靠的微電腦控制

8、系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)由兩大部件組成，即智能控制器I2-manager和操作顯示器組件Tmaster。控制器提供強(qiáng)大的模擬和數(shù)字控制能力，可以滿足廣泛的監(jiān)測(cè)和控制功能，包括實(shí)時(shí)鐘、RS232/RS485通信接口以及標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)連接。大屏幕液晶多制式顯示器，可顯示地道的中文，更加適合中國(guó)用戶需求。操作人員可通過鍵盤/顯示器組件查詢?cè)O(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及各種故障記錄，調(diào)整設(shè)定參數(shù)，保證最高的運(yùn)行效率?？刂葡到y(tǒng)可以控制同一機(jī)組內(nèi)各臺(tái)壓縮機(jī)分時(shí)啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，均衡同一機(jī)組內(nèi)各臺(tái)壓縮機(jī)的工作時(shí)間，防止壓縮機(jī)頻繁啟動(dòng)。多臺(tái)機(jī)組可互相串聯(lián)，互為備份。多臺(tái)機(jī)組可自動(dòng)分時(shí)啟動(dòng)，降低啟動(dòng)電流，均衡不同機(jī)組的工作時(shí)間。這樣，有利

9、于提高專用空調(diào)機(jī)組的壽命和運(yùn)行的可靠性。1.6 全年制冷運(yùn)行無論是大、中型計(jì)算機(jī)，還是程控交換機(jī)，都要求空調(diào)機(jī)全年制冷運(yùn)行。而冬季的制冷運(yùn)行要解決穩(wěn)定冷凝壓力和其它相關(guān)的問題。多數(shù)機(jī)房專用空調(diào)機(jī)能在室外氣溫降至-15時(shí)仍能制冷運(yùn)行，而采用乙二醇制冷機(jī)組，可在室外氣溫降至-45時(shí)仍能制冷運(yùn)行。與此形成鮮明對(duì)比的是舒適性空調(diào)機(jī)或常規(guī)恒溫恒濕機(jī)，在此種條件下，根本無法工作。1.7 設(shè)計(jì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)運(yùn)行點(diǎn)如果把舒適性空調(diào)機(jī)用作機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)，由于機(jī)房要求其運(yùn)行點(diǎn)為：冬季：202，夏季：232，而舒適性空調(diào)機(jī)的設(shè)計(jì)點(diǎn)溫度一般為27，所以機(jī)組的實(shí)際供冷能力一般比樣本標(biāo)明的額定值低10%25%。此外，運(yùn)行點(diǎn)偏離

10、設(shè)計(jì)點(diǎn)時(shí)，在一定程度上機(jī)組的部分機(jī)件性能由于偏離了最佳運(yùn)行點(diǎn)，從而影響了機(jī)組整體的匹配狀態(tài)，不利于機(jī)組性能的充分發(fā)揮和高效率運(yùn)行。然而機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)，由于把運(yùn)行點(diǎn)作為設(shè)計(jì)點(diǎn)，因而機(jī)組始終處于最佳運(yùn)行點(diǎn)，這就從根本上避免了這些問題。綜上所述，根據(jù)機(jī)房負(fù)荷特性及特點(diǎn)，就需要設(shè)計(jì)出一種將這些要求綜合于一體的空調(diào)機(jī)，實(shí)現(xiàn)以處理干冷卻工況為主的空氣處理過程。1.8 使用壽命一般機(jī)房專用精密空調(diào)廠家的設(shè)計(jì)壽命是最低是10年，連續(xù)運(yùn)行時(shí)間是86400小時(shí)，平均無故率達(dá)到25000小時(shí)，實(shí)際運(yùn)用過程中, 機(jī)房專用精密空調(diào)可運(yùn)行15年。根據(jù)國(guó)家家電行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，舒適性空調(diào)機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)壽命每年按運(yùn)行半年計(jì)算，為3

11、年時(shí)間，無連續(xù)運(yùn)行時(shí)間指標(biāo)，平均無故障時(shí)間5000小時(shí)，只適合于間斷運(yùn)行，在實(shí)際使用過程中，舒適性空調(diào)機(jī)可連續(xù)運(yùn)行的時(shí)間為35年，比機(jī)房專用精密空調(diào)相差3倍。1.9 機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)與舒適性空調(diào)機(jī)的區(qū)別表1-1 機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)組與一般舒適性空調(diào)機(jī)組的對(duì)比序號(hào) 比較內(nèi)容 一般空調(diào) 專用空調(diào)1 冷風(fēng)比（kcal/m3） 5 2.232 顯熱比（顯冷量/總冷量%） 0.650.7 0.851.03 焓差（kcal/kg） 35 22.54 控制精度 3 1，3%RH5 溫度控制 通常沒有 有加濕和去濕功能6 空氣過濾 一般性過濾 要求過濾0.20.5的粒子，1030萬級(jí)7 蒸發(fā)溫度 較低 51

12、18 蒸發(fā)器排數(shù) 4、6、8 24排9 迎風(fēng)面積 較小 1.32.710 迎面風(fēng)速（m/s） 較大 2.711 備用 單制冷回路 雙制冷回路或能夠雙機(jī)熱備12 運(yùn)行時(shí)間（h） 810 2413 全年運(yùn)行可靠性 不設(shè)計(jì)冬季運(yùn)行 全天候運(yùn)行14 控制 一般控制 微機(jī)控制15 監(jiān)控 能進(jìn)行本機(jī)或遠(yuǎn)程監(jiān)視溫濕度、空氣處理狀態(tài)和各種報(bào)警等第二章 氣流組織方式空調(diào)的氣流組織方式一般分為兩種：上送風(fēng)和下送風(fēng)。下送風(fēng)形式的氣流從空調(diào)機(jī)的底部送出，在機(jī)房地板下流動(dòng)，比較容易分布到房間的各個(gè)角落。通過活動(dòng)地板開口進(jìn)入機(jī)房?jī)?nèi)冷卻設(shè)備，并從空調(diào)機(jī)的上部回風(fēng)。這種送風(fēng)方式是絕大部分機(jī)房所采用的氣流組織方式。上送風(fēng)形式分

13、為上送風(fēng)、正面回風(fēng)、上送風(fēng)、背部回風(fēng)和上送風(fēng)、底部回風(fēng)三種方式。第三章 機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)選型指南3.1 估算空調(diào)機(jī)的制冷量，選定設(shè)備型號(hào)時(shí)通常要考慮以下主要因素3.1.1 機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備發(fā)熱量3.1.2 機(jī)房面積3.1.3 機(jī)房條件（包括層高，密封，裝修，室外機(jī)安裝位置等）3.1.4 當(dāng)?shù)貧夂驐l件3.1.5 型號(hào)規(guī)格圓整統(tǒng)一3.2 程控交換機(jī)房按交換機(jī)“門”或“線”數(shù)概算：2.43.5kcal/h門或線按交換機(jī)房“面積”校核：165222w/m2150200kcal/hm2*.交換機(jī)散熱量隨話務(wù)量的增減而變化，但其變化量不大；*.在室外環(huán)境溫度特別高的地區(qū)如50，可按每100m2約8.2kw考慮

14、機(jī)房本身的散熱量；其它氣候條件則無須考慮。3.3 計(jì)算機(jī)房3.3.1 按單位面積估算冷量：中國(guó) 機(jī)房在單層建筑內(nèi) 290350w/m2 250300kcal/hm2機(jī)房在多層建筑內(nèi) 175290w/m2 150250kcal/hm2前蘇聯(lián) 450565w/m2 390485kcal/hm2美國(guó) 350405w/m2 300350kcal/hm2日本 407525w/m2 350450kcal/hm2備注：1、隨著計(jì)算機(jī)集成電路、超大規(guī)模集成電路及芯片技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)體積越來越小，散熱量也較以前大為降低，相應(yīng)地估算指標(biāo)也需要作一定的調(diào)整；但隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，要求計(jì)算機(jī)的可靠性更高，運(yùn)行速度更

15、快，相應(yīng)地散熱量又有所增加，因此，冷量的估算應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際情況綜合考慮。2、對(duì)于絕大多數(shù)機(jī)房（設(shè)備發(fā)熱量一般），在無法準(zhǔn)確計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備發(fā)熱量的情況下，在進(jìn)行精密空調(diào)選型時(shí)可直接按照290350w/m2即0.29-0.35KW/m2(等同于250300kcal/hm2)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而為了安全起見，大多數(shù)情況下都按照0.35KW/m2（即300kcal/hm2）的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。3.3.2 按計(jì)算機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的散熱量估算冷量：在國(guó)外有的公司往往以整套計(jì)算機(jī)設(shè)備安裝電功率進(jìn)行計(jì)算，在國(guó)內(nèi)還應(yīng)乘以一定值的系數(shù) 主機(jī)設(shè)備的散熱量 Q=1000NKQ散熱量 w N主機(jī)設(shè)備安裝功率 kwK總系數(shù)，國(guó)產(chǎn)設(shè)備

16、取0.40.5；進(jìn)口設(shè)備取0.60.8 外部設(shè)備的散熱量 Q=1000NKQ散熱量 wN外部設(shè)備安裝功率 kwK總系數(shù)，國(guó)產(chǎn)設(shè)備取0.20.3；進(jìn)口設(shè)備取0.53.3.3 照明燈具散熱量 Q=1000n1n2n3N3.3.4 人體散熱量和散濕量 Q=nq W=nw備注：1. 由于實(shí)際選型時(shí)往往按空調(diào)機(jī)的系列型號(hào)規(guī)格向上取整，這樣就留有一定的安全系數(shù)，因此3，4項(xiàng)的散熱量可以忽略不計(jì)；2. 其它電訊機(jī)房的選型可參照計(jì)算機(jī)房的參數(shù)進(jìn)行。3.4 機(jī)房精密空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)量按下述三項(xiàng)中取其中的最大一項(xiàng)：3.4.1 按機(jī)房人員取40m3/hp3.4.2 維持機(jī)房室內(nèi)正壓所需的風(fēng)量3.4.3 取機(jī)房空調(diào)總風(fēng)量

17、的5%地板送風(fēng)口風(fēng)速：1.52.0m/s地板送風(fēng)口總開孔面積占地板面積的0.6%3.5 常用熱功單位換算3.5.1 壓力換算1巴(bar)1公斤力/厘米2(at)1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)105帕斯卡(pa)3.5.2 冷量換算1匹(PS)2500大卡(kcal/h)1千瓦(kw)860大卡(kcal/h)1匹(PS)2.9千瓦(kw)1冷噸3024大卡(kcal/h)1BTU/h0.2519大卡(kcal/h)備注：以上數(shù)據(jù)均來源于國(guó)內(nèi)外各種設(shè)計(jì)手冊(cè)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和統(tǒng)計(jì)報(bào)告，并經(jīng)本公司多年的銷售選型經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)、認(rèn)可。第四章 機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)的適用條件4.1 機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備有明確的工藝參數(shù)要求如溫度221

18、，濕度605%4.2 機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備特別重要時(shí)，必須有良好的機(jī)房環(huán)境保證其安全可靠的運(yùn)行4.3 機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于專用精密空調(diào)機(jī)的價(jià)格時(shí)機(jī)房設(shè)備的價(jià)格 15時(shí)，建議采用機(jī)房專用精密空調(diào)機(jī)一、冷負(fù)荷的確定：冷負(fù)荷的計(jì)算先采用詳細(xì)計(jì)算單個(gè)某房間的負(fù)荷，然后得出單個(gè)某房間單位面積的冷負(fù)荷，然后采用估算的方法得出整個(gè)區(qū)域的冷負(fù)荷。長(zhǎng)沙地區(qū)室外參數(shù)如下：夏季干球溫度：35.8濕球溫度：27.7日較差為7.3夏季空調(diào)日平均溫度32室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)為：室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度為223相對(duì)濕度為555%風(fēng)速為0.2m/s本工程冷負(fù)荷的計(jì)算采用的是諧波法計(jì)算方法：本工程中冷負(fù)荷基本上有四個(gè)部分組成，包括通過樓板、隔墻等內(nèi)圍護(hù)

19、結(jié)構(gòu)形成的冷負(fù)荷、設(shè)備散熱、人體及照明散熱。采用分項(xiàng)計(jì)算的原則，對(duì)房間蜂膠成品區(qū)進(jìn)行負(fù)荷的詳細(xì)計(jì)算。1、樓板、隔墻內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)形成的冷負(fù)荷采用以下的公式進(jìn)行計(jì)算：Q=KFT樓板冷負(fù)荷查附錄得K=0.75W/KF=33.5Q=0.7533.515=377W隔墻冷負(fù)荷南內(nèi)墻冷負(fù)荷查附錄得K=0.75W/KF=14Q=0.751415=158W西內(nèi)墻冷負(fù)荷查附錄得K=0.75W/KF=18.8Q=0.7518.815=212W2、設(shè)備工藝設(shè)備散熱可分為電動(dòng)設(shè)備散熱，電熱設(shè)備散熱，電子設(shè)備散熱?？刹捎霉浪愕姆绞竭M(jìn)行計(jì)算：Q=KF式中此處K=160W/F=35.5Q=KF=16035.5=56803、照明得熱根據(jù)照明燈具的類型及本設(shè)計(jì)采用的熒光燈可得：Q=1000n1n2NW式中n1=1.2n2=0.7Q=10001.20.760.06=302.4W4、人體散熱量人體的散熱量以成年男子為基礎(chǔ)，公式為：Q=qnnW此處q=79W/人n=0.9n=35.5/5=7.1人Q=790.97.1=504.8W根據(jù)以上的四項(xiàng)可以得