分析某公司体育馆暖通空调设计

摘要：通过体育馆的空调设计实践，阐述了蒸发冷却空气处理机组空调系统的原理和应用。提出了在干燥炎热地区的空调设计的另一方式。
关键词：体育馆；蒸发冷却机组
中图分类号：tu2文献标识码： a 文章编号：2095-2104（2012）08-0020-02

随着我国经济建设的发展，能源供应形势严峻，传统空调方式使用的不可再生化
石类能源和高品位能源是建筑耗能大户,其能耗已超过建筑总能耗的30%以上,因此空
调能耗问题的研究就日益重要。同时我国先后颁布了并执行建筑节能标准，并逐年加大
了宣贯和实施的力度。
随着克拉玛依地区的发展及全民健身运动的开展，逐步建成一些体育场馆，场馆初期投入费用和今后的运行管理费用成了不可回避的问题，体育馆建成后应尽量满足能耗低的要求。这就给暖通设计如何在保证良好舒适环境的前提下，降低运行管理成本提出了要求。
蒸发制冷原理蒸发制冷工作原理主要是利用自然环境中湿空气的干湿球温度差而获得冷却效果,干湿球温差越大,冷却的效果越显著。蒸发制冷主要分为间接蒸发制冷和直接蒸发制冷。在间接蒸发制冷中,需要处理的空气不和水直接接触,而是通过板或者管壳进行能量传递,间接蒸发制冷为等湿冷却过程。而在直接蒸发制冷中,空气和水完全接触,进行能量和质量传递,为等焓冷却过程。蒸发制冷从自然环境中获取冷量,不需要制冷剂,不会破坏大气臭氧层;蒸发制冷综合制冷系数高,比传统的电制冷节能,是一种节能,环保的制冷方式;空气相对湿度越低,干湿球温差越大,蒸发制冷效果越好,尤其适用与西北干旱高温地区。
井下作业公司体育馆暖通设计采用：三级蒸发冷却机组制冷。以下对这项工程进行阐述。
1、工程概况
该体育场馆位于克拉玛依市区，总建筑面积5700m2。地上局部三层，建筑总高12米。本工程主体训练馆一~三层，附属用房在局部三层。三级蒸发冷水机组设在室外三层屋面。
2、主要设计计算参数
2.1 室外空气设计参数：
克拉玛依区：夏季：夏季空调室外计算干球温度：twd=35.6℃；夏季空调室外计算湿球温度：t湿=19.1℃；相对湿度：32%；空气焓值：56.6kj/kg干空气； 室外平均风速5.1m/s；
风向nw；大气压力958.9hpa。
冬季：冬季空调室外计算干球温度：twd=-28℃；相对湿度：77%； 室外平均风速1.5m/s；风向w；大气压力980.6hpa。
2.2 室内空气设计参数：
夏季：夏季空调室内计算干球温度：tn=26~28℃；相对湿度：<65%；室外平均速度0.2~0.5m/s。
冬季：冬季空调室内计算干球温度：twd=16~18℃；相对湿度：50~35%； 室外平均风速<0.2m/s。
3、空调系统的设计：
3.1空调系统设计
3.1.1 夏季空调设计及分析
克拉玛依地区夏季空调室外计算湿球温度：twd=19.1℃，本工程训练馆空调系统设计采用全空气系统，送风空调机组选用三级蒸发冷却空调机组。夏季排风由墙体轴流风机排出。
三级蒸发冷却空调机组由七段组成：新风、回风混合段（含新风预热段）、初效过滤段、冬季加热段、夏季表冷段（一级）、板翅式间接蒸发冷却段（二级）、直接蒸发冷却段（三级）、送风段组成。（如图一所示）
三级蒸发冷却空调机的制冷过程(图二)，w-1为表冷段（一级），1－2为间接蒸发冷却段（二级），在一级、二级两个空气处理过程中，空气空气不与水直接接触，空气温度降低但含湿量不变，此过程为等湿冷却过程。2－o为直接蒸发冷却段（三级），空气与水直接接触，此过程为绝热加湿过程。以下为送风量的计算过程。

w-1为表冷段（按冷却效率为50%计算）：
表冷器（一级）出口的出风温度：t1=tw-(tw-t湿)xe1=27.35℃,
因此过程是等湿冷却，含湿量不变d=7.98g/kg干空气,查i-d图：焓值i1=56.43kj/kg干空气,t湿1=17.4℃。
1-2为间接蒸发冷却段（按冷却效率为70%计算）：
间接蒸发冷却段（二级）的出风温度：t2=t1-(t1-t湿1)xe2=20.38℃,因此过程是等湿冷却，含湿量不变d=7.98g/kg干空气,查i-d图：焓值i2=48.5kj/kg干空气,t湿2=15.0℃。
2-o为直接蒸发冷却段（按冷却效率为90%计算）：
直接蒸发冷却段（三级）的出风温度：t0=t2-(t2-t湿2)xe3=15.53℃,因此过程是绝热加湿，焓值不变io=40.5kj/kg干空气,查i-d图：含湿量d=10g/kg干空气, 相对湿度95%。
根据热湿比ε＝7100,室内温度26℃，查i-d图：室内焓in=59kj/kg干空气, 相对湿度58%,满足室内要求。
送风量的计算：根据热平衡方程式l=3600*q/(in-io)*p。其中空调冷负荷q=480kw, 室内焓in=59kj/kg, 送风焓io=41.5kj/kg,空气密度p=1.2m3/kg。得出l=82285m3/h。机组选用三台，每台设计风量4000m3/h。
3.1.2冬季空调设计及分析
体育馆冬季采用一次回风系统，机组设置了新风预热段将新风预热至5℃。此过程是等湿加热，冬季按显热计算，总风量82285m3/h不变，室内温度取20℃。总热负荷为303kw,则经计算送风温差为11℃。
新风比取30％，实际新风量为24684 m3/h，则新风预热段热量为270kw。加热新风所需热量131kw，空调机组所需总热量为400kw。
3.1.3冬季采暖设计及分析
根据《公共建筑节能标准》gb50189-2005，区属于严寒a区。本工程设置了散热器采暖系统。利用散热器采暖使房间温度保持在16~18℃。


4、总结
该工程的设计考虑到当地的气象条件，在保证室内满足舒适、健康的前提下采用了间接蒸发冷却空气处理方式，做到减少一次投资，减少运行费用。响应了国家提出的建设节约型社会的号召。


参考文献：
1．薛殿华：空气调节：清华大学出版社
2．陆亚俊：暖通空调：中国建筑工业出版社
3．陆耀庆：实用供热空调设计手册：中国建筑工业出版社