利用選型軟件設計一次回風空調系統

鄭麗麗 梁珍

東華大學環境科學與工程學院

在工作中發現，有些設計人員根據一些經驗指標來選擇空調機組，忽略了最基本的焓濕圖繪制，導致空調系統設計偏離設計值，并由此給設備選型造成浪費[1]。因此，本文結合工程實例，在焓濕圖分析的基礎上，利用設備選型軟件對一次回風空調系統進行了設計和選型，詳述了選型步驟及注意事項。

1 設計工況

本例所選空調用于百萬級潔凈區，采用一次回風空調系統，要求：室內溫度Tn=21℃，濕度φn=50%，送風溫差ΔT=7℃。該地區夏季室外狀態點：干球溫度34.4℃，濕球溫度27.9℃。冬季室外狀態點：干球溫度-2.2℃，濕球溫度-3.4℃。由于潔凈區對于溫度和濕度要求嚴格，冬季采用電極式加濕器進行加熱，具體空氣處理過程為等溫加濕過程。

1.1 空氣處理過程

系統采用圖1所示的一次回風空調系統。夏季具體過程如圖2所示，冬季處理過程如圖3所示。

圖1 一次回風空調系統流程圖

圖2 一次回風系統夏季處理過程

圖3 一次回風系統冬季處理過程

1.2 確定送風量及空調機組所需冷量

送風量根據夏季處理過程計算，冬季進行校核。夏季室內熱濕比ε：

式中：Qx為夏季室內余熱量；Wx為夏季室內余濕量。

再由送風溫差計算送風溫度：

式中：To為送風溫度；T為室內溫度；△T為送風溫差。送風量的計算：

式中：Gτ為送風量hN為室內狀態點N焓值；ho為送風狀態點O焓值。

所需冷量的計算：

式中：Q為所需冷量hC為混合狀態點C焓值；hL為露點L焓值。

冬季計算過程和夏季相同。

1.3 所得用于選型的數據

表1為選型所用數據。

2 空調選型

2.1 選型軟件的介紹

所使用的選型軟件可以根據用戶的要求進行功能段的選擇，然后輸入空調機組的基礎參數：包括新回風參數，室內空氣參數，加濕量并根據風量要求自動生成模數化斷面尺寸，以及相應的標準配置要求[3]。

機組功能段包括二次回風段、新回風段、初效過濾段、檢修段、中效過濾段、冷卻段、加熱段、加濕段、風機段、消聲段、出風段。最簡單的組合式空調機組可以由新回風段（含初效過濾）、冷卻段、風機段共三段組成[4]。在功能段內，可對相關功能段進行熱工計算，如表冷器、加熱器、噴水室的熱工計算，過濾器、加濕器、風機等的選型計算和整個組合式空調機組的空氣阻力計算等[3]。

2.2 選型過程及注意事項

1）根據總風量26000 m3/h風量計算盤管風速，盤管風速應為2.5 m/s，如大于2.5 m/s時，盤管風速過高，會造成冷卻水“飛”出盤管段的現象，因此需要安裝擋水板。

2）確定功能段，一般空調段包括混合段、過濾段、盤管段和出風段。由于本例冬季加濕過程為等溫加濕過程，添加電極式加熱段。又因為本例空調為百萬級潔凈空調，因此除了盤管段之前的粗中效過濾段外，還需要在盤管段之后添加高效過濾段。這樣就確定了本例基本的空調段，具體如下：混合段→粗中效過濾段→盤管段→加濕段→風機段→高效過濾段→出風段。

3）編輯混合段，輸入新風量9800 m3/h，確定新風口及回風口的位置和迎面風速，建議室內機風口迎面風速小于6 m/s，室內機小于4 m/s。

4）編輯粗中效過濾段，根據潔凈空調的需求，初效過濾等級為G4，即對粒徑 5.0 μm,過濾效率90%＞E 70%；中效過濾段等級為F8，即對粒徑1.0 μm，過濾效90%＞E 75%。

5）編輯盤管段，首先是冷盤管，根據要求，進出水溫度為5/10℃，進風干濕球溫度對應于混合點C點的干濕球溫度，出風干球溫度對應于L點的干球溫度，經計算6排管可滿足夏季制冷量，計算結果如圖4。

圖4 冷盤管計算結果

其次是熱盤管。根據要求，冬季進出水溫度為30/40℃，同樣進風干濕球溫度對應于混合點C點的干濕球溫度，出風干球溫度對應于L點的干球溫度，經計算1盤管即可滿足冬季制熱量，計算結果如圖5。

圖5 熱盤管計算結果

6）編輯加濕段，由于潔凈空調對于溫度和濕度要求嚴格，故在設計時加濕過程采用等溫加濕過程，因此可以采用干蒸汽加濕，電熱式加濕，電極式加濕，PTC蒸汽加濕以及紅外線加濕器。又干蒸汽加濕性能好、噪音較小，本例采用電極式加濕，加濕量為60.1 kg/h。

7）編輯高效過濾段，同樣根據潔凈空調的需求，高效過濾等級為H11，即對粒徑 0.5 μm,過濾效率99.9%＞E 90%。

8）編輯出風段，類似混合段，需要確定出風口位置和風速，同樣建議室內機風口迎面風速小于6 m/s，室內機小于4 m/s。

9）編輯風機段，輸入要求靜壓值800 Pa，選擇變頻風機，計算出風口風速，風機效率以及全壓效率，出風口風速應在9～12 m/s，風機效率及全壓效率應在65%～75%。

根據以上步驟及注意事項基本上就可以選出一臺適合的空調機組了。

2.3 選型結果

根據以上的計算及選型，選出來的空調箱如圖6所示。

圖6 選出的空調機組

3 結語

除了按照上述步驟以及注意事項之外，還應注意機組方向（左右式），風閥，法蘭，盤管水阻力以及風機葉片方向、檢修門等各個細節的選型。一次回風空調雖然最為簡單但也是目前使用范圍最廣空調系統[5]，使用空調系統選型軟件可以做到省時省力，但需注重細節，規避因采用經驗數據而帶來的缺點。