0引言
环保空调是利用水蒸发过程中吸收潜热的原理对空气进行降温处理。目前这种设备一般安装于室外,利用风管将处理后的空气送入房问内,吸收室内显热后正压排出室外,是一种直流式的空气处理设备。但是在一些对外观要求较高的建筑和管道布置较困难的场所,环保空调就不适宜安装于室外。而且设备安装于室内则会造成室内湿度过高,从而降低人体舒适性。针对此问题的有效解决办法是利用排气扇进行强制空气循环或开启窗户使室内外空气进行自然循环,但开窗的面积与方向可能会影响应用效果,本文针对上述问题进行了如下一系列相关实验研究。
1实验方案
1.1负荷计算
本次测试地点位于昆山市1座办公楼第五层该办公室室内总面积为73.5n1层高3.1m,其西面与北面墙为外墙,南面墙靠走廊,东面墙与会议室相邻。在南、西、北向三面墙均开有窗户,窗户总面积为1607m.东向墙上有通向会议室的内门,另外西向还设有朝阳台开启的外门。
室内设计温度为31℃,查取广州地区典型气象参数数据进行冷负荷计算,计算结果如表1所示。
表1总负荷计算
计算时刻 |
7:00 |
8:00 |
9:00 |
10:00 |
11:00 |
12:00 |
13:00 |
14:00 |
15:00 |
16:00 |
17:00 |
18:00 |
19:00 |
西外墙 |
161.32 |
161.32 |
107.54 |
107.54 |
107.54 |
107.54 |
161.32 |
161.32 |
215.09 |
268.86 |
322.63 |
376.40 |
430.17 |
北外墙 |
50.10 |
50.10 |
50.10 |
50.10 |
50.10 |
100.19 |
100.19 |
100.19 |
150.28 |
150.29 |
200.39 |
200.39 |
200.39 |
东内墙 |
198.06 |
198.06 |
198.06 |
198.06 |
198.06 |
198.06 |
198.06 |
198.06 |
198.06 |
198.06 |
198.06 |
198.06 |
198.06 |
南内墙 |
149.04 |
149.04 |
149.04 |
149.04 |
149.04 |
149.04 |
149.04 |
149.04 |
149.04 |
149.04 |
149.04 |
149.04 |
149.04 |
东内门 |
34.20 |
34.20 |
34.20 |
34.20 |
34.20 |
34.20 |
34.20 |
34.20 |
34.20 |
34.20 |
34.20 |
34.20 |
34.20 |
西外窗 |
346.06 |
413.19 |
480.33 |
532.54 |
592.21 |
793.61 |
793.61 |
1159.11 |
1476.13 |
1584.29 |
1491.05 |
1047.23 |
622.05 |
西外门 |
42.75 |
42.75 |
42.75 |
42.75 |
42.75 |
42.75 |
42.75 |
42.75 |
42.75 |
42.75 |
42.75 |
42.75 |
42.75 |
南内窗 |
160.30 |
160.30 |
160.30 |
160.30 |
160.30 |
160.30 |
160.30 |
160.30 |
160.30 |
160.30 |
160.30 |
160.30 |
160.30 |
北外窗 |
413.19 |
449.5 |
482.18 |
482.18 |
518.49 |
576.59 |
587.48 |
587.48 |
572.96 |
565.7 |
562.06 |
464.02 |
318.77 |
总负荷 |
1555.01 |
1658.46 |
1704.50 |
1704.50 |
1793.03 |
1960.90 |
2226.96 |
2585.20 |
2998.82 |
3153.49 |
3160.49 |
2672.39 |
2155.74 |
由表1可知,日最大负荷出现在17:00,为3160.49W。
1.2送风量计算与选型
室外空气状态按照广州地区计算干、湿球温度:34.2℃/27.8℃进行计算,设备蒸发效率为80%,室内空气设计值为干球温度31℃,相对湿度85%。
表2室内外空气设计参数
|
干球温度/℃ |
湿球温度/℃ |
相对湿度/% |
含湿量(g/kg) |
焓/(kJ/kg) |
室外 |
34.2 |
27.8 |
61.7 |
21.1 |
88.6 |
室内 |
31 |
28.8 |
85 |
24.4 |
93.7 |
送风(计算) |
29.2 |
28.8 |
96.8 |
25.1 |
93.7 |
通过计算得设备送风温度为29.23℃,送风量为8503m3/h。
根据送风量计算结果。以及办公室实际层高,选用标称风量为9000m3/h的环保空调1台,并吊顶安装于办公室中央偏东处(安装位置为图1虚线框处)。
1.3实验方案设计
根据房间面积与实际测试条件,在房间内等距布置56个测点,四周距墙壁距离为1m,相邻测点间距也为1m,测点距地面高1.5m(见图2)。
分别用不同送风IZ1、在不同开窗面积方向等条件下进行实验,测试这些因素对被测房间温度及湿度场的影响。
2实验结果与分析
2.1不同送风口对房间温湿度的影响
为了比较不同送风口形式对送风效果的影响,将房间各面墙上的门与窗都处于完全开启状态,送风口分别设置为双层出风咀、方形散流器,图3,4为两种出风口下的室内干球温度分布。
从图3,4的实验结果可以明显看出,使用双层风咀时环保空调的冷却范围比方形散流器送风的冷却范围要小,一般只局限于环保空调下方及周围1m范围内。
2.2开窗面积对房间温湿度影响
窗户开启面积不同,环保空调的冷却效果也会有所不同。由于实验结果显示方形散流器的冷却效果较佳,以下均采用方形散流器进行实验。
从图5~8的温湿度分布可以发现,西、北面的空气温度较高,南面温度较低,可见室内的气体流动方向从整体来看主要是从西、北墙的窗户流进,从南墙流出:从具体温度值来看,只开启1/5窗户时温度较低,这是由于窗户开启面积小时室内受室外热扰的影响较少,降温效果较好;同时从室内相对湿度分布来看,只开启1/5窗户时室内空气的相对湿度比1/3时要高,可见窗户开启面积较小时,空气流通较困难,室内增湿降温后,含湿量较大的空气积聚不散。高湿度的空气不仅影响舒适性.还会使得降温效率越来越低。
因而。要保证环保空调的应用效果,房间内的窗户开启面积应通过实验取最优值。
2.3开启窗户方向对房间温湿度的影响
综合多次实验结果.发现窗户开启2m时.冷却效果较好。以下分别选择不同的开窗方向进行测试。
1)西面窗开启2m2(见图9,10)
2)南面与北面阳台窗各开启1m2(见图11,12)
3)西面与北面阳台窗各开启1m2(见图13,14)
4)西面与北面非阳台3窗各开启1m2
从上面的实验结果发现,当只开启西面窗,或开启西面与北面阳台窗时,可以看见室内湿度明显高于其余情况,这是由于只开西面窗,空气无法流通,而西面与北面阳台窗很靠近,空气流程过短,从面导致水蒸气难以向外扩散;当开启南面与北面窗,空气从进口到出口的流程增长,水蒸气扩散能力增强,但角落的空气依然得不到置换,所以该处湿度偏大;当开启西面和北面非阳台3窗时,从图15,16可以看出空气的流程最长室内较大范围的高湿度空气得到置换,平均湿度明显最低,同时北面非阳台3窗开启,使角落空气流动,降温效果理想。
3结论
通过以上实验,我们可以得到以下结论:
1)方形散流器的冷却范围比双层风咀送风的冷却范围要大,双层风咀一般只局限于环保空调下方及周围1m范围内。
2)房间内的窗户开启面积过大,会有窗户热流对室内影响;开启面积过小,会影响除湿,而室内空气湿度又反过来影响冷却效果,要保证环保空调的应用效果,应通过实验取最优值。
3)窗户开启应避免都开在同一面墙上或窗户间距离太小.使得气流”短路.使空间中存在高湿死角,影响室内空气降湿.尽可能使空气流程对整个空间起扰动作用,提高换气效率。
4)在合理设计下,环保空调在室内空间应用的方案完全可行。
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