導(dǎo)語(yǔ)：機(jī)械工業(yè)廠房恒溫室設(shè)計(jì)方案一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:介紹了機(jī)械工業(yè)廠房恒溫室設(shè)計(jì)要點(diǎn)，總結(jié)了恒溫室設(shè)計(jì)過(guò)程中需要注意的問(wèn)題，重點(diǎn)論述了冷負(fù)荷對(duì)恒溫室設(shè)計(jì)的影響，并提出了解決該影響的設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞:恒溫室;孔板送風(fēng);熱惰性指標(biāo);冷負(fù)荷;空調(diào)隔間

近年來(lái)，隨著國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)、更新，市場(chǎng)對(duì)機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品的加工水平有了更高的要求。在一般的室溫環(huán)境下進(jìn)行產(chǎn)品的研發(fā)、加工、裝配和測(cè)量，已經(jīng)不能滿足一些產(chǎn)品的生產(chǎn)或檢測(cè)要求，這就產(chǎn)生了建設(shè)高精度工藝性空調(diào)檢測(cè)、裝配車間的需要，而設(shè)置滿足工藝要求的恒溫恒濕空調(diào)系統(tǒng)是該類恒溫室建設(shè)中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，也是難點(diǎn)環(huán)節(jié)。下面以一個(gè)新建恒溫測(cè)量室的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例進(jìn)行介紹。

1工程概況

該工程為廈門(mén)市某機(jī)械工業(yè)廠房軸承清洗區(qū)的一間恒溫室設(shè)計(jì)，具體設(shè)計(jì)參數(shù)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(dòng)幅度為±0．3℃；相對(duì)濕度為40％～60％，波動(dòng)幅度為±5％；0．1～2．0m高度內(nèi)同一水平面溫度變化率不超過(guò)0．3℃／h，豎直方向溫度梯度無(wú)要求。

2常規(guī)要求

由于恒溫室要求溫度波動(dòng)幅度為±0．3℃，不可設(shè)置外墻，雖然大車間內(nèi)有舒適性空調(diào)，但與該恒溫室的溫差大于3℃，因此恒溫室的隔墻應(yīng)設(shè)保溫層。圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)及最小熱惰性指標(biāo)要求如表1所示。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注熱惰性指標(biāo)D，恒溫室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性指標(biāo)D是體現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)溫度衰減倍數(shù)和延遲時(shí)間的量綱一量，D＝熱阻×蓄熱系數(shù)。D越大，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性就越好，越有利于減少恒溫室的溫度波動(dòng)。

3冷負(fù)荷的影響

3．1空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算?？照{(diào)房間的全年負(fù)荷及顯熱負(fù)荷由負(fù)荷計(jì)算軟件計(jì)算所得，在此不展開(kāi)敘述。3．2送風(fēng)溫差及氣流組織基于恒溫室的基準(zhǔn)溫度及室內(nèi)熱濕比情況，將送風(fēng)溫差設(shè)定為3℃，氣流組織按全面孔板上送風(fēng)、下回風(fēng)設(shè)計(jì)，工作區(qū)風(fēng)速為0．20～0．25m／s。設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行全面孔板的設(shè)計(jì)計(jì)算，具體的計(jì)算步驟如下：1）確定孔板送風(fēng)風(fēng)速vs；2）根據(jù)房間的顯熱冷負(fù)荷Q和送風(fēng)溫差，計(jì)算送風(fēng)量Ls；3）根據(jù)送風(fēng)風(fēng)速vs和送風(fēng)量Ls，計(jì)算孔口總面積fk及凈孔面積比r；4）確定孔口中心距l(xiāng)和孔口數(shù)目n；5）校核工作區(qū)的最大風(fēng)速vx，并使其不大于工作區(qū)的允許風(fēng)速；6）校核工作區(qū)最大軸心溫差Δtx，并使該值不大于室溫允許波動(dòng)范圍；7）確定穩(wěn)壓層高度hw［2］。以上設(shè)計(jì)步驟看上去一目了然，清晰明確，但該工程在進(jìn)行全面孔板的設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)恰恰出現(xiàn)了問(wèn)題，問(wèn)題出現(xiàn)在第5）步，無(wú)論如何按常規(guī)規(guī)格調(diào)整孔口直徑（4～10mm），都無(wú)法得到合適的工作區(qū)風(fēng)速，計(jì)算所得的工作區(qū)風(fēng)速始終超過(guò)允許風(fēng)速（0．20～0．25m／s）。這表明計(jì)算的工作區(qū)最大軸心溫差Δtx的結(jié)果會(huì)大于室溫允許波動(dòng)范圍，無(wú)法滿足設(shè)計(jì)要求。那么問(wèn)題究竟出在哪里呢？為了得到合適的工作區(qū)最大軸心溫差Δtx，筆者按上述步驟進(jìn)行了逆向校核計(jì)算，具體做法如下：1）假設(shè)工作區(qū)的最大風(fēng)速vx滿足設(shè)計(jì)要求，vx＝0．25m／s；2）選取合適的孔口直徑ds＝8mm，確定孔板送風(fēng)出口風(fēng)速vs；3）根據(jù)vx和vs計(jì)算出凈孔面積比r及孔口總面積fk；4）根據(jù)孔口總面積fk計(jì)算出送風(fēng)量Ls；5）根據(jù)送風(fēng)量Ls和送風(fēng)溫差計(jì)算出房間的顯熱負(fù)荷Q′。將計(jì)算得到的顯熱負(fù)荷Q′與原來(lái)由軟件計(jì)算所得的顯熱負(fù)荷Q進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)Q′比Q小了許多，由此可見(jiàn)對(duì)于溫度波動(dòng)要求高的空調(diào)區(qū)域，空調(diào)負(fù)荷是受限的。為了得到合適的溫度場(chǎng)及速度場(chǎng)，要根據(jù)工作區(qū)的允許風(fēng)速調(diào)整空調(diào)冷負(fù)荷，改進(jìn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造方式，使得空調(diào)冷負(fù)荷滿足校核計(jì)算所需要得到的結(jié)果。為了將房間的顯熱負(fù)荷調(diào)整到需要的數(shù)值，需要先分析該房間顯熱負(fù)荷的組成，該工程的房間顯熱負(fù)荷Q主要由以下幾部分組成：1）通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量Q1；2）工藝設(shè)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(nèi)沒(méi)有正壓時(shí)，滲透空氣帶入室內(nèi)的顯熱量Q5。以上各項(xiàng)中，第2）～4）項(xiàng)的值基本不可調(diào)整，第5）項(xiàng)可以通過(guò)設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)和緩沖間來(lái)消除其影響，所以可以減少顯熱負(fù)荷的途徑只有第1）項(xiàng)。該項(xiàng)目逆向校核計(jì)算得到的顯熱負(fù)荷Q′＝727W，其中業(yè)主提供的工藝設(shè)備散熱數(shù)據(jù)Q2＝75W，照明負(fù)荷計(jì)算值Q3＝71W，人體散熱計(jì)算值Q4＝188W，滲透空氣帶入室內(nèi)的顯熱量計(jì)算值Q5＝0。由此可以推斷出圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入室內(nèi)的熱量最大限值Q1＝393W。而圍護(hù)結(jié)構(gòu)負(fù)荷由樓板負(fù)荷Q1－1、內(nèi)墻負(fù)荷Q1－2、頂棚負(fù)荷Q1－3組成。其中，樓板如不采用保溫措施，按鋼筋混凝土樓面計(jì)算，傳熱系數(shù)取K＝2．72W／（m2•℃），其負(fù)荷已經(jīng)高達(dá)300W。因此按保溫樓板重新試算，K值降低至表1中的限值之下（K＝0．69W／（m2•℃）），負(fù)荷Q1－1＝77W。計(jì)算內(nèi)墻負(fù)荷時(shí)，傳熱系數(shù)K按表1的限值K＝0．7W／（m2•℃）計(jì)算，得到內(nèi)墻負(fù)荷Q1－2＝332W；計(jì)算頂棚負(fù)荷時(shí)，傳熱系數(shù)按表1的限值K＝0．5W／（m2•℃），D＝4計(jì)算，得到頂棚負(fù)荷Q1－3＝118W。三者相加得到的Q1＝77W＋332W＋118W＝527W＞393W，不能滿足要求，圍護(hù)結(jié)構(gòu)還需進(jìn)行改進(jìn)。由此提出設(shè)置空調(diào)隔間的方案，空調(diào)隔間設(shè)計(jì)溫度取20℃，與恒溫間無(wú)溫差傳熱，恒溫間內(nèi)墻無(wú)傳熱。這樣處理之后Q1＝77W＋118W＝195W＜393W，顯熱負(fù)荷滿足要求，工作區(qū)的最大風(fēng)速及工作區(qū)最大軸心溫差均滿足要求。具體做法如圖1～3所示。

4結(jié)論

1）高精度空調(diào)恒溫室（波動(dòng)幅度為±0．5℃以下）設(shè)計(jì)計(jì)算冷負(fù)荷時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)K及熱惰性指標(biāo)D?？刹捎媚嫦蛐：擞?jì)算法先算出冷負(fù)荷的最大限值，進(jìn)而采取措施減少冷負(fù)荷。該工程中設(shè)置的空調(diào)隔間及緩沖前室就是為了減少進(jìn)入恒溫室的傳熱量而采取的有效措施，空調(diào)隔間及緩沖前室的存在隔絕了周邊環(huán)境對(duì)恒溫間的影響，形式簡(jiǎn)單、施工方便、效果明顯。2）高精度空調(diào)恒溫室建立合理氣流組織是保證溫度波動(dòng)幅度的重要措施，不可以簡(jiǎn)單地認(rèn)為一味地增大房間換氣次數(shù)就可以保證恒溫狀態(tài)。恰恰相反，盲目地增加換氣次數(shù)，導(dǎo)致工作區(qū)風(fēng)速過(guò)大，溫度波動(dòng)幅度無(wú)法保證，只有盡量減少恒溫室的空調(diào)冷負(fù)荷，減少恒溫室的送風(fēng)量，形成合理的速度場(chǎng)和溫度場(chǎng)，才是減小溫度波動(dòng)幅度的有效途徑。3）高精度空調(diào)恒溫室是精細(xì)化的工程，需要設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算和反復(fù)推敲，同時(shí)也要關(guān)注建筑、電氣等相關(guān)專業(yè)的參數(shù)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的影響，兼顧施工過(guò)程可能遇到的難點(diǎn)，方能使項(xiàng)目達(dá)到預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)：

［1］許居鵷．機(jī)械工業(yè)采暖通風(fēng)與空調(diào)用設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2007：683687，731-733

［2］陸耀慶．實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］．2版．北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008：1905-1911

作者:金漣漪 單位:中機(jī)第一設(shè)計(jì)研究院有限公司廈門(mén)分公司