廣東省電力設(shè)計研究院 張先提

上海市隧道工程軌道交通設(shè)計研究院 施 逵

0 引言

在電廠集控樓的集中空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，一次回風(fēng)系統(tǒng)是最典型的空調(diào)系統(tǒng)。筆者在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)，有些設(shè)計人員對一次回風(fēng)系統(tǒng)基本概念混淆，并依賴一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)指標(biāo)，根據(jù)設(shè)備廠商提供的樣本冷量選擇對應(yīng)末端設(shè)備，忽略了一次回風(fēng)系統(tǒng)中最基本的焓濕圖繪制，導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計偏離設(shè)計值，由此給設(shè)備選型、工程造價造成浪費(fèi)。

筆者通過某電廠集控樓集中空調(diào)系統(tǒng)一次回風(fēng)系統(tǒng)實(shí)例，繪制焓濕圖對一次回風(fēng)系統(tǒng)空氣處理過程進(jìn)行分析，并結(jié)合工程實(shí)例中存在的設(shè)備選型不當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)分析，希望能夠拋磚引玉，與大家共勉。

1 工程概況

該項(xiàng)目為南方某一百萬千瓦機(jī)組電廠，現(xiàn)取集控樓的電子設(shè)備間作為本文一次回風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)分析對象，整個電子設(shè)備間空調(diào)面積約為1200m2。

根據(jù)電廠采暖通風(fēng)空調(diào)技術(shù)規(guī)范，電子設(shè)備間空調(diào)房間夏季室內(nèi)計算參數(shù)設(shè)定為：

26±1℃，相對濕度60±10%；該地區(qū)室外空調(diào)計算干球溫度：33.5℃，相對濕度：83.5%。

2 一次回風(fēng)空氣處理過程分析

2.1 一次回風(fēng)系統(tǒng)空氣處理過程理論分析

如圖1所示，N為室內(nèi)空氣狀態(tài)點(diǎn)，W為室外空氣狀態(tài)點(diǎn)，C為混合空氣狀態(tài)點(diǎn)，L為機(jī)器露點(diǎn)，即室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)（為了便于計算，不考慮風(fēng)機(jī)和管道溫升）。

現(xiàn)假定室內(nèi)冷負(fù)荷為QN,室內(nèi)濕負(fù)荷Md，熱濕比為ε，新風(fēng)負(fù)荷為QW，總冷負(fù)荷為QT，新風(fēng)量為GW，總風(fēng)量為GT，回風(fēng)量為GN，N點(diǎn)、C點(diǎn)、L點(diǎn)、W 點(diǎn)相對應(yīng)的焓值分別為 hN，hC，hL，hW，則有：

總風(fēng)量GT：

室內(nèi)冷風(fēng)負(fù)荷QN：

新風(fēng)負(fù)荷QW：

熱濕比ε：

2.2 機(jī)組風(fēng)量偏離設(shè)計風(fēng)量對室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)影響

系統(tǒng)送風(fēng)量計算公式為GT=QN/(hN-hL)。在室內(nèi)冷負(fù)荷與濕負(fù)荷不變情況下（即熱濕比線確定），系統(tǒng)送風(fēng)量僅由狀態(tài)點(diǎn)L與N決定，而與室外氣象參數(shù)無關(guān)。

然而設(shè)計筆者在設(shè)計中發(fā)現(xiàn)許多設(shè)計人員風(fēng)量的選擇往往是基于冷量指標(biāo)估算，再根據(jù)樣本參數(shù)選取風(fēng)量。這樣的設(shè)計思路往往導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行工況偏離設(shè)計值。

空調(diào)機(jī)組風(fēng)量由回風(fēng)量和新風(fēng)量組成，設(shè)計中分為按固定新風(fēng)比和固定新風(fēng)量。

1）固定新風(fēng)比工況

固定新風(fēng)比工況是指運(yùn)行條件下的新風(fēng)比和設(shè)計條件下的新風(fēng)比相同。當(dāng)機(jī)組風(fēng)量偏離設(shè)計風(fēng)量時，該工況下的新回風(fēng)混合點(diǎn)C＇和設(shè)計條件下混合點(diǎn)C重合。與設(shè)計工況相比，當(dāng)送風(fēng)量減小時，新風(fēng)負(fù)荷隨之減小，空調(diào)房間實(shí)際冷負(fù)荷減小，而假設(shè)空調(diào)機(jī)組冷量不變，則機(jī)組處理的空氣焓差變大。如圖2所示，機(jī)器露點(diǎn)由設(shè)計工況下的L移至L＇，室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)N移至N＇。

2）固定新風(fēng)量工況

固定新風(fēng)量是指空調(diào)機(jī)組的新風(fēng)量與設(shè)計條件下的新風(fēng)量相同。即使總風(fēng)量減小，新風(fēng)量依然不變，以滿足室內(nèi)房間衛(wèi)生需要。當(dāng)系統(tǒng)總送風(fēng)量減小時，由于新風(fēng)量不變，新風(fēng)比變大，進(jìn)入室內(nèi)的總冷負(fù)荷不變。故能夠得到hN＇=hL＇，如圖3所示：

圖3 固定新風(fēng)量工況

3 實(shí)例工況的理論分析

3.1 電廠電子設(shè)備間一次回風(fēng)系統(tǒng)分析

電子設(shè)備間室內(nèi)外參數(shù)如上所述，系統(tǒng)采用10%的新風(fēng)比的一次回風(fēng)系統(tǒng)。根據(jù)設(shè)備散熱量及圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷，得到電子設(shè)備間夏季室內(nèi)負(fù)荷計算結(jié)果：室內(nèi)冷負(fù)荷（不含新風(fēng)）168kW，室內(nèi)濕負(fù)荷（不含新風(fēng)）1.53×10-4kg/s(3.68kg/h)，由于電子設(shè)備間是放置電氣設(shè)備場所，很少有人員活動，因此由人體產(chǎn)生的濕負(fù)荷很小，可知空調(diào)送風(fēng)處理過程ε值很大，焓濕圖上空氣處理過程近似等濕處理過程（如圖4中L—N處理過程）。

設(shè)計計算如下：

系統(tǒng)總送風(fēng)量：

系統(tǒng)總冷負(fù)荷：

新風(fēng)冷負(fù)荷：

新風(fēng)冷負(fù)荷比為37.8%

（上述算式計算參數(shù)是C——干球溫度：26.8℃；濕球溫度：21.6℃；露點(diǎn)溫度：19.4℃ ；焓：63.936kJ/kg.干空氣；含濕量：14.469g/kg.干空氣；相對濕度：64.04%；密度：1.154kg/m3）

3.2 樣本選型問題分析

根據(jù)以上計算得到機(jī)組選型冷量應(yīng)為270kW，風(fēng)量為64400m3/h。然而工程設(shè)計中，有很多設(shè)計人員末端設(shè)備選型過程中沒有經(jīng)過繪制焓濕圖，僅憑負(fù)荷指標(biāo)計算冷量，再根據(jù)樣本參數(shù)選擇機(jī)組。此例中根據(jù)計算總冷量270kW，由樣本參數(shù)選擇ZK系列組合式空氣處理機(jī)組：(1)6排管：冷量 295.7kW，風(fēng)量 35000m3/h；（2）4排管：冷量282.9kW，風(fēng)量50000m3/h。

(1)6排管：我們?nèi)砸孕嘛L(fēng)比10%（即新風(fēng)量GW＇=3500m3/h）在焓濕圖上進(jìn)行分析得到新風(fēng)冷負(fù)荷 QW＇=56kW，總冷負(fù)荷 QT＇=224kW，機(jī)器露點(diǎn) hL＇=hC＇-QT＇/GT＇=43.8kJ/kg，則室內(nèi)焓值hN＇=hL＇+QN＇/GT＇=58.8kJ/kg，查焓濕圖,得到室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)（TN＇=30.1℃，φ＇=39%），不滿足設(shè)計要求（室內(nèi)計算參數(shù)設(shè)定為：26±1℃，相對濕度60±10%）

(2)4排管：我們?nèi)砸孕嘛L(fēng)比10%（即新風(fēng)量：GW＇=5000m3/h）在焓濕圖上進(jìn)行分析得到新風(fēng)冷負(fù)荷 QW＇=80kW，總冷負(fù)荷 QT＇=248kW，機(jī)器露點(diǎn) hL＇=hC＇-QT＇/GT＇=46kJ/kg，則室內(nèi)焓值hN＇=hL＇+QN＇/GT＇=58.0kJ/kg，查焓濕圖得到室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)（TN＇=27.5℃，Φ＇=52%），稍稍偏離設(shè)計值。

4 小結(jié)

電廠中電子設(shè)備間等設(shè)備用房，其特點(diǎn)是設(shè)備散熱量大、濕度小，在滿足空調(diào)房間冷負(fù)荷條件下，分別選用6排管和4排管空氣處理機(jī)組，得到如下結(jié)論：

（1）6排管：所選機(jī)組風(fēng)機(jī)風(fēng)量遠(yuǎn)小于設(shè)計值（即機(jī)組單位風(fēng)量空氣處理冷量遠(yuǎn)大于設(shè)計值），上例中為設(shè)計風(fēng)量約54.3%，最終計算得到室內(nèi)處理狀態(tài)點(diǎn)（30.1℃，39%），偏離設(shè)計狀態(tài)點(diǎn)較大。

（2）4排管：所選機(jī)組風(fēng)機(jī)風(fēng)量小于設(shè)計值（即機(jī)組單位風(fēng)量空氣處理冷量大于設(shè)計值），上例中為設(shè)計風(fēng)量約77.7%，最終計算得到室內(nèi)處理狀態(tài)點(diǎn)（27.5℃，52%），稍稍偏離設(shè)計狀態(tài)點(diǎn)，但比起6排管更為接近設(shè)計值。

由此可知，對于廠房設(shè)備散熱大、濕度小這類空調(diào)房間，應(yīng)根據(jù)焓濕圖系統(tǒng)工況分析計算得到冷負(fù)荷、濕負(fù)荷，并根據(jù)計算結(jié)果選擇空氣處理設(shè)備。對組合式空氣處理機(jī)組應(yīng)根據(jù)計算值選擇合適的表冷段、風(fēng)機(jī)段進(jìn)行模塊組合選型，而不能簡單選用樣本上提供固定搭配組合模塊。

[1]陸亞俊.暖通空調(diào).北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002

[2]火力發(fā)電廠采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計技術(shù)規(guī)程.北京：中國電力出版社，2004

[3]薛殿華.空氣調(diào)節(jié)[M].北京：清華大學(xué)出版社，1994