某高大空间厂房分层空调系统节能设计.docx
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某高大空间厂房分层空调系统节能设计
关雁鸣
(沈阳都市建筑设计有限公司,沈阳110000)
摘要:
结合工程实际介绍了高大空间厂房中央空调系统的节能设计方法。
特别就高大空间分层空调系统的冷负荷计算与气流组织的
设计计算做了具体的阐述。
关键词:
高大空间;分层空调;负荷设计;气流组织
中图分类号:
TU201.5;TU831.3
文献标志码:
A
文章编号:
1673-7237(2010)03-0030-03
Energy-savingDesignfortheLargeSpaceWorkshopwithStratifiedAir-conditioningSystem
GUANYan-ming
(ShenyangUrbanArchitectureDesignCo.,Ltd.,Shenyang110000,China)
Abstract:
Theenergy-savingdesignmethodofthelargespaceworkshopwithcentralair-conditioningsystemisintroduced,particularlye-
laboratingthecoolingloadandairdistributiondesigncalculationoflargespacewithstratifiedair-conditioningsystems.
Keywords:
largespace;stratifiedair-conditioning;loaddesign;airdistribution
0引言
随着电子、汽车、机床、家电等行业的发展,大空间工业厂房的建设项目增多,其工艺对室内温湿度也有一定的要求,因此,需采用空调系统。
高大空间厂房高度大都在10m以上,而工作区域及工艺设备要求空间温湿度范围的高度均在4m以下。
如采用全空间空调,势必产生能源的浪费。
针对这种高度H≥10m,建筑物体积V>1万m3的高大建筑物,可采用仅对下部区域进行空调、而对上部区域不空调的方式,称为分层空调,与全室空调相比,夏季可节省冷量15%~
40%,因而节省初投资及运行能耗[1]。
本文结合工程实例对高大空间厂房的空调设计进行分析阐述。
1工程概况
本工程位于沈阳,为医疗系统生产研发中心。
厂房由生产、调试、装配、电生理、加速器调试、核医学总装、成品库及辅助性房间组成。
总建筑面积12320m2,局部为2层,总建筑高度为14m。
全部采用集中空调
系统。
其中北侧为生产、调试、装配区,单层,长114m,
宽18m,净高13.6m,其南侧与其他车间相连。
建筑面积2052m2,建筑体积27910m3,只有该部分属于高大空间厂房。
2室内外设计计算参数
2.1空调室外计算设计参数[2]
夏季:
干球温度31.4℃,湿球温度25.4℃;冬季:
干球温度-22℃。
2.2 室内空调设计参数夏季:
干球温度(26±2)℃,相对湿度(60±2)%;
冬季:
干球温度(16±2)℃,相对湿度(45±2)%。
3 空调方式的选择
车间建筑净高13.6m,建筑体积27910m3,适合分层空调,采用全空气集中式分层空调方式。
沿其长度方向布置3个系统,分别为K-1、K-2和K-3系统。
分层空调区高度与建筑物高度之比h1/H≤1/2时,这种空调方式才经济合理。
根据生产设备高度和气流组织的要求,分层面定为6.0m,工作区域高度为3.1m。
分层面以下的空间为空调区,以上为非空调区。
在非空调区设置通风系统,排除上部余热,降低上部空调温度和屋顶内表面温度,以达到减少非空调区的对流热转移和辐射热转移量的效果。
空调负荷、非空调区排风量与空调送风量
4
的确定
4.1 空调区室内冷负荷
高大空间的空调区冬季热负荷必须按全室空调方式进行计算,与不分区空调无区别。
而夏季冷负荷应按分层空调冷负荷计算[3],需考虑非空调区向空调区辐射、对流热转移形成的冷负荷,并与分层高度密切相关,分层高度越低负荷越小,节能效果越好。
经过计算,各部分负荷如下:
空调区外围护结构得热形成的冷负荷:
q1w=78.2kW
空调区内部热源散热形成的冷负荷:
q1n=93.9kW
非空调区外围护结构得热形成的冷负荷:
Q2w=123.3kW
非空调区内部灯散热形成的冷负荷:
收稿日期:
2010-03-17
30
非空调区排风温差tp=3℃;由排风系统排出负荷:
Qp=1.01ρV2n2tp/3600=47.2kW
图1i-d图
图2剖面图
LL
空气循环次数:
全室2.55次/h,空调区5.8次/h。
Q2n=27.1kW
非空调区向空调区辐射热转移形成的冷负荷:
qf=23.7kW
非空调区向空调区对流热转移形成的冷负荷:
qd=41.2kW
空调区室内冷负荷:
Q1=q1w+q1n+qf+qd=237kW
非空调区室内冷负荷:
Q2=Q2w+Q2n-qf=126.7kW
若按全室空调设计室内冷负荷:
Q3=q1n+q1n+Q2w+Q2n=322.5kW
能量节约率=(Q3-Q1)/Q3=26.5%
4.2 非空调区排风量非空调区体积V2=15590m3;非空调区热强度q2=Q2/V2=8.1W/m3;
因q2=8.1W/m3>4.2W/m3,设置进排风装置;非空调区换气次数n2=3次/h;
排风量P=V2·n2=15590×3=46770m3;
5 分层空调气流组织
5.1 气流组织形式空调区:
生产、调试、装配车间空调系统平面如图
3、4所示。
车间跨度为18m,设计采用低速单风道全
空调系统,单侧送风,同侧下回风,送风口采用喷口送风。
喷口中心距地6m,工艺要求工作区高度3.1m,分层高度取6m,送风喷口位于牛腿下部。
送风管紧贴柱边和牛腿下边缘,回风总管位于送风管上部,回风支管紧贴柱内侧,沿长度方向均匀布置,回风口底边距地面1m。
见剖面图图2。
本设计采用了可调喷口,喷口与水平面的夹角能在0~30°范围内调节,冬季空调运行时,喷口调为侧下送风,送风方向与水平面之间的夹角为30°。
同时,喷口处设有风量调节阀,可以根据不同的季节调节送风量。
4.3 送风量及空调总负荷
新风量按送风量的15%考虑,根据i-d图得知,设计状态夏季室内空气焓值in=59kJ/kg,室外空气焓值iw=78kJ/kg,送风点空气焓值io=49kJ/kg,混合状态点焓值iC=59kJ/kg,则送风量为:
G=[Q1/(in-io)]/1.2=[237/(59-49)]/1.2=19.75m3/s=
71100m3/h;
新风负荷Qw=G×15%×(iw-in)×1.2
=19.75×0.15×(78-59)×1.2=67.6kW;空调总负荷Q=Q1+Qw=304.6kW;
空调冷指标q=Q/V=304.6/(114×18)=148W/m2;
1
3
非空调区:
设置机械排风,在屋顶设屋顶风机(风
机带电动风阀),由高侧窗自然进风。
屋顶风机冬季停止运行,风阀关闭。
每个屋顶风机排风量7200m3/h,
共设置7台屋顶风机。
6 空气处理
组合式空调机组在夏季对空气进行冷却、除湿,在冬季对空气进行加热、加湿,加湿采用电极加湿。
空调器采用初效、中效两极过滤。
选用39G1822组合式空调器3台。
其单台风量L=26335m3/h,冷量121kW。
气流组织计算
射流的射程区X=0.93(B-E)
=0.93×(18-0.3)=15.34m;工作区平均风速Vn=Vp=0.25m/s;射流末端轴心风速Vx=2Vp=0.5m/s;射流落差取Y=(1/6-1/4)X=2.6m;工作区高度h=3.1m;
分层高度h1=h+Y+hp=3.1+2.6+0.3=6m;送风温差to=8℃;
T/to=(273.15+26)/8=37.39;喷口直径:
5.2
空调冷热源
本厂房所在厂区设有动力站,集中供冷、供热。
结语
(1)本工程于2007年5月完工。
经过几年的运行,
7
8
用户反映效果良好;
(2)高大空间厂房的空调设计,应按分层空调计算空调冷负荷。
分层高度越低,负荷越小,节能效果越好。
实测结果表明,只对某一高度以下区域有空调要求的高大厂房,采用分层空调是一种经济有效的方式。
本工程中,分层空调与全室空调相比,节能
26.5%,节能效果显著。
跨度为18m时采用单侧送风,工作区温度场和速度场能够达到设计要求;
(3)在屋顶设排风系统,及时排走上部聚集的热气、工艺废气,减少顶棚室外辐射对工作区的影响,较好地保证了工作区温湿度;
(4)采用可调喷口在冬季能够对送风方向进行调节,保证冬季空调送风,使冬季空调达到满意的效果。
l.23=0.213m;
to)0.615X-0.302Y0.687Vx
do=0.064(T/
喷口送风速度:
-0.182=7.42m/s;
to)-0.591Xl.124Y-0.533Vx
Vo=4.295(T/
阿基米德数Ar=9.81todo/VoT=0.00105;
2
实际射流落差:
Y'=0.812do·Ar (X/do)=2.54m;
1.158
2.5
射流实际末端轴心速度:
参考文献:
[1]张家平.中国高大工业厂房的空调设计及其发展.暖通空调新技术[M].北京:
中国建筑工业出版社,1996.[2]电子工业部第十设计研究院,等.空调调节设计手册(第二版)[M].北京:
中国建筑工业出版社,1995.
[3]陆耀庆.实用供热空调设计手册[M].北京:
中国建筑工业出版社,
1993.
Vx'=3.347Vo·Ar ·(x/do) =0.517m/s;
-0.147
1.151
选DUK型球形喷口,规格400,喷口喉部直径
do=230;
每个喷口送风量L=3.14d2V×3600/4=1110m3/h;
oo
送风量G=71100m3/h;
喷口个数n=G/L=64个;喷口沿长度方向均匀布置,每个喷口间距1780m。
回风口贴柱边均匀设置,共28个回风口,每个回风口风量2160m3/h。
作者简介:
关雁鸣(1960),女,辽宁开原人,高级工程师(sydxgxg@
)。
厦门市成为国家新农村建设推广建筑节能试点城市
从厦门市建设局了解到,我市已被住房与城乡建
设部列为国家新农村建设推广新型墙材和建筑节能的试点城市,按照工作目标,到2014年厦门新农村建设新型墙材的使用比例将达到100%。
按照试点城市的目标,到2012年,我市将完成第一批新型墙材与节能建筑在新农村建设推广应用的试点工程建设,实现全部公共建筑及公共设施满足节能建筑要求,并使用可再生能源;50%以上民用建筑利用可再生能源,新农村建设中新型墙体材料的使用比例达到80%,其中非粘土新型墙材比例达到60%的目标。
到2014年,完成第二批示范工程的建设,在第
一阶段的基础上让80%以上民用建筑利用可再生能
源,新农村建设中新型墙材的使用比例达到100%,其中非黏土新型墙材比例达到80%。
据了解,厦门是目前福建省唯一的试点城市,我市已将翔安的新圩镇和海沧的东孚镇列为试点镇,并完成试点镇规划的编制,要求2个镇的城镇规划建设必须与建筑节能和新型墙材的推广应用等统筹考虑。
我们整个推进节能减排跟建筑节能这一块主要是侧重在城市,现在我们逐渐地把推进建筑节能跟推进新型墙体材料这一块逐渐向农村向城镇城乡进行
转化,适应岛内外一体化建设(需要)。
32
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