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        冷凝水排水管設(shè)計(jì)分析

        2019-05-21 04:54:04張雁秋
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2019年8期
        關(guān)鍵詞:冷凝水

        張雁秋

        摘 要:在制冷系統(tǒng)中,系統(tǒng)設(shè)計(jì)更側(cè)重于冷凍水循環(huán)系統(tǒng)和冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),而風(fēng)機(jī)盤管的冷凝水系統(tǒng)設(shè)計(jì)卻沒有得到一定的重視,冷凝水排水管往往會(huì)出現(xiàn)管徑選取過大而造成浪費(fèi),或者過小使冷凝水排出困難。因此要充分考慮空調(diào)環(huán)境的濕度和間歇制冷時(shí)空調(diào)開啟的初期凝水量驟增,從而計(jì)算出最大瞬時(shí)冷水量,并依此選擇冷凝水排水管。該文分析了冷凝水產(chǎn)生量,并總結(jié)冷凝水管的管徑選取依據(jù)。

        關(guān)鍵詞:風(fēng)機(jī)盤管;冷凝水;冷凝水量;冷凝水管;敷設(shè)坡度

        中圖分類號(hào):TU991 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        1 問題的提出

        空調(diào)系統(tǒng)中主要末端設(shè)備是暗裝風(fēng)機(jī)盤管,安裝在建筑吊棚內(nèi),冷凝水管位于風(fēng)盤最低點(diǎn),并需要以一定的坡度敷設(shè),因此冷凝式管徑和設(shè)計(jì)坡度都是冷凝水系統(tǒng)所要解決的問題。大多數(shù)系統(tǒng)未經(jīng)計(jì)算盲目放大管徑,坡度也過大,造成安裝成本增加,不得不降低吊棚高度。

        2 空調(diào)冷凝水的成因

        風(fēng)機(jī)盤管冷凝水量的多少與室內(nèi)環(huán)境的溫濕度、室內(nèi)濕負(fù)荷、冷凍水的進(jìn)出口水溫及盤管的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。

        在國內(nèi)對(duì)于空調(diào)系統(tǒng)使用一般都是間斷性的,尤其是風(fēng)機(jī)盤管為末端的空調(diào)系統(tǒng),當(dāng)室內(nèi)無人員逗留時(shí)一般都會(huì)關(guān)閉??照{(diào)系統(tǒng)停止運(yùn)行一段時(shí)間后,室內(nèi)空氣的溫濕度將趨近于室外空氣的溫濕度,再次開啟空調(diào)運(yùn)行時(shí), 盤管的冷凝水量是最大的。

        風(fēng)機(jī)盤管的表冷器的表面溫度低于室內(nèi)空氣的露點(diǎn)溫度,一般風(fēng)盤的供回水溫度一般為7 ℃~12 ℃,這時(shí)風(fēng)盤表冷器翅片的表面溫度按冷凍水進(jìn)出口的平均溫度計(jì)算,即9.5 ℃,這個(gè)溫度遠(yuǎn)低于夏季最熱月的空氣露點(diǎn)溫度。因此流經(jīng)表冷器的未飽和空氣瞬間冷卻到100 %相對(duì)濕度的飽和溫度,因此這部分空氣中的水蒸氣會(huì)凝結(jié)成水,濕度越大形成的冷凝水越多。

        3 空調(diào)冷凝水量計(jì)算分析

        經(jīng)查找室外設(shè)計(jì)參數(shù)資料我國甘肅、青海、寧夏、新疆平均室外計(jì)算相對(duì)濕度為54.5 %、平均室外計(jì)算干球溫度為25.1 ℃以上;其余省份的平均室外計(jì)算相對(duì)濕度為77 %、其中大多數(shù)平均室外計(jì)算干球溫度為29 ℃以上。此時(shí)對(duì)應(yīng)的空氣露點(diǎn)溫度分別為15.3 ℃和24.65 ℃。

        一般人員較多的公共場所濕度比較大,象健身房內(nèi),不同運(yùn)動(dòng)量的人體的全身出汗率約為160 g/h①,皮膚水蒸氣擴(kuò)散系數(shù)取值為8.1×10-2 kg/(m2·h·Pa)②,平均人體體表面積約為1.9 m2,則汗水的蒸發(fā)量約為0.024624 kg/h。

        健身房單位面積人數(shù)約為0.2人,對(duì)于一個(gè)50 m2的房間,其容納人數(shù)約為10人,人體出汗的蒸發(fā)量約為0.246 kg/h,這部分水分也是需要風(fēng)機(jī)盤管除濕的。

        下面是以溫濕度較高省份的健身房為空調(diào)房間計(jì)算空調(diào)的冷凝水產(chǎn)生量。

        以干球溫度29 ℃和相對(duì)濕度77 %為要處理的空氣初狀態(tài)點(diǎn),并包括人體出汗的蒸發(fā)量。

        以風(fēng)盤表面的平均溫度9.5 ℃和相對(duì)濕度100 %為終狀態(tài)點(diǎn)。室內(nèi)空氣的相對(duì)濕度還與不同業(yè)態(tài)的空調(diào)建筑有關(guān),對(duì)于濕度較大的場合應(yīng)特殊監(jiān)測其濕球溫度,按實(shí)際情況計(jì)算。

        冷凝水量計(jì)算公式如下:

        W=G×(d2-d1)×103=ρ×L×(d2-d1)×10-3

        式中:

        W-冷凝水量 ,kg/h;

        G-盤管循環(huán)風(fēng)量的質(zhì)量流量, kg/h;

        ρ-干空氣密度, kg/m?;

        L - 盤管循環(huán)風(fēng)量的體積流量, m?/h;

        d-空調(diào)房間的空氣含濕量, g/kg干空氣。

        查焓濕圖d1的值為19.537 g/kg、 的值為7.375 g/kg;密度取1.2 kg/m?;

        按設(shè)計(jì)中常用的風(fēng)機(jī)盤管的風(fēng)量,在極端條件下的最大冷凝水產(chǎn)生量,計(jì)算各種型號(hào)的盤管冷凝水量,見表1。

        4 冷凝水管排水量的分析

        風(fēng)盤接水盤容積都比較大,排水孔一般為DN20,內(nèi)徑約21.3 mm,產(chǎn)生的冷凝水可隨時(shí)排出,一般不會(huì)滯留在接水盤內(nèi)。排出冷凝水以重力方式自流,并且是在非滿管流的情況下進(jìn)行的。排水管的設(shè)計(jì)即需要冷凝水及時(shí)排出,又要考慮經(jīng)濟(jì)性和與裝修的配合。

        風(fēng)機(jī)盤管冷凝水管排水管徑的設(shè)計(jì)選擇原則③如下:

        (a)冷凝水管的設(shè)計(jì)一定要及時(shí)排出冷凝水,為安全排水,要充分考慮安全裕量,在管內(nèi)達(dá)到部分充滿時(shí)冷凝水就應(yīng)及時(shí)排走,因此按非滿管流設(shè)計(jì)選取管徑。在計(jì)算時(shí)取管內(nèi)的充滿度為0.25。

        (b)冷凝水管已經(jīng)位于盤管最低點(diǎn),設(shè)計(jì)時(shí)還要有一定坡度,一般排水管坡度不宜小于1 %。但在空調(diào)系統(tǒng)中,冷凝水管路比較長,1 %的坡度設(shè)計(jì)會(huì)使吊棚下高度低,因此,計(jì)算時(shí)取3 ‰的冷凝水管敷設(shè)坡度。

        (c)冷凝水管可采用鋼管或PPR塑料管,鋼管的粗糙系數(shù)為0.012、塑料管粗糙系數(shù)為0.009。由于冷凝水管道長期與空氣接觸,內(nèi)壁環(huán)境潮濕,容易生銹,同時(shí)又混合了灰塵,在溫濕度適宜的條件下表面會(huì)形成生物黏膜,這些因素都影響到管道的阻力系數(shù)。在計(jì)算中,取0.015為管道的粗糙系數(shù)。

        對(duì)于非滿管流的排水管水力半徑按扇形的面積與扇形弧長的比值計(jì)算,將鋼管的有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式,得出各種管徑的管道排水量,見表2。

        5 風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)冷凝水管設(shè)計(jì)

        通過分析風(fēng)機(jī)盤管在濕度較大的環(huán)境里運(yùn)行時(shí)冷凝水的產(chǎn)生量以及幾種常見規(guī)格的水管的排水量計(jì)算結(jié)果,可以確定水管的排水量遠(yuǎn)大于冷凝水的產(chǎn)生量。因此可以通過累加冷凝水排水管路上風(fēng)機(jī)盤管的額定制冷量,來確定所產(chǎn)生的冷凝水。根據(jù)水管允許的排水量限額選取冷凝水管規(guī)格,表3可以在選取冷凝水管時(shí)參考。

        6 結(jié)論

        通過分析冷凝水產(chǎn)生量和水管的排水量,總結(jié)出冷凝水管應(yīng)有的合理選取依據(jù),同時(shí)計(jì)算條件上考慮了安全性和經(jīng)濟(jì)性,在工程設(shè)計(jì)中對(duì)快速設(shè)計(jì)冷凝水管可起到一定輔助作用。

        參考文獻(xiàn)

        [1]魏洋.人體全身及上身局部出汗率的測定[D].東華大學(xué),2012.

        [2]薛殿華.空氣調(diào)節(jié)[M].北京:清華大學(xué)出版社,2000.

        [3]GB50736—2012,民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國建筑科學(xué)研究院,2012.

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