某生产大厅空调气流组织分析

【摘 要】本文借助实地测试数据，对大厅温度分布特性进行了分析，并对大厅空调系统采用下送上回和上送下回两种不同气流组织进行比较，说明下送风空调气流组织方式具有良好的室内空气品质和明显的节能效果。

【关键词】温度分布特性；气流组织；下送风空调；节能

1. 工程概况

某生产大厅面积18000平方米，高6.6米。大厅安装生产设备，分三层布置，中心高度分别为1.0米、2.5米、3.5米。

2. 大厅设计参数及气流组织方式

2.1 工艺设计要求。

大厅室内温度全年要求维持在14～20℃之间，室内空气露点温度不得高于11℃，大厅最小换气次数0.3次/小时。

2.2 大厅气流组织方式.

为满足大厅温度参数的要求，大厅采用带有一二次回风的全空气定风量集中式空气调节系统。大厅气流组织设计采用下送上回方式，送风由设在设备框架下的送风分配器送入大厅，回风由吊顶散流回风口回至空调机房，新风从室外就地采取经空调机组送入大厅。

3. 大厅温度分布特性

现已大厅近期一组温度测试数据为依据绘制出大厅温度分布图进行分析，温度分布如图1所示。

分析图1可知，大厅垂直方向存在明显的温度分层，且随着高度的增加温度在不断升高；温度分布轨迹不是直线，说明大厅送风口至顶棚的温度梯度不是定值；1.0～3.5米层温度梯度变化较平缓，4.5～6.6米温度梯度有明显的增加，进一步说明了大厅热源分布不均匀，4.5～6.6米存在较大热负荷。

4. 大厅温度分布产生的机理及其特点

4.1 以测试数据为依据，对大厅进行热平衡分析，计算过程如下：

4.1.1 大厅得热量Q得。

（1）辅助工艺设备发热量Q1=10.5 KW

（2）电气、自控设备发热量Q2=535.24 KW

（3）电气照明设备发热量Q3=178.3 KW

（4）人员发热量Q4=3 KW

（5）围护结构传热量Q5=308.59KW

Q得=10.5+535.24+178.3+3+308.59=1035.63KW

4.1.2 大厅生产设备吸热量Q吸=604KW

4.1.3 大厅显热Q=Q得-Q吸=1035.63-604=431.63 KW

4.2 计算结果表明大厅室内存在余热，在这种条件下，将一定量处理过的冷空气送入大厅下部送风口，由风口水平送出，送出的气流首先进入工作区，通过诱导作用与室内空气混合，吸收工作区的热湿负荷，然后在室内热源的对流流动带动下，向上移动。进入非工作区（4.5至6.6米）以后，借助电气照明设备的对流作用得以强化，再由设在吊顶上的回风口排除。

4.3 大厅这种下送风上回风的气流组织符合因空气密度差所形成的热气流上升和冷气流下沉的原理。因而其室内形成温度分层和浓度分层，所以，下送风空调系统具有较高的通风效率。

5. 下送风与上送风空调气流组织的比较

5.1 具有良好的室内空气品质。

由于下送风空调系统的送风口位于房间下部，送入的新鲜空气首先进入人的呼吸区，因而可以提高工作区的空气品质。据文献分析，对于一般混合通风，换气效率为50%，而下送风的换气效率为50%～100%。就通风效率而言，传统的混合式通风效率最大为100%，实际应用中只达到50%～70%，而下送风由于室内空气分层，上部区域污染物浓度要高于下部区域，因而其通风效率要高于100%，通常介于100%～200%之间，甚至更高。

5.2 具有较大的节能潜力与经济价值。

眼下随着人们节能意识的增强，下送风空调重新受到人们的重视，一个最直接的原因就是它具有的节能性。在下送风时仅考虑室内工作区的热湿负荷，也只需维持工作区的环境参数，无需顾及房间上部的热环境，因此，相当于提高了室内空气的平均温度，使室内负荷减小，实现了节能。下面我以大厅为对象，测试数据为依据计算分析两种气流组织的送风量和耗冷量。

5.2.1 下送风气流组织方式。

大厅灯具照明发热量由对流热和辐射热两部分组成，根据文献资料，按一般情况考虑，对流和辐射热各占50%。

由于大厅灯具照明发热量中的对流热属于非工作区热负荷，大厅送风量计算时不包括该对流热负荷。

5.2.1.1 大厅得热量Q得。

（1）辅助工艺设备发热量Q1=10.5 KW

（2）电气、自控设备发热量Q2=535.24 KW

（3）电气照明设备发热量Q3=178.3x0.5=89.15 KW

（4）人员发热量Q4=3 KW

（5）围护结构传热量Q5=308.59KW

Q得=10.5+535.24+89.15+3+308.59=946.48KW

5.2.1.2 大厅生产设备吸热量Q吸=604KW

5.2.1.3 大厅显热Q=Q得-Q吸=946.48-604=342.5 KW

5.2.1.4 大厅送风量G=3600Q/1.01（tn-to）=（3600x342.5）/（1.01x5）=244158.4Kg/h

5.2.1.5 空调制冷量Q=G（io-il）/3600=244158.4x（43.84-29.59）/3600=966.5KW

5.2.2 上送风气流组织方式。

5.2.2.1 大厅得热量Q得。

（1）辅助工艺设备发热量Q1=10.5 KW

（2）电气、自控设备发热量Q2=535.24 KW

（3）电气照明设备发热量Q3=178.3 KW

（4）人员发热量Q4=3 KW

（5）围护结构传热量Q5=308.59KW

Q得=10.5+535.24+178.3+3+308.59=1035.63KW

5.2.2.2 大厅生产设备吸热量Q吸=604KW。

5.2.2.3 大厅显热Q=Q得-Q吸=1035.63-604=431.63 KW。

5.2.2.4 大厅送风量G=3600Q/1.01（tn-to）=（3600x431.63）/（1.01x5）=307696.6Kg/h。

5.2.2.5 空调制冷量Q=G（io-il）/3600=307696.6x（43.84-29.59）/3600=1120KW。

5.3 通过上述计算可以看出，由于上送风气流组织方式要承担灯光负荷中的全部对流热量，因此它的空调系统的风量要比下送风气流组织方式大20.6%，耗冷量要大13.8%，这样就直接导致了风管尺寸的加大，机组尺寸的加大，工程初投资以及运行费均会加大，显然是不经济、不节能的。

6. 下送风空调设计要点

（1）根据室内显热负荷及送风温差确定送风量。

（2）选择合适的送风口形式。

（3）根据送风量，选择合理的送风风速，确定送风数量。

（4）根据室内布局布置风口。

7. 结论

应用于某生产大厅中的这种下送风空调气流组织方式以良好的室内空气品质、明显的节能效果、灵活的调节方式和与建筑等方便的配合等优点，具备了很好的发展潜力。随着人们对该种送风方式的有效性和良好的室内空气品质认识的逐步加深，其应用也会越来越广泛。

参考文献

[1] 陆耀庆，实用供热空调设计手册.2008.

[2] 赵荣义，简明空调设计手册.

[文章编号]1619-2737（2013）12-03-1018

[作者简介] 续颖（1976.6-），女，职称：高级工程师。