空調(diào)房間送風(fēng)狀態(tài)的確定及送風(fēng)量的計(jì)算

PAGEPAGE333.7空調(diào)房間送風(fēng)狀態(tài)的確定及送風(fēng)量的計(jì)算在已知空調(diào)區(qū)冷(熱)、濕負(fù)荷的基礎(chǔ)上，確定消除室內(nèi)余熱、余濕，維持室內(nèi)所要求的空氣參數(shù)所需的送風(fēng)狀態(tài)及送風(fēng)量，是選擇空氣處理設(shè)備的重要依據(jù)。3.7.1空調(diào)房間送風(fēng)狀態(tài)的變化過(guò)程在空調(diào)設(shè)計(jì)中，經(jīng)常采用空氣質(zhì)量平衡和能量守恒定律來(lái)進(jìn)行空調(diào)系統(tǒng)的一些能量問(wèn)題分析圖3-10表示一個(gè)空調(diào)房間的熱濕平衡示意圖，房間余熱量(即房間冷負(fù)荷)為Q(kW)，房間余濕量(即房間濕負(fù)荷)為W(kg／s)，送入(kg/s)的空氣，吸收室內(nèi)余熱余濕后，其狀態(tài)由O(hO，dO)變?yōu)槭覂?nèi)空氣狀態(tài)N(hN，dN)，然后排出室外。圖3-10空調(diào)房間的熱濕平衡當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡后，總熱量、濕量均達(dá)到了平衡，即總熱量平衡 (3-43)濕量平衡 (3-44)式中——送入房間的風(fēng)量（kg/s）；Q——余熱量（kW）；W——余濕量（kg/s）；——送風(fēng)狀態(tài)空氣的比焓值（kJ/kg）和含濕量（kg/kg）；——室內(nèi)空氣比焓值（kJ/kg）和含濕量（kg/kg）。同理，可利用空調(diào)區(qū)的顯熱冷負(fù)荷和送風(fēng)溫差來(lái)確定送風(fēng)量。(3-45)式中Q——顯熱冷負(fù)荷（kW）；Cp——空氣的定壓比熱容[1.01kJ/(kgK)]。上述公式均可用于確定消除室內(nèi)負(fù)荷應(yīng)送入室內(nèi)的風(fēng)量，即送風(fēng)量的計(jì)算公式。圖3-11為送入室內(nèi)的空氣(送風(fēng))吸收熱、濕負(fù)荷的狀態(tài)變化過(guò)程在h-d圖上的表示。圖中N為室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)，O為送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)。熱濕比或變化過(guò)程的角系數(shù)為(3-46)由上可得，送風(fēng)狀態(tài)O在余熱Q，余濕W作用下，在h-d圖上沿著過(guò)室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N點(diǎn)且的過(guò)程線變化到N點(diǎn)。圖3-11送風(fēng)狀態(tài)的變化過(guò)程3.7.2夏季送風(fēng)狀態(tài)的確定及送風(fēng)量的計(jì)算在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)是已知的，冷負(fù)荷與濕負(fù)荷及室內(nèi)過(guò)程的角系數(shù)也是已知的，待確定量是和Ox的狀態(tài)參數(shù)。從圖3-10上可以看到，送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)在通過(guò)室內(nèi)點(diǎn)Nx、角系數(shù)為x的線段上。如果預(yù)先選定送風(fēng)溫度，則送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的其他參數(shù)就可以確定，繼而可根據(jù)公式（3-43）或公式（3-44）確定送風(fēng)量。工程上常根據(jù)送風(fēng)溫差來(lái)確定Ox點(diǎn)。送風(fēng)溫差對(duì)室內(nèi)溫、濕度效果有一定影響，是決定空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的主要因素之一。在保證既定的技術(shù)要求的前提下，加大送風(fēng)溫差有突出的經(jīng)濟(jì)意義。送風(fēng)溫差加大一倍，系統(tǒng)送風(fēng)量可減少一半，系統(tǒng)的材料消耗和投資（不包括制冷系統(tǒng)）約減少40％，而動(dòng)力消耗則可減少50％；送風(fēng)溫差在4℃～8℃之間，每增加1℃，風(fēng)量可減少10％～15％。所以在空調(diào)設(shè)計(jì)中，正確的決定送風(fēng)溫差是一個(gè)相當(dāng)重要的問(wèn)題。但送風(fēng)溫度過(guò)低，送風(fēng)量過(guò)小則會(huì)使室內(nèi)空氣溫度和濕度分布的均勻性和穩(wěn)定性受到影響。因此，對(duì)于室內(nèi)溫、濕度控制嚴(yán)格的場(chǎng)合，送風(fēng)溫差應(yīng)小些。對(duì)于舒適性空調(diào)和室內(nèi)溫、濕度控制要求不嚴(yán)格工藝性空調(diào)，可以選用較大的送風(fēng)溫差。根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）和《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019-2003）中的規(guī)定，當(dāng)送風(fēng)口高度≤5m時(shí)，5℃≤≤10℃；當(dāng)送風(fēng)口高度＞5m時(shí)，10℃≤≤15℃。送風(fēng)溫差的大小與送風(fēng)方式關(guān)系很大，對(duì)于不同送風(fēng)方式的送風(fēng)溫差不能規(guī)定一個(gè)數(shù)字。所以確定空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)溫差時(shí)，必須和送風(fēng)方式聯(lián)系起來(lái)考慮。對(duì)混合式通風(fēng)可加大送風(fēng)溫差，但對(duì)置換通風(fēng)方式，送風(fēng)溫差不受限制。目前，對(duì)于舒適性空調(diào)或夏季以降溫為主的工藝性空調(diào)，工程設(shè)計(jì)中經(jīng)常采用“露點(diǎn)”送風(fēng)，即取空氣冷卻設(shè)備可能把空氣冷卻到的狀態(tài)點(diǎn)，一般為相對(duì)濕度90％95％的“機(jī)器露點(diǎn)”Lx(見(jiàn)圖3-10)。工藝性空調(diào)的送風(fēng)溫差宜按表3-30確定。表3-30工藝性空調(diào)的送風(fēng)溫差和換氣次數(shù)室溫允許波動(dòng)范圍／℃送風(fēng)溫差／℃每小時(shí)換氣次數(shù)n／（次/h）1.0151.0695（高大空間除外）0.53680.10.22312（工作時(shí)間不送風(fēng)的除外）空調(diào)區(qū)的換氣次數(shù)是通風(fēng)和空調(diào)工程中常用來(lái)衡量送風(fēng)量的指標(biāo)。其定義是：該空調(diào)區(qū)的總風(fēng)量（m3/h）與空氣調(diào)節(jié)區(qū)體積（m3）的比值。用符號(hào)n（次/h）表示。換氣次數(shù)和送風(fēng)溫差之間有一定的關(guān)系。對(duì)于空調(diào)區(qū)來(lái)說(shuō)，送風(fēng)溫差加大，換氣次數(shù)即隨之減小。采用推薦的送風(fēng)溫差所算得的送風(fēng)量折合成換氣次數(shù)應(yīng)大于表3-30推薦的n值。表中所規(guī)定的換氣次數(shù)是和所規(guī)定的送風(fēng)溫差相適應(yīng)的。另外《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019-2003）上還規(guī)定，對(duì)于舒適性空調(diào)系統(tǒng)每小時(shí)的換氣次數(shù)不應(yīng)小于5次；但高大空間的換氣次數(shù)應(yīng)按其冷負(fù)荷通過(guò)計(jì)算確定。實(shí)踐證明，在一般舒適性空調(diào)和室溫允許波動(dòng)范圍1.0℃工藝性空調(diào)區(qū)中，換氣次數(shù)的多少，不是一個(gè)需要嚴(yán)格控制的指標(biāo)，只要按照所取的送風(fēng)溫差計(jì)算風(fēng)量，一般都能滿足室內(nèi)要求，當(dāng)室溫允許波動(dòng)范圍≤1.0℃時(shí)，換氣次數(shù)的多少對(duì)室溫的均勻程度和自控系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)的影響就需考慮了。對(duì)于通常所遇到的室內(nèi)散熱量較小的空調(diào)區(qū)來(lái)說(shuō)，換氣次數(shù)采用規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值就已經(jīng)夠了，不必把換氣次數(shù)再增多，不過(guò)對(duì)于室內(nèi)散熱量較大的空調(diào)區(qū)來(lái)說(shuō)，換氣次數(shù)的多少應(yīng)根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷和送風(fēng)溫差大小通過(guò)計(jì)算確定，其數(shù)值一般都大于規(guī)范中規(guī)定的數(shù)值。選定送風(fēng)溫差之后，即可按以下步驟確定送風(fēng)狀態(tài)和送風(fēng)量（見(jiàn)圖3-12）：此時(shí)，在h-d圖上作的等焓線與dOd=8.5g/kg的等含濕量線，兩線的交點(diǎn)即為冬季送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)Od。或者將和dOd=8.5g/kg代入比焓的定義式，即可求出tOd=27.1℃。

3.8新風(fēng)量的確定和風(fēng)量平衡新風(fēng)量的多少，是影響空調(diào)負(fù)荷的重要因素之一。新風(fēng)量少了，會(huì)使室內(nèi)衛(wèi)生條件惡化，甚至成為“病態(tài)建筑”；新風(fēng)量多了，會(huì)使空調(diào)負(fù)荷加大，造成能量浪費(fèi)。長(zhǎng)期以來(lái)，普遍認(rèn)為“人”是室內(nèi)僅有的污染源。因此，新風(fēng)量的確定一直沿用每人每小時(shí)所需最小新風(fēng)量這個(gè)概念。近年來(lái)人們發(fā)現(xiàn)建筑內(nèi)還有其他污染源。因?yàn)?，隨著化學(xué)工業(yè)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的新型化學(xué)建材、裝璜材料、家具……進(jìn)入了建筑物內(nèi)，并在室內(nèi)散發(fā)大量的污染物。因此，確定新風(fēng)量的觀念應(yīng)該有所改變，即再也不能單一地只考慮人造成的污染，而必須同時(shí)考慮室內(nèi)其他污染源帶來(lái)的污染。也就是說(shuō)，室內(nèi)所需新風(fēng)量，應(yīng)該是稀釋人員污染和建筑物污染的兩部分之和。美國(guó)采暖制冷空調(diào)工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASHRAE在1996年8月提出了將人員污染和稀釋建筑物污染兩個(gè)因素同時(shí)考慮的新的新風(fēng)量計(jì)算公式，也就是說(shuō)，最小新風(fēng)量（m3/h）可由下式計(jì)算確定（3-48）式中—每人每小時(shí)所需最小新風(fēng)量，[m3/（人·h）]；—室內(nèi)人員數(shù)；—單位建筑面積每小時(shí)所需的最小新風(fēng)量，見(jiàn)表3－31[m3/(㎡·h)]；A－通風(fēng)房間建筑面積，㎡。表3－31單位建筑面積每小時(shí)所需的新風(fēng)量場(chǎng)所新風(fēng)量場(chǎng)所新風(fēng)量車(chē)庫(kù)，修理維護(hù)中心27m3/(m2·h)地下商場(chǎng)（0.3人/㎡）5.4m3/(m2·h)臥式、起居室54m3/(room·h)二樓商店（0.2人/㎡）3.6m3/(m2·h)浴室65m3/(room·h)溜冰，游泳池9m3/(m2·h)走廊等公共場(chǎng)所0．9m3/(m2·h)學(xué)校衣帽間9m3/(m2·h)更衣室9m3/(m2·h)學(xué)校走廊1.8m3/(m2·h)電梯18m3/(m2·h)驗(yàn)尸房9m3/(m2·h)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（50189-2005）條文說(shuō)明中指出：空調(diào)系統(tǒng)所需的新風(fēng)主要有兩個(gè)用途：一是稀釋室內(nèi)有害物質(zhì)的濃度，滿足人員的衛(wèi)生要求；二是補(bǔ)充室內(nèi)排風(fēng)和保持室內(nèi)正壓。前者的指示物質(zhì)是CO2，使其日平均值保持在0.1％以內(nèi)；后者通常根據(jù)風(fēng)平衡計(jì)算確定。參考美國(guó)采暖制冷空調(diào)工程師學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASHRAE62-2001《Ventilationforacceptableindoorairquality》第6.1.3.4條：對(duì)于出現(xiàn)最多人數(shù)的持續(xù)時(shí)間少于3h的房間，所需新風(fēng)量可按室內(nèi)的平均人數(shù)確定，該平均人數(shù)不應(yīng)少于最多人數(shù)的1/2。例如，一個(gè)設(shè)計(jì)最多容納人數(shù)為100人的會(huì)議室，開(kāi)會(huì)時(shí)間不超過(guò)3h，假設(shè)平均人數(shù)為60人，則該會(huì)議室的新風(fēng)量可?。?0m3/(h·p)×60p＝1800m3/h，而不是按30m3/(h·p)×100p＝3000m3/h計(jì)算。另外假設(shè)平均人數(shù)為40人，則該會(huì)議室的新風(fēng)量可取：30m3/(h·p)×50p＝1500m3/h?！豆步ㄖ?jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（50189-2005）給出的公共建筑主要空間的設(shè)計(jì)新風(fēng)量，如表3-32所示。匯總了國(guó)內(nèi)現(xiàn)行有關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)，并綜合考慮了眾多因素，一般不應(yīng)隨意增加或減少。表3-32公共建筑主要空間的設(shè)計(jì)新風(fēng)量建筑類(lèi)型與房間名稱新風(fēng)量/[m3/（h·人）]旅游旅館客房5星級(jí)504星級(jí)403星級(jí)30餐廳、宴會(huì)廳、多功能廳5星級(jí)304星級(jí)253星級(jí)（續(xù)）20（續(xù)）2星級(jí)15大堂、四季廳4～5星級(jí)10商業(yè)、服務(wù)4～5星級(jí)202～3星級(jí)10美容、理發(fā)、康樂(lè)設(shè)施30旅店客房一~三級(jí)30四級(jí)20文化娛樂(lè)影劇院、音樂(lè)廳、錄像廳20游藝廳、舞廳（包括卡拉OK歌廳）30酒吧、茶座、咖啡廳10體育館20商場(chǎng)（店）、書(shū)店20飯館（餐廳）20辦公30學(xué)校教室小學(xué)11初中14高中173.8.1單個(gè)房間空調(diào)系統(tǒng)最小新風(fēng)量的確定一個(gè)完善的空調(diào)系統(tǒng)，除了滿足對(duì)室內(nèi)溫、濕度控制以外，還必須給房間提供足夠的室外新鮮空氣(簡(jiǎn)稱新風(fēng))，因此一般情況下，送風(fēng)空氣由新風(fēng)和回風(fēng)組成。從改善室內(nèi)空氣品質(zhì)角度，新風(fēng)量越多越好；由于空調(diào)系統(tǒng)中新風(fēng)的熱、濕處理消耗的能量很多，所以，使用的新風(fēng)量越小，就越經(jīng)濟(jì)。但是不能無(wú)限制地減少新風(fēng)量，因而在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須確定最小新風(fēng)量，通常應(yīng)滿足以下三個(gè)要求：（1）稀釋人群本身和活動(dòng)所產(chǎn)生的污染物，保證人群對(duì)空氣品質(zhì)的要求在人員長(zhǎng)期停留的空調(diào)房間，由于人們呼出CO2氣體量的增加，會(huì)逐漸破壞室內(nèi)空氣的正常成分，給人體健康帶來(lái)不良影響。因此在空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)量中，必須摻入含CO2量少的室外新風(fēng)來(lái)稀釋室內(nèi)空氣中CO2的含量，使之合乎衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50019-2003）中規(guī)定，民用建筑人員所需最小新風(fēng)量按國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)確定；工業(yè)建筑應(yīng)保證每人不小于30m3/h的新風(fēng)量；對(duì)于公共建筑，根據(jù)《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）中的規(guī)定，其主要空間的設(shè)計(jì)新風(fēng)量應(yīng)符合表3-31的規(guī)定。（2）按照補(bǔ)充室內(nèi)燃燒所耗的空氣或補(bǔ)償排風(fēng)(包括局部排風(fēng)和全面排風(fēng))量要求如果建筑物內(nèi)有燃燒設(shè)備時(shí)，系統(tǒng)必須給空調(diào)區(qū)補(bǔ)充新風(fēng)，以彌補(bǔ)燃燒所耗的空氣。燃燒所需的空氣量可從燃燒設(shè)備的產(chǎn)品樣本中獲得，也可根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算而得，本書(shū)不再詳述。如果空調(diào)房間有排風(fēng)設(shè)備，為了不使房間產(chǎn)生負(fù)壓，至少應(yīng)補(bǔ)充與局部排風(fēng)量相等的室外新風(fēng)。（3）按照保證房間的正壓要求為了防止外界未經(jīng)處理的空氣滲入空調(diào)房間，有利于保證房間清潔度和室內(nèi)參數(shù)少受外界干擾，需要使空調(diào)區(qū)保持一定正壓值，即用增加一部分新風(fēng)量的辦法，使室內(nèi)空氣壓力高于外界壓力，然后再讓這部分多余的空氣從房間門(mén)窗縫隙等不嚴(yán)密處滲透出去。舒適性空調(diào)室內(nèi)正壓值不宜過(guò)小，也不宜過(guò)大，一般采用5Pa的正壓值就可滿足要求。當(dāng)室內(nèi)正壓值為10Pa時(shí)，保持室內(nèi)正壓所需的風(fēng)量，每小時(shí)約為1.0～1.5次換氣，舒適性空調(diào)的新風(fēng)量一般都能滿足此要求。室內(nèi)正壓值超過(guò)50Pa時(shí)會(huì)使人感到不舒適，而且需加大新風(fēng)量，增加能耗，同時(shí)開(kāi)門(mén)也較困難。因此規(guī)定不應(yīng)大于50Pa。對(duì)于工藝性空調(diào)，因與其相通房間的壓力差有特殊要求，其壓差值應(yīng)按工藝要求確定。在全空氣系統(tǒng)中，通常按照上述三條要求確定出新風(fēng)量中的最大值作為系統(tǒng)的最小新風(fēng)量。若以上三項(xiàng)中的最大值仍不足系統(tǒng)送風(fēng)量的10％，則新風(fēng)量應(yīng)按總送風(fēng)量的10％計(jì)算，以確保衛(wèi)生和安全。但凈化程度要求高，房間換氣次數(shù)特別大的系統(tǒng)不在此列，這是因?yàn)橥ǔ?、濕度波?dòng)范圍要求很小或潔凈度要求很高的空調(diào)區(qū)送風(fēng)量一般都很大，如果要求最小新風(fēng)量達(dá)到送風(fēng)量的10％，新風(fēng)量也很大，不僅不節(jié)能，大量室外空氣還影響了室內(nèi)溫、濕度的穩(wěn)定，增加了過(guò)濾器的負(fù)擔(dān)；一般舒適性空調(diào)系統(tǒng)，按人員和正壓要求確定的新風(fēng)量達(dá)不到10％時(shí)，由于人員較少，室內(nèi)CO2濃度也較低（O2含量相對(duì)較高），也每必要加大新風(fēng)量。值得指出的是，對(duì)舒適性空氣調(diào)節(jié)和條件允許的工藝性空氣調(diào)節(jié)，當(dāng)可用室外新風(fēng)作冷源時(shí)，應(yīng)最大限度地使用新風(fēng)，以提高空調(diào)區(qū)的空氣品質(zhì)。另外，有下列情況存在時(shí)，應(yīng)采用全新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)：夏季空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)比焓值高于室外空氣比焓值。系統(tǒng)各空調(diào)區(qū)排風(fēng)量大于按負(fù)荷計(jì)算出的送風(fēng)量。室內(nèi)散發(fā)有害物質(zhì)，以及防火防爆等要求不允許空氣循環(huán)使用。采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管或循環(huán)風(fēng)空氣處理機(jī)組的空調(diào)區(qū)，應(yīng)含有集中處理新風(fēng)的系統(tǒng)。3.8.2多房間空調(diào)系統(tǒng)最小新風(fēng)量的確定以上討論的空調(diào)房間最小新風(fēng)量的確定原則都是按照空調(diào)系統(tǒng)是單個(gè)房間的情況考慮的。當(dāng)一個(gè)集中式空調(diào)系統(tǒng)包括多個(gè)房間時(shí)，由于同一個(gè)集中空氣處理系統(tǒng)中所有空調(diào)房間的新風(fēng)比都相同，因此，各個(gè)空調(diào)房間按比例實(shí)際分配得到的新風(fēng)量就不一定符合以上討論的最小新風(fēng)量的確定原則。因此，對(duì)于一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)為多個(gè)房間服務(wù)的場(chǎng)合，為了較合理地確定空調(diào)系統(tǒng)的最小新風(fēng)量，做到保證人體健康的衛(wèi)生要求，又盡可能的減少空調(diào)系統(tǒng)的能耗，需根據(jù)空調(diào)房間和系統(tǒng)的風(fēng)平衡來(lái)確定空調(diào)系統(tǒng)的最小新風(fēng)量。多房間集