连载· 22|《变风量空调系统》——4.4 送风温度和送风量设计
2017-11-24
4.4送风温度和送风量设计
4.4.2 风机和管道温升
1. 风机和管道温升计算必要性分析
由于低温送风管内外空气温差大，风管温升明显，温升对送风量的确定影响很大， 因此低温送风系统设计在计算送风量时必须计算风机温升和风管温升。因此，确定低温 送风系统的送风量，其中一个关键的因素是风机和风管的温升，该温升在低温送风系统 中不能忽略，这是与常规空调系统不同之处，示意图如图 4-1 所示。
图4-1 低温送风系统工作原理图
而确定风机和风管的温升又与房间送风量相关，形成了一个“循环”，其计算过程可以采用先假设后逼近的方法处理，如图 4-2 所示。
图4-2 送风量计算流程图
先假设风机与风管的温升 Δt1（风机与风管温升之和），通过焓湿图分析，计算出该 温升条件下的送风量，在此风量下，对风机、风管及保温材料进行设置，然后计算此时 出风机与风管的温升 Δt2，与 Δt1 进行比较，如果 |Δt2-Δt1| ≤ 0.05，则此时的送风量为 房间所需要的风量；否则以 Δt2 为新的温升重复计算送风量，直到 |Δt2-Δt1| ≤ 0.05。
在常规空调系统设计中，风机和风管温升的一般处理方法是：或不考虑，或简单假 定为 ~1℃。但在低温送风系统设计中，一是由于管内外空气温差明显高于常规空调系统， 风管温升明显；二是送风焓差大，温升对送风量的确定影响很大。因此低温送风系统中， 必须计算风机与风管的温升。
2. 风机的温升
风机的产热量是一项大的冷负荷，如果送风机在冷却盘管的下游，即在抽吸式 配置中，风机的产热量提高了送风温度，需要增加送风量来满足给定的房间负荷的 要求，如果风机是在冷却盘管的上游，即在吹压式配置中，风机的产热量直接被盘 管所吸收。无论是哪种情况，风机的产热量要加到冷却盘管负荷中。风机的温升可 以用下式确定
式中 Δt ——风机温升，℃；
P ——风机全压，Pa；
r ——空气密度，kg/m3；
Cp ——空气比热容，一般取 1010J/（kg·℃）；
h 1 ——风机的全压效率，国产后向机翼型离心风机的全压效率可取 0.8，国产前 向离心风机的全压效率可取 0.7；
h 2 ——电动机的效率，国产电动机的效率可取 0.8；
h 3 ——电动机安装位置修正系数，当电动机在气流内时 h 3=1，当电动机在气流外时，h 3=h 2。
电动机的效率见表 4-5。空调机组风机散热引起的空气温升见表 4-6 和表 4-7。的温
表4-5 电动机效率
表4-6 送风机温升（℃）（电动机设置在空调机外的场合）
表4-7 送风机温升（℃）（电动机设置在空调机内的场合）
3. 风管的温升
风管得热取决于风管内空气与周围空气之间的温差，取决于风管表面积，也取决于总传热系数，即 U 系数。低温送风系统的风管表面积一般比常规小 15%~40%，但其风 管壁面的两侧的温差却可能比常规系统大 40%~70%。在相等的保冷水平下，给定低温 送风系统的得热，可以在从小于常规设计 15% 到大于常规设计 40% 的范围内变化。风 管的传热系数取决于保冷材料的类型、密度与厚度。风管温升计算式
式中G ——送风量，kg/s；
te ——进入风管的空气初温，℃；
U ——风管的总传热系数，W/（m2·K）；
P ——风管的外周长，m；
L ——风管的长度，m；
ta ——风管外的空气温度，℃。
机和管道温
4.送风量
房间送风量是风机、风管、表冷器、 末端装置等设备设计选择的依据，在送风 系统设计中尤为重要。
焓湿图分析。焓湿图分析在低温送风 系统设计中十分重要，房间实际可以达到 的相对湿度、空调系统的送风量和设备负 荷必须通过焓湿图分析才能确定。目前国内在进行舒适性空调设计时，大部分都不进行焓湿图分析，一般都是先采用空调冷 负荷设计指标确定房间的空调负荷，并根据规范或标准确定新风量，然后根据该负荷和新风量选择空调机组或新风机组，并且让 空调设备的冷量大于空调负荷，安全系数的取值因人而异。由于安全系数一般取值偏大， 所以采用这种设计方法一般均不会有什么大问题，然而采用这种设计方法由于只考虑了室内干球温度是否达到要求，而对室内湿度、区域温差等就无法考虑了。如果将这种不正确的空调设计方法用于低温送风系统，设计有可能完全失败。
图 4-3 低温送风过程焓湿图分析
低温送风系统的空调过程焓湿变化如图 4-3 所示。
图 4-3 中表示的空调过程如下：
n 一次混合 表冷去湿 风机及管道温升 n 末端二次混合 e 线
