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低温送风空调系统对室内空气环境的影响及技术经济分析

   2006-09-21 15530
核心提示: 1 对室内空气环境的影响分析 室内空气温度、湿度及气流组织是影响室内空气品质及热舒适环境的主要三大因素,它们之间相


1 对室内空气环境的影响分析 室内空气温度、湿度及气流组织是影响室内空气品质及热舒适环境的主要三大因素,它们之间相互关联和影响,其中任一因素的改变将同时影响其它两个因素的变化。

1.1 湿度 低温送风空调系统的送风温度一般为4-10°C,而常规空调系统的送风温度通常为10-15°C。因此,低温送风空调系统的除温效果要优于常规的空调送风系统。但由于低温送风空调系统中的冷却盘管的出口空气温度接近的露点温度,因而随着送风温度的降低,冷却盘管产生的凝结水则相应增加,若室内干球温度保持一定,当送风空气的露点温度下降时,室内的相对温度将下降。一般当室内的干球温度保持一定,而室内相对湿度下降时,有利于室内的热舒适。

1.2 温度 室内空气温度是评价室内热舒适性的一个重要指标之一。常规的空调系统通常是以室内空气温度为24°C、相对湿度为50%作为室内热舒适性的判断依据。当采用低温送风空调系统时,由于室内相对湿度较低,因而室内空气温度即便是高于24°C,也可维持室内的热舒适性。为了维持室内的热舒适,建议的室内设计温度上限值为24°C,相对温度为40%。

1.3 室内气流分布 在设计和施工阶段,须考试以下问题

(1) 因低温空气易于下沉,影响室内空气温度分布,使人有吹风感而不适;

(2)因送风量小和流速过低,从而影响室内空气品质;

(3)配管及送风装置等表面温度低,易出现结露现象。

1.4 最少新风量 对于变风量的送风方式,随着室内冷负荷的下降,送风量也相应减少。当最小新风量一定时,则随着送风量的减少而使新风比提高。在一些低温送风空调系统中,当处于低冷负荷状态时,新风比甚至可接近100%。这样,受到污染的回风未返回到送风系统,从而可提高室内的空气品质。但当送风量不变而降低新风量时,为维持室内良好的舒适度必须选择适当的控制方法和系统形式。

2 低温送风空调系统与冰蓄冷技术相结合的技术经济比较 2.1 低温送风与冰蓄技术相结合具有明显的节能效果,其经济特性主要表现在:

(1) 因低温送风与冰蓄冷技术相结合,可以降低运行和维护费用,同时也可实现较高的室内空气品质。 (2)初投资的节约包括两个方面的含义:一是指建筑构造及设备等费用和下降;另一方面是指在同样的初投资条件下,可增加建筑物的有效使用空间。

(3)低温送风空调系统的目标是实现整个系统初投资和运行及维护费用的下降。因此,须在综合考虑各种因素后,选择最佳的设计方案。有时为了降低冰蓄冷系统与低温送风空调系统的运转及维护费用。而须增加一定的初投资。

(4) 运行费用的节约与当地的电价及维护水平和质量等因素有关。因此,其节约的程度因所在地区的不同和管理维护人员的不同而不一样。

2.2 施工技术的经济性分析 低温送风空调系统与冰蓄冷技术相结合时,在施工技术方面的优点主要包括建筑与设备两个方面。

2.2.1 建筑方面 (1) 建筑物高度的降低 当建筑物采用低温送风空调系统时,可大幅度降低建设费用。对于4层以上的建筑因设备层高度的降低可大幅度降低投资费用。

(2)建筑标准的节约 与常规空调系统(送风温度为13°C)相比,采用低温送风空调系统的建筑所需的建筑材料要少,

如: 1) 建筑物面积的减少,使得外墙用的护墙板(Panel)、防湿层、隔热层等耗量相应降低。一般可节省建材1-4%。

2) 节省钢筋混凝土。使用低温送风空调系统的高层建筑与使用常规空调系统(送风温度13°C)的同样高度的建筑相比,因降低了夹层高度等原因,其钢筋混凝土消耗量明显下降。一般整幢建筑可节约钢筋混凝土3%左右。

3)减少空调机房面积。根据设计计算,可减少(降低)空调机组的使用面积,有时甚至可将空调机(柜)全部安装在顶棚夹层内,这样就完全省去了设备机房。另外,也可由一台空调机组来负担两层的空气处理,这样便可节省一半的机房使用面积,从而增加了建筑物的有效使用面积。不过需要注意的是,当空调机设置在顶棚夹层内时,须考虑设备的维护问题。

2.2.2 空调设备系统方面 与低温送风空调系统(送风温度7°C)相比,常规空调系统(送风温度13°C)的送风量约增加50%,冷水量增加则增加1倍,相对应的风管尺寸也将增加50%,冷水量则增加1倍,相对应的风管尺寸也将增加50%,水泵等容量则增加1倍。若与采用低温送风空调系统与冰蓄冷方式比较,常规空调系统(送风温度13°C)、无冰蓄系统的冷冻机及冷却塔的容量将增加60%左右。

(1)风管与保温材料 与常规空调系统(送风温度13°C)相比,送风温度为7°C的低温送风空调系统送风量的减少程度与送风温差成比例。一般为常规空调系统送风量的60%左右。如表1所示,方案B的送风量比方案A的约减少45%。 送风温度的比较 表1   方案A 方案B 送风温度 13°C 7°C 室内温度 22°C 24°C 送风量 1800m3/h 990m3/h 由于送风温度为7°C的低温送风空调系统的风管断面积的减少,从而可降低风管用的板材和保温材料。同时,因风管断面尺寸的降低而可改为圆型风管或椭圆型风管,这对减少漏风、节约材料及易于保温等是非常有利的。另外,如表2所示,圆形风管的周长要小于机同断面的正方形,因而保温材料可节省30%左右。但当送风温差增加时,有必须增加保温层厚度。 不同风管尺寸的比较 表2   方案A 方案B 风管类型 矩形 圆形 尺寸(mm) 600×600 直径d=650 周长(mm) 2400 2040

(2)冷水管网与保温材料 由于冷水量减少可使冷水管径变小,从而可节约保温材料。不过保温层的厚度略有增加。

(3)空调机与冷却盘管 由于低温送风空调系统的送风量比常规空调系统的要低,因此,空调机的结构尺寸可变小,其尺寸大小则由冷却盘的表面积决定。为了防止盘管中的凝结水被空气带走,低温送风空调系统的盘管的最大允许迎风面速度要比常规空调系统的小。由于送风温度低,相应地冷却盘中的凝结水量增大。一般常规空调系统中盘管最大的迎风面流速为2.5m/s左右,低温送风空调系统中盘管最大迎风面流速为1.8-2.3m/s之间。

2.3 运行管理的经济性分析 在运行管理方面,低温送风空调系统具有运行费用(能耗)低、维护及保养费用少等优点。

2.4 旧空调系统的技术改造

(1)风管 当不增加旧系统风管的阻力损失且供电线缆设在顶棚夹层内时,可利用旧系统中的风管。但这时应注意风管的漏风和保温等问题。

1)风管漏风 一般当风管漏风量超过10%时,应去掉原有的保温材料,重新对风管进行防漏处理。

 2)保温 对于不在空调房间及顶棚内的风管须具有充分的保温和防潮措施。应该以风管表面温度高于周围空气的露点温度计为条件来设计和确定风管的保温。

(2)风口

1)将原有空调系统改造为低温送风空调系统时,为了确保系统的正常运行,选择适当的送风口是十分重要的。

 2)当原有风口性能达不到设计要求时,最好更换为适合于低温送风空调系统的风口。

3)低温送风空调系统中一般不采用多孔形风口,当原有风口为多孔形时须进行更换。

3 结语 本文分析研究表明:

(1) 低温送风空调系统与冰蓄冷技术相结合可以降低空调系统的初投资和运行管理费用;

(2) 与常规的空调系统(送风温度13°C)相比,送风温度为7°C的低温送风空调系统具有改善室内环境的特点;

(3)高层建筑采用低温送风空调系统时,可节省系统设备及配管占有的建筑空间,相应地提高了建筑的有效使用面积、节约了建材。

(4) 将建筑物原有旧空调系统改造为低温送风空调系统时,应考虑到原有系统的风管和风口的适用性,经过多方面的技术经济分析研究后,提出可行性的技术改造方案。

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