机械工业厂房恒温室设计方案.doc

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1、机械工业厂房恒温室设计方案摘要:介绍了机械工业厂房恒温室设计要点，总结了恒温室设计过程中需要注意的问题，重点论述了冷负荷对恒温室设计的影响，并提出了解决该影响的设计思路。关键词:恒温室;孔板送风;热惰性指标;冷负荷;空调隔间近年来，随着国家产业结构的升级、更新，市场对机械工业产品的加工水平有了更高的要求。在一般的室温环境下进行产品的研发、加工、装配和测量，已经不能满足一些产品的生产或检测要求，这就产生了建设高精度工艺性空调检测、装配车间的需要，而设置满足工艺要求的恒温恒湿空调系统是该类恒温室建设中的重点环节，也是难点环节。下面以一个新建恒温测量室的空调系统设计为例进行介绍。１工程概况该工程为

2、厦门市某机械工业厂房轴承清洗区的一间恒温室设计，具体设计参数要求如下：房间吊顶完成面净高为３．５ｍ，房间净尺寸为４ｍ×４ｍ；房间要求温度为２０℃，波动幅度为±０．３℃；相对湿度为４０％～６０％，波动幅度为±５％；０．１～２．０ｍ高度内同一水平面温度变化率不超过０．３℃／ｈ，竖直方向温度梯度无要求。２常规要求由于恒温室要求温度波动幅度为±０．３℃，不可设置外墙，虽然大车间内有舒适性空调，但与该恒温室的温差大于３℃，因此恒温室的隔墙应设保温层。围护结构传热系数及最小热惰性指标要求如表１所示。设计时应重点关注热惰性指标Ｄ，恒温室围护结构的热惰性指标Ｄ是体现围护结构温度衰减倍数和延迟时间的量纲一量，

3、Ｄ＝热阻×蓄热系数。Ｄ越大，围护结构的热稳定性就越好，越有利于减少恒温室的温度波动。３冷负荷的影响３．１空调负荷的计算。空调房间的全年负荷及显热负荷由负荷计算软件计算所得，在此不展开叙述。３．２送风温差及气流组织基于恒温室的基准温度及室内热湿比情况，将送风温差设定为３℃4，气流组织按全面孔板上送风、下回风设计，工作区风速为０．２０～０．２５ｍ／ｓ。设计时需要进行全面孔板的设计计算，具体的计算步骤如下：１）确定孔板送风风速ｖｓ；２）根据房间的显热冷负荷Ｑ和送风温差，计算送风量Ｌｓ；３）根据送风风速ｖｓ和送风量Ｌｓ，计算孔口总面积ｆｋ及净孔面积比ｒ；４）确定孔口中心距ｌ和孔口数目ｎ；５）校核工作

4、区的最大风速ｖｘ，并使其不大于工作区的允许风速；６）校核工作区最大轴心温差Δｔｘ，并使该值不大于室温允许波动范围；７）确定稳压层高度ｈｗ［２］。以上设计步骤看上去一目了然，清晰明确，但该工程在进行全面孔板的设计计算时恰恰出现了问题，问题出现在第５）步，无论如何按常规规格调整孔口直径（４～１０ｍｍ），都无法得到合适的工作区风速，计算所得的工作区风速始终超过允许风速（０．２０～０．２５ｍ／ｓ）。这表明计算的工作区最大轴心温差Δｔｘ的结果会大于室温允许波动范围，无法满足设计要求。那么问题究竟出在哪里呢？为了得到合适的工作区最大轴心温差Δｔｘ，笔者按上述步骤进行了逆向校核计算，具体做法如下：１）假设

5、工作区的最大风速ｖｘ满足设计要求，ｖｘ＝０．２５ｍ／ｓ；２）选取合适的孔口直径ｄｓ＝８ｍｍ，确定孔板送风出口风速ｖｓ；３）根据ｖｘ和ｖｓ计算出净孔面积比ｒ及孔口总面积ｆｋ；４）根据孔口总面积ｆｋ计算出送风量Ｌｓ；５）根据送风量Ｌｓ和送风温差计算出房间的显热负荷Ｑ′。将计算得到的显热负荷Ｑ′与原来由软件计算所得的显热负荷Ｑ进行比较，发现Ｑ′比Ｑ小了许多，由此可见对于温度波动要求高的空调区域，空调负荷是受限的。为了得到合适的温度场及速度场，要根据工作区的允许风速调整空调冷负荷，改进围护结构的构造方式，使得空调冷负荷满足校核计算所需要得到的结果。为了将房间的显热负荷调整到需要的数值，4需要先分析该

6、房间显热负荷的组成，该工程的房间显热负荷Ｑ主要由以下几部分组成：１）通过围护结构传入室内的热量Ｑ１；２）工艺设备的散热量Ｑ２；３）照明散热量Ｑ３；４）人体散热量（显热）Ｑ４；５）室内没有正压时，渗透空气带入室内的显热量Ｑ５。以上各项中，第２）～４）项的值基本不可调整，第５）项可以通过设置新风系统和缓冲间来消除其影响，所以可以减少显热负荷的途径只有第１）项。该项目逆向校核计算得到的显热负荷Ｑ′＝７２７Ｗ，其中业主提供的工艺设备散热数据Ｑ２＝７５Ｗ，照明负荷计算值Ｑ３＝７１Ｗ，人体散热计算值Ｑ４＝１８８Ｗ，渗透空气带入室内的显热量计算值Ｑ５＝０。由此可以推断出围护结构传入室内的热量最大限值Ｑ１＝

7、３９３Ｗ。而围护结构负荷由楼板负荷Ｑ１－１、内墙负荷Ｑ１－２、顶棚负荷Ｑ１－３组成。其中，楼板如不采用保温措施，按钢筋混凝土楼面计算，传热系数取Ｋ＝２．７２Ｗ／（ｍ２•℃），其负荷已经高达３００Ｗ。因此按保温楼板重新试算，Ｋ值降低至表１中的限值之下（Ｋ＝０．６９Ｗ／（ｍ２•℃）），负荷Ｑ１－１＝７７Ｗ。计算内墙负荷时，传热系数Ｋ按表１的限值Ｋ＝０．７Ｗ／（ｍ２•℃）计算，得到内墙负荷Ｑ１－２＝３３２Ｗ；计算顶