连载· 20|《变风量空调系统》——4.3低温送风空调负荷计算
2017-11-10
4.3 低温送风空调负荷计算
负荷计算是空调系统设计的基础，低温送风系统的负荷计算可以参考常规空调系统， 但需考虑低温送风空调系统的特点。
4.3.1 室内温湿度设计参数
1.室内温度
室内空气的干球温度是舒适性空调追求的首要指标，在满足建筑物空调舒适度要求的前提下，应关注空调节能问题，参照执行国家标准 GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》。
办公建筑常规送风系统室内空气设计温度夏季一般为 24~26℃，冬季外区为 18~20℃， 内区为 20~22℃，外区温度应比内区温度低 1~2℃，有利于内、外区气流的混合得益。 对于低温送风空调系统，由于室内相对湿度降低，即使采用较高的干球温度，同样可以达到常规空调标准的舒适性要求，因此，一般室内温度可比常规送风系统高 1℃左右， 详见“湿度与热舒适性的关系”。
2.湿度与热舒适性的关系
低温送风系统空气处理机组的机器露点和送风温度明显低于常规空调系统，因此在 相同的热湿比下，室内相对湿度明显低于常规空调系统，甚至可以降低到 40% 左右。
从 1997 年开始，以范格尔（P. O. Fanger）教授为首的丹麦哥本哈根国际室内环 境和能源中心对低相对湿度下人体热感觉进行了深入的实验研究，2000~2003 年公布的研究结果表明：室内相对湿度大于 25% 不会对眼睛和皮肤产生明显的不舒适感。美国 ASHRAE Standard 62—2001 推荐室内最佳相对湿度的范围为 30%~60%；ASHRAE Standard 54—1992 热舒适度标准，根据相对湿度引起人体不舒适感的观察结果，推荐有人房间的露点温度不宜低于 2℃；ASHRAE Handbook 2001 年版基础篇公布的舒适区范围的冬夏最低允许露点温度都是 2℃，按此规定，夏季舒适区最低相对湿度的范围是 19.79%~24.37%；德国 DIN 1946 将夏季人体舒适感区的相对湿度下限定为 32%。
另外，在可接受的室内相对湿度条件下，试验表明在低相对湿度下人体会感到空气更新鲜，减少了人对气味的敏感程度，同时对于夏季高温高湿地区，较低的相对湿度也可以减少物品发霉，间接改善室内空气品质。
总之，夏季工况低相对湿度有利于改善室内热舒适性。研究表明在舒适感相同的条件下，相对湿度每降低 25%，干球温度可提高 1℃，这一研究成果对低温送风空调节能有十分重要的意义。
因此，一般而言，低温送风空调系统室内空气设计参数见表 4-3。
表 4-3低温送风空调系统室内空气设计参数
4.3.2 室内温湿度改变引起的负荷变化
低温送风空调系统可以实现低湿度环境，和常规空调送风系统相比，达到同样的室内干球温度，采用低温送风后室内湿度降低，则需要处理的潜热负荷变大。但如前所述，低温送风空调系统的室内干球温度设定值比常规空调略高，故室内显热负荷显然会有所减少。
因此，对于低温送风系统具体计算时，对于室内条件变化而带来冷负荷变化，需进行详细计算，通常应使输送动力降到最低值，确保整个建筑物有效地达到经济节能为目标。
以某典型办公大楼在不同的室内温湿度条件为例，负荷计算值比较见表 4-4。
表 4-4负荷计算值比较
由表 4-4 可知，随着室内相对湿度的下降，冷负荷有所增加，与 25℃ /50% 的工况 相比，26℃ /45% 的工况下冷负荷增加 1.5%，26℃ /40% 的工况下冷负荷增加 2.9%，但同时也可见随着室内相对湿度的下降，冷负荷的增加并不大。
另外，同样由表 4-4 可知，随着送风温度的下降，送风量下降。与送风温度 13.1℃（对 应室内温湿度为 25℃ /50%）的工况相比，送风温度 10.7℃（对应室内温湿度为 26℃ /45%） 的工况下送风量下降 17%，送风温度 7.5℃（对应室内温湿度为 26℃ /40%）的工况下送风 量下降 33%，因此采用低温送风系统可较大程度地降低送风系统的送风机能耗。
总之，室内参数确定后可以进行房间负荷计算，计算方法同常温送风系统，但由于低温送风系统的特殊性，需综合考虑多方面的影响，主要有以下几个方面：
（1）由于低温送风系统的室内干球温度可较常温送风系统提高，因此显热冷负荷略低。
（2）低温送风与常温送风采用的新风量绝对值相等，且采用低温送风后由于室内相对湿度下降，因此新风负荷比常规系统稍大，处理潜热负荷略大。同时，由于低温送风 系统的送风量较常温送风系统小 30%~40%，其新风比也比常温送风系统的大。
