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        焓濕圖在地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)中的計(jì)算與應(yīng)用

        2021-08-05 02:01:20杜前洲蔡亞橋剛文杰
        關(guān)鍵詞:系統(tǒng)

        杜前洲,蔡亞橋,剛文杰,李 遼

        (1.中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063; 2.華中科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,武漢 430074)

        引言

        焓濕圖(h-d圖)可用來(lái)確定濕空氣的狀態(tài)參數(shù),是空調(diào)設(shè)計(jì)中必不可少的工具。濕空氣通常有4個(gè)狀態(tài)參數(shù),即干球溫度t、相對(duì)濕度φ、含濕量d與比焓h,其中,只有2個(gè)參數(shù)是相互獨(dú)立的。在特定大氣壓下,只要知道任意2個(gè)參數(shù),即可在焓濕圖中方便地查得另外兩個(gè)參數(shù)。

        焓濕圖可直觀表示出空氣的熱濕處理過程,被廣泛應(yīng)用于空氣處理過程分析與空調(diào)負(fù)荷計(jì)算過程中[1-3]??照{(diào)領(lǐng)域常見的空氣狀態(tài)變化過程,如等濕加熱/冷卻、等焓加濕、等溫加濕、減焓減濕及空氣混合等過程,都可以在焓濕圖中直觀描繪出來(lái)。

        目前,焓濕圖在實(shí)際應(yīng)用中,主要借助手工查詢[4]或借助既有焓濕圖軟件(如天正、鴻業(yè)等)進(jìn)行分析計(jì)算。設(shè)計(jì)人員在焓濕圖中直觀描述出空氣的變化過程,并查得不同狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù),為空調(diào)設(shè)計(jì)提供輸入條件。

        手工查詢焓濕圖較為方便直接,但存在局限性。手工查詢法會(huì)不可避免地產(chǎn)生一定的人為誤差[4]。此外,不同城市的大氣壓力不同,特定的焓濕圖表不適用于不同城市,非標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下相關(guān)參數(shù)需用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正[5]。

        在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域,設(shè)計(jì)人員的常規(guī)方法是通過焓濕圖軟件進(jìn)行空氣處理過程分析與負(fù)荷計(jì)算等[6-7]。該方法較為簡(jiǎn)捷實(shí)用,能清晰描繪出空氣的變化過程,并方便求得不同狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)。但計(jì)算結(jié)果需要人工導(dǎo)出,且當(dāng)設(shè)計(jì)條件發(fā)生變化時(shí),需重新進(jìn)行焓濕圖計(jì)算,此過程較為繁瑣。

        首先對(duì)濕空氣各狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算公式進(jìn)行梳理,然后基于焓濕圖介紹地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理過程,提出地鐵車站大/小系統(tǒng)空氣處理過程的計(jì)算方法與步驟,并驗(yàn)證該方法的正確性與可靠性,提出將焓濕圖計(jì)算公式融入設(shè)計(jì)計(jì)算書進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算的設(shè)計(jì)方式,從而免去設(shè)計(jì)人員查焓濕圖的額外流程,提高設(shè)計(jì)效率。此外,概述焓濕圖計(jì)算公式的多種應(yīng)用前景。

        1 焓濕圖中各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)及其計(jì)算公式

        濕空氣的干球溫度t、相對(duì)濕度φ、含濕量d、比焓h等狀態(tài)參數(shù)可以直接繪制在焓濕圖中。此外,濕空氣還具有一定的壓力P。特定大氣壓下的焓濕圖形式是固定的。濕球溫度ts也是濕空氣的重要參數(shù),民用建筑空調(diào)設(shè)計(jì)中,濕球溫度是夏季空調(diào)室外計(jì)算參數(shù)之一[8]。文獻(xiàn)[9-10]給出了國(guó)內(nèi)外較為權(quán)威的濕空氣狀態(tài)參數(shù)理論公式或經(jīng)驗(yàn)公式,現(xiàn)將與地鐵車站空氣處理過程相關(guān)的相對(duì)濕度、含濕量、比焓、濕球溫度、密度等濕空氣參數(shù)梳理如下。

        1.1 相對(duì)濕度

        濕空氣的相對(duì)濕度φ為濕空氣的實(shí)際水蒸氣分壓力與同溫度下飽和狀態(tài)空氣水蒸氣分壓力之比,即

        (1)

        式中,φ為濕空氣相對(duì)濕度,%;Pq為濕空氣的實(shí)際水蒸氣分壓力,Pa;Pq·b為濕空氣的飽和水蒸氣分壓力,Pa。

        其中,當(dāng)空氣溫度介于0 ℃~200 ℃時(shí),文獻(xiàn)[11]給出了濕空氣的飽和水蒸氣分壓力的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式

        (2)

        式中,c1~c6為系數(shù),c1=-5 800.220 6;c2=1.391 499 3;c3=-0.048 602 39;c4=0.417 647 68×10-4;c5=-0.144 520 93×10-7;c6=6.545 967 3。

        1.2 含濕量

        濕空氣的含濕量d為濕空氣中所含水蒸氣質(zhì)量與干空氣質(zhì)量之比,其計(jì)算公式為[9]

        (3)

        式中,d為濕空氣的含濕量,g/kg干;P為大氣壓力,Pa;Pq為濕空氣的水蒸氣分壓力,Pa。

        1.3 比焓

        濕空氣的比焓h為濕空氣能量狀態(tài),ASHRAE推薦的計(jì)算公式為

        h=1.006t+(2 501+1.86t)d

        (4)

        式中,h為濕空氣的比焓,kJ/kg干。

        1.4 濕球溫度

        濕空氣的濕球溫度ts為濕空氣等焓加濕達(dá)到飽和時(shí)空氣的溫度?!秾?shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》推薦的濕球溫度計(jì)算公式為

        ts=C·φ+D·t

        (5)

        式中,φ為濕空氣的相對(duì)濕度,%;t為空氣的干球溫度,℃;C、D為計(jì)算系數(shù),取值見表1。

        表1 濕球溫度的計(jì)算系數(shù)

        1.5 密度

        在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行風(fēng)量計(jì)算時(shí),還需用到濕空氣的密度參數(shù)?!秾?shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》推薦的濕空氣密度計(jì)算公式為

        (6)

        式中,ρ為濕空氣的密度,kg/m3;T為濕空氣的絕對(duì)溫度,K,T=t+273.15。

        2 地鐵車站大/小系統(tǒng)空氣處理過程

        2.1 大系統(tǒng)空氣處理過程

        地鐵車站公共區(qū)的空調(diào)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱“大系統(tǒng)”)一般在車站站廳層兩端的機(jī)房?jī)?nèi)分別設(shè)置一臺(tái)組合式空調(diào)器,分別承擔(dān)站廳和站臺(tái)層公共區(qū)一半的空調(diào)負(fù)荷。典型地鐵車站大系統(tǒng)空調(diào)原理如圖1所示。室外新風(fēng)通過新風(fēng)亭進(jìn)入地下車站,與回風(fēng)在混風(fēng)室里進(jìn)行混合,經(jīng)組合式空調(diào)器處理后被送往站廳/站臺(tái)公共區(qū)。排風(fēng)通過回排風(fēng)機(jī)經(jīng)排風(fēng)亭排出至室外。

        圖1 典型地鐵車站大系統(tǒng)空調(diào)原理

        地鐵車站大系統(tǒng)的空氣處理過程為一次回風(fēng)過程,但與普通民用建筑的一次回風(fēng)過程有所區(qū)別。乘客通過地鐵車站乘車時(shí),僅在地鐵站環(huán)境中短時(shí)間逗留。根據(jù)GB50157—2013《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》[12]要求,在設(shè)計(jì)地鐵站空調(diào)系統(tǒng)時(shí),“站臺(tái)中公共區(qū)的空氣計(jì)算溫度應(yīng)低于站廳的空氣計(jì)算溫度1~2 ℃”,以節(jié)約能源,同時(shí)滿足“暫時(shí)舒適”需求。因此,地鐵車站站廳和站臺(tái)的室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)參數(shù)不同,這有別于普通民用建筑。

        典型地鐵車站的大系統(tǒng)空氣處理焓濕圖如圖2所示。室外狀態(tài)點(diǎn)W的新風(fēng)與混風(fēng)室狀態(tài)點(diǎn)C’的回風(fēng)混合后達(dá)到新回風(fēng)混合點(diǎn)H,組合式空調(diào)機(jī)組把狀態(tài)點(diǎn)H的混合空氣冷卻減濕到機(jī)器露點(diǎn)L,考慮1 ℃的管道溫升,送風(fēng)從L點(diǎn)達(dá)到室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O,然后分別送入站廳層/站臺(tái)層公共區(qū),吸收公共區(qū)的余熱余濕后分別變?yōu)檎緩d層公共區(qū)狀態(tài)點(diǎn)NT和站臺(tái)層公共區(qū)狀態(tài)點(diǎn)Nt。公共區(qū)回排風(fēng)經(jīng)風(fēng)管收集混合后達(dá)到混合點(diǎn)C,排風(fēng)部分經(jīng)排風(fēng)亭排出至室外,回風(fēng)部分回到混風(fēng)室狀態(tài)點(diǎn)C′。

        圖2 地鐵車站大系統(tǒng)空氣處理焓濕圖

        對(duì)于特定的城市,圖2中室外新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)W是確定值。根據(jù)規(guī)范要求,地鐵車站大系統(tǒng)的室外空氣設(shè)計(jì)參數(shù)由室外干球溫度和濕球溫度確定,其中,夏季空調(diào)室外空氣計(jì)算干球溫度采用近20年夏季地鐵晚高峰負(fù)荷時(shí)平均每年不保證30 h的干球溫度;夏季空調(diào)室外空氣計(jì)算濕球溫度采用近20年夏季地鐵晚高峰負(fù)荷時(shí)平均每年不保證30 h的濕球溫度[12]。以武漢為例,根據(jù)近20年的氣象資料,武漢的地鐵車站夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度為32.20 ℃,濕球溫度為26.50 ℃。

        其他狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)可根據(jù)規(guī)范要求及前述的焓濕圖計(jì)算公式得到。在此列出地鐵車站大系統(tǒng)空氣處理過程各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)的計(jì)算步驟如下。

        ①確定機(jī)器露點(diǎn)L。在地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,機(jī)器露點(diǎn)L可按干球溫度19 ℃,相對(duì)濕度95%確定。L點(diǎn)含濕量dL通過式(3)計(jì)算得到,進(jìn)一步地,通過式(4)求得比焓值hL。

        ②確定送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O。O點(diǎn)的干球溫度比機(jī)器露點(diǎn)L溫度高1 ℃,tO=tL+1=20 ℃,含濕量與L點(diǎn)含濕量相同,dO=dL。O點(diǎn)的比焓可通過式(4)求得,相對(duì)濕度通過式(1)、式(2)求得。

        ③確定站廳/站臺(tái)層公共區(qū)室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)NT/Nt。根據(jù)《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,一般取站廳、站臺(tái)公共區(qū)干球溫度分別為30、28 ℃。在已知熱濕比的前提下,根據(jù)熱濕比ε的定義式可分別計(jì)算得到NT、Nt點(diǎn)的比焓值。熱濕比的定義式如下

        (7)

        式中,hN為站廳或站臺(tái)公共區(qū)的比焓,kJ/kg干;dN為站廳或站臺(tái)公共區(qū)的含濕量,g/kg干。

        由式(4)、式(7)組成的二元一次方程組,可計(jì)算得到站廳/站臺(tái)公共區(qū)的比焓和含濕量。進(jìn)一步地,根據(jù)式(1)、式(2)求得站廳/站臺(tái)公共區(qū)的相對(duì)濕度。值得注意的是,《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定,車站站廳、站臺(tái)公共區(qū)的相對(duì)濕度均應(yīng)在40%~70%,此處需對(duì)計(jì)算得到的相對(duì)濕度進(jìn)行校核,以滿足規(guī)范要求。

        在確定站廳/站臺(tái)層公共區(qū)室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)NT/ Nt參數(shù)后,可按下式計(jì)算得到用于消除站廳/站臺(tái)層公共區(qū)余熱/余濕的送風(fēng)量。

        (8)

        式中,G為站廳或站臺(tái)公共區(qū)的質(zhì)量送風(fēng)量,kg/s;Q為站廳或站臺(tái)公共區(qū)的得熱量,kW。站廳或站臺(tái)公共區(qū)的體積送風(fēng)量L=G/ρ。

        ④確定站廳站臺(tái)混合點(diǎn)C。根據(jù)熱平衡原理,C點(diǎn)的比焓、含濕量、干球溫度可根據(jù)下式求得

        (9)

        式中,GNT/GNt為站臺(tái)層回風(fēng)量與站廳層回風(fēng)量之比;h為比焓,kJ/kg干;d為含濕量,g/kg干;t為空氣干球溫度,℃;下標(biāo)為相應(yīng)狀態(tài)點(diǎn)。

        ⑤確定回至混風(fēng)室狀態(tài)點(diǎn)C′??紤]1 ℃的管道溫升,C′點(diǎn)的溫度tC′=tC+1,含濕量與C點(diǎn)含濕量相同,dC′=dC。C′點(diǎn)的比焓可通過式(4)求得,相對(duì)濕度通過式(1)、式(2)求得。

        ⑥確定新回風(fēng)混合點(diǎn)H。根據(jù)熱平衡原理,H點(diǎn)的比焓、含濕量、干球溫度可根據(jù)下式求得

        (10)

        式中,(GNT+GNt)/GW為大系統(tǒng)總回風(fēng)量與新風(fēng)量之比;h為比焓,kJ/kg干;d為含濕量,g/kg干;t為空氣干球溫度,℃;下標(biāo)為相應(yīng)狀態(tài)點(diǎn)。

        2.2 小系統(tǒng)空氣處理過程

        地鐵車站設(shè)備與管理用房可看作民用建筑中地面密閉性較高或無(wú)外窗的建筑,一般采用一次回風(fēng)全空氣空調(diào)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱“小系統(tǒng)”),其空氣處理過程比大系統(tǒng)簡(jiǎn)單,與普通民用建筑的一次回風(fēng)處理過程相一致。

        典型地鐵車站的小系統(tǒng)空氣處理焓濕圖如圖3所示。室外狀態(tài)點(diǎn)W的新風(fēng)與回風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)N′混合后達(dá)到新回風(fēng)混合點(diǎn)H,小系統(tǒng)空調(diào)機(jī)組把狀態(tài)點(diǎn)H的混合空氣冷卻減濕到機(jī)器露點(diǎn)L,考慮1 ℃的管道溫升,送風(fēng)從L點(diǎn)達(dá)到室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O,然后分別再送入小系統(tǒng)房間,吸收房間內(nèi)的余熱余濕后變?yōu)槭覂?nèi)狀態(tài)點(diǎn)N。考慮管道溫升,小系統(tǒng)回排風(fēng)經(jīng)風(fēng)管回到空調(diào)機(jī)房時(shí)達(dá)到回風(fēng)點(diǎn)N′,排風(fēng)部分經(jīng)排風(fēng)亭排出至室外。

        圖3 地鐵車站小系統(tǒng)空氣處理焓濕圖

        小系統(tǒng)的空氣處理過程相比于大系統(tǒng)少了末端站廳/站臺(tái)層不同溫度回風(fēng)的混合過程,在大系統(tǒng)空氣處理過程基礎(chǔ)上,若NT點(diǎn)、Nt點(diǎn)與C點(diǎn)重合,即可視為小系統(tǒng)的空氣處理過程,其焓濕圖計(jì)算方法可參照大系統(tǒng),在此不再贅述。

        值得注意的是,考慮到地鐵車站設(shè)備與管理用房的負(fù)荷特點(diǎn),小系統(tǒng)的夏季空調(diào)室內(nèi)計(jì)算溫度分為tN=27 ℃與tN=36 ℃兩種類型,這與民用建筑有所區(qū)別。

        3 應(yīng)用舉例與結(jié)果驗(yàn)證

        3.1 應(yīng)用舉例

        以武漢市某地鐵車站的大系統(tǒng)空調(diào)為例,利用上述方法進(jìn)行計(jì)算分析。武漢市的夏季室外大氣壓力為100 210 Pa,大系統(tǒng)夏季空調(diào)室外計(jì)算干/濕球溫度分別為32.20、26.50 ℃。該車站為地下二層標(biāo)準(zhǔn)車站,站廳層、站臺(tái)層公共區(qū)室內(nèi)溫度、得熱量、得濕量、送風(fēng)溫差、熱濕比如表2所示。站廳層、站臺(tái)層公共區(qū)的室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度分別按30、28 ℃,得熱量分別為174.0、149.2 kW,得濕量分別為19.6、16.5 g/s,計(jì)算得到的熱濕比分別為8 870、9 066 kJ/kg。站廳層、站臺(tái)層公共區(qū)送風(fēng)溫差分別為10、8 ℃。

        表2 某地鐵車站大系統(tǒng)空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)

        按照前述2.1節(jié)的方法,根據(jù)已知條件,能夠計(jì)算出大系統(tǒng)空調(diào)的室外狀態(tài)點(diǎn)、室內(nèi)站廳/站臺(tái)狀態(tài)點(diǎn)、機(jī)器露點(diǎn)、室內(nèi)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)、站廳與站臺(tái)回風(fēng)混合點(diǎn)、混風(fēng)室狀態(tài)點(diǎn)以及新回風(fēng)混合狀態(tài)點(diǎn)的各個(gè)參數(shù),具體如表3所示。表3中灰底的室外空氣干/濕球溫度為已知值,其他值按照提出的方法進(jìn)行選取或計(jì)算得到。

        表3 某地鐵車站大系統(tǒng)空調(diào)各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)(室外大氣壓100 210 Pa)

        由表3可知,該地鐵車站站廳層公共區(qū)空氣比焓為68.30 kJ/kg干,站廳層公共區(qū)空氣比焓為65.29 kJ/kg干,送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)比焓為53.78 kJ/kg干,通過式(8)可得出站廳/站廳公共區(qū)的送風(fēng)量分別為36 521、39 504 m3/h。

        3.2 結(jié)果驗(yàn)證

        為對(duì)以上結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證,利用工程設(shè)計(jì)中常用的天正軟件繪制焓濕圖進(jìn)行對(duì)比分析。在本案例中,天正軟件計(jì)算出的各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)如表4所示。

        表4 利用天正軟件計(jì)算的各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)

        對(duì)比表3、表4可以看出,通過天正軟件計(jì)算處理的各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)與本文計(jì)算方法得出的各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)十分接近。為便于比較,將各狀態(tài)點(diǎn)對(duì)應(yīng)參數(shù)的差值及誤差范圍計(jì)算出來(lái),如表5所示。

        表5 本文方法計(jì)算結(jié)果與天正軟件計(jì)算結(jié)果差值

        從表5可以看出,干球溫度項(xiàng)中,利用本文方法計(jì)算的站廳與站臺(tái)混合點(diǎn)、回至混風(fēng)室狀態(tài)點(diǎn)、新回風(fēng)混合點(diǎn)的結(jié)果比天正結(jié)果高0.1 ℃;濕球溫度項(xiàng)中,兩種方式的計(jì)算結(jié)果相差在0.5 ℃以內(nèi);相對(duì)濕度、比焓、密度、含濕量4個(gè)參數(shù)中,本文方法計(jì)算結(jié)果比天正結(jié)果略低,但各參數(shù)最大差值分別不超過0.6%、0.3 kJ/kg干、0.015 kg/m3、0.13 g/kg干。

        根據(jù)表5中的參數(shù)可進(jìn)一步計(jì)算得出站廳/站廳公共區(qū)的送風(fēng)量,與3.1節(jié)的送風(fēng)量結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,如圖4所示。

        圖4 本文方法與天正軟件計(jì)算送風(fēng)量結(jié)果對(duì)比

        由圖4可知,本文方法計(jì)算得出的站廳公共區(qū)與站臺(tái)公共區(qū)的送風(fēng)量略高于天正軟件計(jì)算出的結(jié)果,絕對(duì)誤差分別為407、268 m3/h,相對(duì)誤差分別為1.12%、0.68%。

        結(jié)果表明,本文提出的地鐵車站大/小系統(tǒng)空氣處理過程的計(jì)算方法精確度可以滿足工程計(jì)算的要求。

        4 焓濕圖計(jì)算公式的應(yīng)用

        4.1 設(shè)計(jì)計(jì)算書

        在實(shí)際地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)中,系統(tǒng)的空氣處理過程計(jì)算一般是利用焓濕圖軟件完成,并將結(jié)果以表格的形式記錄在Excel中,形成設(shè)計(jì)計(jì)算書?;跐窨諝飧鲄?shù)計(jì)算公式及本文提出的焓濕圖中各狀態(tài)點(diǎn)的計(jì)算方法,可將焓濕圖計(jì)算過程融入設(shè)計(jì)計(jì)算書進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算。該方法只需設(shè)計(jì)人員輸入部分參數(shù)的初始數(shù)據(jù),其他參數(shù)即可自動(dòng)求得。該方法計(jì)算結(jié)果可靠,并省去了設(shè)計(jì)人員繪制焓濕圖及導(dǎo)入導(dǎo)出計(jì)算結(jié)果的過程,減少人為誤差,優(yōu)化了設(shè)計(jì)流程,提高了設(shè)計(jì)效率。

        4.2 焓濕圖計(jì)算軟件

        為便于空氣處理過程計(jì)算及焓濕圖查詢,部分學(xué)者嘗試使用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編寫焓濕圖計(jì)算軟件。文獻(xiàn)[13]提出了利用J2ME體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)濕空氣性質(zhì)移動(dòng)計(jì)算及焓濕圖移動(dòng)查詢的方法,但未涉及空氣處理過程的計(jì)算;文獻(xiàn)[14]基于Visual Basic 6.0語(yǔ)言編制了動(dòng)態(tài)焓濕圖軟件,可實(shí)現(xiàn)誤差在1%以內(nèi)的焓濕圖計(jì)算;文獻(xiàn)[15]采用Java 編程語(yǔ)言編寫了濕空氣狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算應(yīng)用程序。

        地鐵車站大系統(tǒng)空調(diào)空氣處理過程與普通一次回風(fēng)過程不同,據(jù)筆者所知,目前在公開文獻(xiàn)資料中未見有適用于地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的焓濕圖計(jì)算軟件。梳理的濕空氣性質(zhì)計(jì)算公式及焓濕圖計(jì)算方法,可為后續(xù)地鐵車站焓濕圖計(jì)算軟件的編寫提供理論依據(jù)和方法參考。

        4.3 建筑信息模型(BIM)

        建筑信息模型(BIM)技術(shù)是繼計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)之后建筑業(yè)出現(xiàn)的又一種計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),被譽(yù)為建筑業(yè)變革的革命性力量。其特點(diǎn)是將建筑工程項(xiàng)目中的每個(gè)單一構(gòu)件看作一個(gè)基本元素,將描述基本元素的幾何數(shù)據(jù)、物理特性、施工要求、價(jià)格等所有相關(guān)信息有機(jī)整合,形成一個(gè)完全數(shù)據(jù)化的建筑模型。BIM技術(shù)在暖通空調(diào)領(lǐng)域及軌道交通中有著廣泛應(yīng)用前景[16-18]。文獻(xiàn)[19]指出基于模型自動(dòng)計(jì)算的工程量清單平臺(tái)是BIM項(xiàng)目全壽命周期管理3個(gè)關(guān)鍵條件之一。利用本文方法可為地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)的焓濕圖計(jì)算過程在BIM中實(shí)現(xiàn)提供理論基礎(chǔ),借助BIM技術(shù)可進(jìn)一步將風(fēng)量結(jié)果整合到組合式空調(diào)機(jī)組或風(fēng)管中,實(shí)現(xiàn)信息的獲得、存儲(chǔ)與傳遞。

        Dynamo是基于Autodesk Revit 信息管理平臺(tái)的可視化編程插件[20-21],借助Revit+Dynamo平臺(tái),可將本文方法應(yīng)用于BIM技術(shù)中。具體實(shí)現(xiàn)形式如圖5所示。其核心為將地鐵車站焓濕圖計(jì)算公式通過Dynamo的Python Script節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算,最終達(dá)到自動(dòng)調(diào)整風(fēng)管大小并統(tǒng)計(jì)工程量的目的。

        圖5 焓濕圖計(jì)算方法在BIM中的應(yīng)用流程

        5 結(jié)論

        焓濕圖是濕空氣狀態(tài)點(diǎn)查詢、空氣處理過程分析及空調(diào)負(fù)荷計(jì)算必不可少的基礎(chǔ)工具,在實(shí)際應(yīng)用過程中,主要通過焓濕圖表進(jìn)行手工查詢或者既有焓濕圖軟件進(jìn)行計(jì)算查詢,在準(zhǔn)確性與效率上存在一定的局限。對(duì)于地鐵車站而言,由于站廳與站臺(tái)層公共區(qū)的設(shè)計(jì)參數(shù)不同,大系統(tǒng)的空氣處理過程與普通民用建筑一次回風(fēng)過程有較大差異,進(jìn)一步增加了準(zhǔn)確查詢焓濕圖、獲得空氣狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)的難度。

        對(duì)濕空氣各狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算公式進(jìn)行梳理,整理出與地鐵車站空氣處理過程相關(guān)的相對(duì)濕度、含濕量、比焓、濕球溫度、密度等濕空氣參數(shù)的計(jì)算公式。介紹了地鐵車站空調(diào)系統(tǒng)的空氣處理過程,提出適用于地鐵車站大/小系統(tǒng)空氣處理過程的計(jì)算方法與步驟,并以武漢某標(biāo)準(zhǔn)地鐵車站為例,驗(yàn)證了該方法的正確性與可靠性。結(jié)果表明,根據(jù)提出的方法計(jì)算得出站廳公共區(qū)與站臺(tái)公共區(qū)的送風(fēng)量與天正軟件計(jì)算結(jié)果相對(duì)誤差分別是1.12%、0.68%,該方法可滿足工程設(shè)計(jì)計(jì)算的要求。

        進(jìn)一步地,提出將焓濕圖計(jì)算公式融入設(shè)計(jì)計(jì)算書進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算的設(shè)計(jì)方式,從而免去設(shè)計(jì)人員查焓濕圖的額外流程,提高設(shè)計(jì)效率。此外,基于焓濕圖計(jì)算公式與方法,概述了其在焓濕圖計(jì)算軟件、BIM技術(shù)中的應(yīng)用前景。

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