前沿拓展：

一、低溫送風變風量空調系統方式

低溫送風變風量空調系統是全空氣系統的一種類型，按其末端裝置形式的不同，可以組合成多種低溫送風空調系統。

(1）低溫送風變風量空調系統方式

根據系統的初始投資情況及運行經濟性，低溫送風系統可參考下列先后順序擇優選定末端裝置類型：低溫送風口、誘導型末端裝置、單風道型末端裝置、并聯式風機動力型末端裝置及串聯式風機動力型末端裝置。幾種常用的低溫送風系統方式見表9-11。

選擇低溫送風系統時應充分分析空調區域的負荷特點，合理劃分內、外區，在確定變風量末端裝置時，須兼顧系統新風分配均勻性和對氣流組織的影響程度。若系統選擇不合理，將導致各溫度控制區之間存在新風分配的差異，且在過渡季會使這種差異更顯著。

(2）低溫送風系統新風設計

低溫送風的新風須經過空調器或新風機組集中處理后送入空調區域。表9-12為幾種低溫送風變風量空調系統新風布置方式及特點。

為了保持空調房間的正壓值，防止室外空氣向內滲透，低溫送風系統的排風量一般應比新風量少5%~20%。

與常溫系統相比，低溫系統送風溫度低、送風量小、新風比大。當系統中各分區負荷相差較大、峰值出現時間不一致時， 低溫送風系統的新風分布不均勻性比常溫系統更突出。

在表9-12所列的低溫送風變風量空調系統常用的三種新風分布方式中，第(2)和第(3)種方式新風分布較均勻，而第(1) 種方式存在著新風分布不均勻性問題。本節中所討論的新風分布均勻性問題主要是針對第(1) 種系統而言。

(3）低溫送風系統新風分布均勻性分析

表9-13分析了新風在空調器內集中處理的幾種常用空調系統的設置及新風分布狀況。

在用一臺空調器服務多個溫度控制區的低溫送風系統中，由于新風分布的不均勻性，系統新風量一般應 比常溫送風系統多2%~4%。

(4）低溫送風系統新風分布設計要點

1)系統不宜過大，且應按朝向和功能劃分。在可能的條件下，內、外區應由不同的空調系統承擔；

2)當系統較大、不能根據朝向或內、外區分別設置空調系統時，宜采用獨立的新風系統，把所需新風量直接送到各溫度控制區或末端裝置的送風管內；

3)若不能滿足上述要求，則需對空調系統內各分區按夏季、冬季和過渡季進行新風分布校核計算。如新風分布差異較大，可按以下方法進行修正：

①調整內、外分區，加大外區進深，重新進行負荷計算及末端裝置選型，使各分區的新風分布趨于均勻；

②系統回風口設置在新風分布最不利的區域，以使其他區域空氣中的過量新風為新風短缺區域所用；

③增加整個空調系統的新風量，使新風分布最少的區域也基本滿足國家現行衛生標準，但此方法增加了系統處理新風的能耗；

④開啟新風分布較少區域內末端裝置的加熱器。這種方法將導致冷、熱抵消，系統運行能耗增加;

⑤對于人員密度較大、冷負荷較小的房間，當送風量太小不能滿足室內人員的衛生要求時，需把送風溫度重新調整到較高，以增加系統送風量，滿足最小新風量要求。

二、空調器冷卻盤管參數確定

低溫送風空調器冷卻盤管的許多設計參數與常溫空調系統的設計參數有很大差異。

低溫送風空調器冷卻盤管具有下列特點:

①進入盤管的冷水溫度和離開盤管的空氣溫度較低，盤管的進水溫度和出風溫度比較接近，冷水(或二次冷媒)的溫升較大；

②冷卻盤管排數和單位長度翅片數較多；

③通過冷卻盤管的面風速較低；

④通過冷卻盤管水側和空氣側的壓力降變化較大；

⑤在部分負荷條件下，尤其在進水溫度和出風溫度非常接近和大溫差水系統中，冷水側的流量小、流速低，有可能轉變成層流。此時，盤管的傳熱性能會急劇降低，導致出風溫度上升。與此同時，控制系統又使水閥開大，冷水流動又從層流轉變成紊流，使出風溫度下降，最終造成系統出風溫度不穩定；

⑥盤管冷凝水量大，在疊放式盤管之間需設置中間冷凝水盤。又因冷凝水量較大，具有- -定清洗效果，減少了塵埃和污垢在盤管上積聚。

低溫送風空調器冷卻盤管的排數及冷水供、回水溫差均與冷卻盤管的出風溫度、冷水進水溫度有關。表9-14~表9-17顯示了在不同的送風溫度和冷水供水溫度下，冷卻盤管所需排數與冷水溫差的關系。

低溫送風系統冷卻盤管的選擇，可參照表9-14~表9-17的數據。當選型數據超出表中數值時，應調整設計參數，重新在焓濕圖上計算盤管的各項技術數據，直到滿足要求為止。此外，也可請空調器生產廠進行盤管選型，選擇經濟、合理、可靠的空調器。

三、風管保冷和隔汽防潮

(1) 絕熱材料

絕熱材料應是一種輕質、憎水、絕熱性能優良的材料。在工程上，通常把室溫下導熱系數低于0.2W/(m.K)的材料稱為絕熱材料。對于設備和管道的絕熱，相關國家標準規定：當用于保溫時，其絕熱材料及制品在平均溫度小于623K (350°C) 時，導熱系數不得大于0.12W/(m.K)；當用于保冷時，其絕熱材料及制品在平均溫度小于等于300K(27°C)時，導熱系數不得大于0.064W/(m. K)。

絕熱材料的基本性能包括結構性能、力學性能、化學性能、物理性能。根據材料使用對象的不同，對其性能的要求會有所不同，但通常都以材料密度小、機械強度高、導熱系數小、化學穩定性好、能長期承受工作溫度為其必須具備的性能。其中導熱系數是絕熱材料最重要的性能指標。用作保冷時，如選用的絕熱材料厚度相同，導熱系數越小，冷損失就越小，則保冷效率就越高。

保冷材料的選擇是決定保冷結構的基礎，保冷材料的性能要求見表9-18。

(2）風管保冷計算

低溫送風管道保冷的目的是為了減少風管內低溫空氣的得熱量以及防止風管周圍空氣中的水蒸氣在風管外表面凝露。在低溫送風系統中，由于送風溫度比常溫系統低，風管內低溫空氣與周圍空氣的溫差較大，從而提高了對風管的保冷要求。

為了防止周圍空氣中的水蒸氣在風管外表面上凝露，風管保冷必須滿足以下條件：

1)保冷層厚度須確保風管保冷材料外表面溫度高于周圍空氣的露點溫度；

2)保冷層必須覆蓋所有可能被冷卻到低于周圍空氣露點溫度的風管表面；

3)必須做好完整有效的隔汽防潮層，防止空氣中的水蒸氣滲入保冷材料，并在保冷材料中冷凝，使保冷功能降低甚至失效。

在給定條件下，為防止水蒸氣在風管外表面凝露所要求的保冷層厚度可以通過傳熱計算來確定。

保冷層厚度計算應按照下列要求進行：

1)對于設置在空調房間內的風管，保冷層厚度可以依據限制風管得熱量所需要的保溫層厚度或經濟厚度確定，同時還要校核風管保冷層外表面溫度，使其高于周圍空氣的露點溫度；

2)對于設置在非空調房間內的風管，保冷層厚度應根據可能遇到的最不利條件來確定；

3)對于設置在某些非空調、高濕度環境(如用室外空氣通風的機房、經受較高濕滲透率的吊平頂)中的風管，應以該干球溫度與相對濕度為90%時的露點溫度為設計露點溫度來計算保冷層厚度；

4)回風管中的空氣溫度一般高于風管周圍空氣的露點溫度，但預計到可能會低于周圍空氣的露點溫度時，則也需要對回風管作保冷計算。

常溫空調系統風管的保冷層厚度按限制風管得熱所需的保溫層厚度計算。所謂經濟厚度，即風管絕熱后年冷(熱)損失費用與投資年分攤費用之和為最小值時的絕熱層計算厚度。低溫送風變風量空調系統風管保冷層厚度可按保溫層厚度或經濟厚度的方法計算，但要對風管保冷層外表面溫度進行校核計算，確保風管保冷材料外表面溫度高于周圍空氣的露點溫度，防止水蒸氣在風管保冷材料外表面凝露。

低溫送風管保冷層外表面溫度可根據式(9-14) 計算：

計算保冷層厚度時，除了要依據風管內的送風溫度、風管周圍的空氣露點溫度外，還應考慮保冷材料的使用年限，使保冷材料在整個使用年限內能保證其外表面不結露。

對于低溫送風管，保冷材料的內外壁兩側始終存在著溫差和濕度差，在水蒸氣壓力差的持續作用下，水蒸氣會緩慢地滲入保冷材料內部，隨著使用時間的延續，材料的導熱系數會逐漸增大，使按初始導熱系數選定的保冷層厚度變得不足而產生凝露。因此，應選用濕阻因子大、吸水性小的材料作保冷材料，并考慮材料導熱系數的增大幅度，確保材料在使用年限內保持其應用性能。

工程中使用的保冷材料除了需要有詳細的熱工性能參數外，還應具備國家有關材料標準的性能試驗證明，如允許使用溫度、不燃性、難燃性、吸水性、吸濕性、憎水性等，對硬質材料還需提供材料的收縮率數據。

選用保冷材料時，可按生產廠家提供的工程厚度進行選擇，必要時應進行驗算，在確保保冷效果的情況下盡可能節省材料用量。

保冷材料必須覆蓋所有可能結露的風管和設備表面。采用硬質材料作保冷時，應考慮材料的熱脹冷縮，保持保冷材料的連續性。風管法蘭須作特殊的保冷處理。相應的吊架也應有絕熱措施，防止出現冷橋現象。

低溫送風系統風管的保冷材料大多采用帶鋁箔的離心玻璃棉、酚醛泡沫、橡塑材料等，在不同的環境溫度和典型送風溫度條件下，上述三種材料的保冷層厚度可參見表9-19。

當實際工程應用中所使用的保冷材料及其性能參數、風管所處的環境溫度與濕度、空調送風溫度等與表9-19中所列的計算條件不同時，實際保冷材料厚度應按公式(9-14)、式(9-15) 和式(9-16) 計算確定。

(3）保冷材料的隔汽防潮

為了防止水蒸氣滲入保冷層并在其內部產生凝結，降低材料的保冷效果，對非閉孔的保冷材料必須設置隔汽防潮層。當風管進行內保冷時，風管壁面必須具有隔汽防潮層的作用，施工時必須將風管的所有連接和焊接處加以密封，防止水蒸氣進入風管;當風管進行外保冷時，保冷絕熱材料外表面上必須設- - 層連續、無破裂或穿孔的隔汽防潮層。

在空調機房內和防潮層損壞可能性比較大的場合，應選用對水蒸氣的滲透不是很敏感的閉孔材料作風管或設備的保冷材料。.

低溫送風系統常常采用帶鋁箔的絕熱材料進行低溫送風管的保冷。由于鋁箔的蒸汽滲透系數約為1. 63X10(-7)g/(m.s. Pa),是一種理想的隔汽防潮材料。當采用鋁箱做隔汽防潮層時，應盡量減少鋁箔的接縫，接縫處必須用熱敏膠帶密封，不得產生任何縫隙。若在風管施工及設備安裝時鋁箔受到損壞，應及時修補，以免水蒸氣滲人非閉孔的保冷材料內，造成保冷失效。

四、低溫送風系統變風量末端裝置選用

變風量末端裝置是低溫送風變風量系統的主要部件。變風量末端裝置一般設置在送風散流器前的送風支管上，用于調節房間送風量。低溫送風系統常用的變風量末端裝置主要有:單風道型末端裝置、風機動力型末端裝置和誘導型末端裝置三種類型。

由于系統特性的差異，低溫送風系統的末端裝置選型與常溫系統的末端裝置選型有所不同，尤其應注意下列幾點要求：

(1)一次風最大送風量按末端裝置所服務區域的最大顯熱冷負荷計算；

(2)一次風最小送風量：單風道型末端裝置可以按最大送風量的30%確定；風機動力型末端裝置可按最大送風量的40%確定。在實際設計時，需考慮空調區域的新風均勻性，尤其對于單風道型末端裝置和并聯式風機動力型末端裝置，還需結合送風散流器的性能及室內氣流組織確定裝置的最小送風量；

(3)風機動力型末端裝置的內置風機風量：串聯型裝置一般按一次風最大送風量的130%確定；并聯型裝置一般按不小于一 次風最大送風量的60%確定。在實際設計時，需結合送風散流器的形式，校核送風溫度，確保風口不產生凝露現象。

五、低溫送風散流器

低溫送風系統送風散流器的形式應根據末端裝置的類型來確定。當系統采用串聯式風機動力型末端裝置時，可配用常溫散流器;當系統采用單風道型末端裝置、并聯式風機動力型末端裝置或誘導型末端裝置時，需配用適合低溫送風的散流器。適用于低溫送風的散流器主要有保溫型散流器、電熱型散流器及高誘導比低溫散流器。前兩種散流器有時也被稱為防結露風口，它一般適用于送風溫度較高的低溫送風系統，也常被使用于室內空氣干球溫度較高、相對濕度較大的常溫空調系統。

送風散流器的表面溫度介于送風溫度與房間空氣溫度之間。當送風散流器的表面溫度等于或低于室內空氣的露點溫度時，散流器表面將出現凝露現象。表9-20列出了幾種不同送風散流器所適合的送風溫度及適用場合。

金屬散流器的室內空氣側表面溫度一般可比送風溫度高2C左右；塑料散流器的上述溫差可高達6°C；高誘導比低溫送風散流器的送風溫度可以更低。對于常溫定風量空調系統，在夏季供冷設計工況下可較容易地確保冷氣流不快速下沉;冬季供熱工況下熱氣流的上浮特性也顯尋常，使全年的室內氣流組織得到保證。而對于低溫送風變風量空調系統，既要保持比常溫空調系統大的送風溫差，又要節省空調系統送風機的能耗。因此，低溫送風變風量空調系統的氣流組織比常溫定風量空調系統復雜得多。因為所選的低溫送風散流器不但在輸送最大風量時要使冷氣流不下沉，而且在輸送最小風量時也應有較好的流態。在低溫：送風的氣流分布及風口選擇計算時,必須在較大的溫度和風量范圍內解決好低溫一次風與空調區內空氣的混合、氣流的貼附長度和風口噪聲等問題。

低溫送風散流器一般布 置在吊平頂上或接近吊平頂的側墻上，有吊平頂式和墻置式低溫送風散流器兩種類型。吊平頂式低溫送風散流器可以分為低溫送風系統特殊設計和制作的射流型高誘導比散流器、高性能條縫型散流器和高誘導比旋流型散流器等形式。墻置式低溫送風散流器，向吊平頂射出多股高速射流，能使冷空氣沿著吊平頂擴散。

對于專門設計和制造的低溫送風散流器，在我國使用較多的是熱芯高誘導比低溫送風散流器。熱芯高誘導比低溫送風散流器的關鍵部件是內部噴射核。噴射核四周均布小噴口，送風時，一次風通過風管直接送人噴射核，然后從噴口噴出形成貼附射流，并大量誘導室內空氣，在離開風口噴嘴115mm處其混風比已達2.35:1。由于多個獨立的圓截面射流具有較高的密度和風速，故在整個射流過程中能保持良好的誘導效果。低溫送風在離開風口十幾cm后，送風溫度便可升高到室內空氣的露點溫度以上，避免產生低溫空氣在空調區下降的現象。典型的高誘導比低溫送風散流器主要有平板型、孔板型及條縫型三種形式。

選擇低溫送風口時，設計人員必須通過比較送風散流器的射程、貼附長度與空調房間特征長度等參數，確定最優的性能參數，并應對射流的貼附長度予以重視。在考慮射程的同時，還應使送風散流器的貼附長度大于空調房間的特征長度，避免出現人員活動區有吹風感。此外，設計人員還可請專業的低溫送風散流器生產廠予以幫助，進行氣流組織計算與送風散流器選型。

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