如何保持工業車間恒溫？恒溫恒濕空調怎么設計？設計要點值得收藏
該工程為廈門市某機械工業廠房軸承清洗區的一間恒溫室設計，具體設計參數要求如下：房間吊頂完成面凈高為3.5ｍ，房間凈尺寸為４ｍ×４ｍ；房間要求溫度為20℃，波動幅度為±0.3℃；對濕度為40％～60％，波動幅度為±５％；0.1～2.0ｍ高度內同一水平面溫度變化率不超過0.3℃／ｈ，豎直方向溫度梯度無要求。
由于恒溫室要求溫度波動幅度為±0.3℃，不可設置外墻，雖然大車間內有舒適性空調，但與該恒溫室的溫差大于3℃，因此恒溫室的隔墻應設保溫層。圍護結構傳熱系數及最小熱惰性指標要求如表１所示。
設計時應重點關注熱惰性指標Ｄ，恒溫室圍護結構的熱惰性指標Ｄ是體現圍護結構溫度衰減倍數和延遲時間的量綱一量，Ｄ＝熱阻×蓄熱系數。越大，圍護結構的熱穩定性就越好，越有利于減少恒溫室的溫度波動。
（1）空調負荷的計算
空調房間的全年負荷及顯熱負荷由負荷計算軟件計算所得，在此不展開敘述。
（2）送風溫差及氣流組織
基于恒溫室的基準溫度及室內熱濕比情況，將送風溫差設定為３℃，氣流組織按全面孔板上送風、下回風設計，工作區風速為0.20～0.25ｍ／ｓ。
設計時需要進行全面孔板的設計計算，具體的計算步驟如下：
１）確定孔板送風風速ｖｓ；
２）根據房間的顯熱冷負荷Ｑ和送風溫差，計算送風量Ｌｓ；
3）根據送風風速ｖｓ和送風量Ｌｓ，計算孔口總面積ｋ及凈孔面積比ｒ；
４）確定孔口中心距ｌ和孔口數目ｎ；
５）校核工作區的最大風速ｖｘ，并使其不大于工作區的允許風速；
６）校核工作區最大軸心溫差Δｔｘ，并使該值不大于室溫允許波動范圍；
７）確定穩壓層高度ｈｗ。
以上設計步驟看上去一目了然，清晰明確，但該工程在進行全面孔板的設計計算時恰恰出現了問題，問題出現在第５）步，無論如何按常規規格調整孔口直徑（4～10ｍｍ），都無法得到合適的工作區風速，計算所得的工作區風速始終超過允許風速0.20０～0.25ｍ／ｓ）。這表明計算的工作區最大軸心溫差Δｔｘ的結果會大于室溫允許波動范圍，無法滿足設計要求。那么問題究竟出在哪里呢？
為了得到合適的工作區最大軸心溫差Δｔｘ，筆者按上述步驟進行了逆向校核計算，具體做法如下：
１）假設工作區的最大風速ｖｘ滿足設計要求，ｘ＝0.25ｍ／ｓ；
２）選取合適的孔口直徑ｄｓ＝８ｍｍ，確定孔板送風出口風速ｖｓ；
３）根據ｖｘ和ｖｓ算出凈孔面積比ｒ及孔口總面積ｆｋ；
４）根據孔口總面積ｆｋ計算出送風量Ｌｓ；
５）根據送風量Ｌｓ送風溫差計算出房間的顯熱負荷Ｑ′。
將計算得到的顯熱負荷Ｑ′與原來由軟件計算所得的顯熱負荷Ｑ進行比較，發現Ｑ′比Ｑ小了許多，由此可見對于溫度波動要求高的空調區域，空調負荷是受限的。為了得到合適的溫度場及速度場，要根據工作區的允許風速調整空調冷負荷，改進圍護結構的構造方式，使得空調冷負荷滿足校核計算所需要得到的結果。
為了將房間的顯熱負荷調整到需要的數值，要先分析該房間顯熱負荷的組成，該工程的房間顯熱負荷Ｑ主要由以下幾部分組成：
１）通過圍護結構傳入室內的熱量Ｑ１；
２）工藝設備的散熱量Ｑ２；
３）照明散熱量Ｑ３；
４）人體散熱量（顯熱）Ｑ４；
５）室內沒有正壓時，滲透空氣帶入室內的顯熱量Ｑ５。
以上各項中，第２）～４）項值基本不可調整，第５）項可以通過設置新風系統和緩沖間來消除其影響，所以可以減少顯熱負荷的途徑只有第1）項。
該項目逆向校核計算得到的顯熱負荷Ｑ′＝727Ｗ，其中業主提供的工藝設備散熱數據Ｑ２＝75Ｗ，照明負荷計算值Ｑ３＝71Ｗ，人體散熱計算值Ｑ４＝188Ｗ，滲透空氣帶入室內的顯熱量計算值Ｑ５＝０。樹上鳥教育暖通設計在線教學杜老師。
由此可以推斷出圍護結構傳入室內的熱量最大限值Ｑ１＝393Ｗ。而圍護結構負荷由樓板負荷Ｑ１－１、內墻負荷Ｑ１－２、頂棚負荷Ｑ１－３組成。中，樓板如不采用保溫措施，按鋼筋混凝土樓面計算，傳熱系數取Ｋ＝2.72Ｗ／（ｍ２·℃），其負荷已經高達300Ｗ。因此按保溫樓板重新試算，Ｋ降低至表１中的限值之下（Ｋ＝0.69Ｗ／（ｍ２·℃）），負荷Ｑ１－１＝77Ｗ。計算內墻負荷時，熱系數Ｋ按表１的限值Ｋ＝0.7Ｗ／（ｍ２·℃）算，得到內墻負荷Ｑ１－２＝332Ｗ；計算頂棚負荷時，傳熱系數按表１的限值Ｋ＝0.5Ｗ／（ｍ２·℃），＝４計算，得到頂棚負荷Ｑ１－３＝118Ｗ。三者相加得到的Ｑ１＝77Ｗ＋332Ｗ＋118Ｗ＝527Ｗ＞93Ｗ，不能滿足要求，圍護結構還需進行改進。
由此提出設置空調隔間的方案，空調隔間設計溫度取２０℃，與恒溫間無溫差傳熱，恒溫間內墻無傳熱。這樣處理之后Ｑ１＝77Ｗ＋118Ｗ＝195<Ｗ393Ｗ，顯熱負荷滿足要求，工作區的最大風速及工作區最大軸心溫差均滿足要求。具體做法如圖１～３所示。
１）高精度空調恒溫室（波動幅度為±0.5℃下）設計計算冷負荷時應重點考慮圍護結構的傳熱系數Ｋ及熱惰性指標Ｄ。可采用逆向校核計算法先算出冷負荷的最大限值，進而采取措施減少冷負荷。該工程中設置的空調隔間及緩沖前室就是為了減少進入恒溫室的傳熱量而采取的有效措施，調隔間及緩沖前室的存在隔絕了周邊環境對恒溫間的影響，形式簡單、施工方便、效果明顯。
２）高精度空調恒溫室建立合理氣流組織是保證溫度波動幅度的重要措施，不可以簡單地認為一味地增大房間換氣次數就可以保證恒溫狀態。恰恰相反，盲目地增加換氣次數，導致工作區風速過大，度波動幅度無法保證，只有盡量減少恒溫室的空調冷負荷，減少恒溫室的送風量，形成合理的速度場和溫度場，才是減小溫度波動幅度的有效途徑。
３）高精度空調恒溫室是精細化的工程，需要設計師在設計過程中對各項指標進行詳細計算和反復推敲，同時也要關注建筑、電氣等相關專業的參數對空調系統的影響，兼顧施工過程可能遇到的難點，方能使項目達到預期的效果。
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