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节能环保空调在学校教室的工程应用

时间:2015-12-07 11:51  阅读:

传统空调从应用效果、节能角度来说,要求尽可能减少室内外之间的通风换气,这就造成室内空气龄过长,影响室内人员的身体健康。特别是在人口密集的公共场所,其应用更是受到限制。近年来传染性疾病的肆虐,促使业界对这些场所的降温设备、降温过程提出了更高的卫生安全要求。

节能环保空调作为一种全新风运行的直流式空调设备,能有效提高室内空气品质。但因其增湿大、噪声大等缺点又在一定程度上制约了其在商业和民用建筑等舒适性公共场所的应用,特别是像学校这种人员长时间集中于一定有限空间中、且要求环境相对安静的场所。如何在保证降温效果的前提下控制湿度在合适的范围内并同时降低噪声是整个行业面临的首要问题。

苏州诺华德工业风机制造有限公司在昆山某学校建立了节能环保空调学校应用示范工程基地,根据学校的实际情况开发了专门应用于教室降温的新型节能环保空调组,并作了大量的实验研究工作,通过近2个月的运行,结果表明,该机组能完全满足华南地区教室的舒适性要求,且大大降低了教室能耗,获得了良好的经济、社会效益。

l、节能环保空调基本原理

节能环保空调的基本原理是水蒸发吸收热量,对环境空气进行降温。当不饱和空气流动过程中与水体接触,空气边界层与水体边界层的水蒸气分压力差使水分子从水体蒸发扩散至空气中,水分子蒸发的过程中会吸收周围热量,即潜热,使周围介质温度降低,这部分温度较低的介质与主体空气间存在温度梯度,成为显热传递的驱动力,因而空气温度不断传递给边界层再传递至水体,最终达到空气降温的目的。因机组内无压缩机等耗能部件,因此是一款真正意义上的低碳、节能、环保的产品。

2、工程应用概况

广西环保空调的运行机理决定了其在制冷过程中处理空气会不断吸收水份,以致空气湿度偏大,影响了室内的舒适性。同时,由于节能环保空调降温幅度受到诸如空气处理前湿度、风速、湿帘厚度、蒸发效率等许多因素的影响,有一定限制,要达到同样的冷却效果需要比传统空调更大的风量。而大风量必然使得噪声增大,因而在对噪声限制较大的空间使用比较不利。因而,目前节能环保空调的工程应用与相关研究都主要集中在工业领域,如工厂生产车间、畜牧业与种植业,在商业和民用建筑中推广较慢。

要促进节能环保空调在商用与民用领域的发展,首先要解决其增湿程度大、噪声大的问题。湿度的增加程度与降温效果有直接关系.在保证降温效果的前提下,可通过合理的气流组织形式促进水份向室外扩散以维持室内空气相对湿度在一定的水平;噪声与风量、管道系统阻力有关,可通过合理的系统设计形式、管道布置形式,在保证达到制冷标准的前提下,尽量减少风量、降低系统阻力等。

3、工程应用实例

为了研究节能环保空调商用/民用的可行性与应用效果,我公司在昆山某学校建立了节能环保空调学校应用示范工程基地。

该示范基地为1栋3层教学楼,教学楼东西朝向,整体呈口字型结构,东西两侧是教室,南北两侧是楼梯过道,中间是天井。工程一期先对西侧教室进行改造。教室长10.9m,宽7.2m,高4m.面积为78.5m。西面窗户面积3.2rn2,东面窗户面积32rn2。改造工程拟在教室安装节能环保空调对环境进行降温。

3.1工程前室内热湿环境

工程改造之前,每间教室装有6台吊扇进行降温根据改造前测试结果.当室外温度35.3"C,相对湿度57%时,室内温度为34.7℃,相对湿度为66%,A声级噪声值47dB。人员在教室内感觉很闷热,开启教室内原有风扇后室内温度无明显变化,因而吊扇无法满足室内降温要求。

3.2工程设计

对于既定的蒸发效率,风量的大小既决定了制冷量的大小,也影响其噪声值。确定适宜的送风量是工程的第一步,也是非常关键的一步。因而工程前期设计的一般步骤为:

冷负荷计算→根据蒸发效率计算送风温度→送风量计算→设备选型→安装方案。

根据文献进行教室冷负荷计算。计算结果见表1。

表1教室冷负荷计算表

计算时刻

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

17:00

18:00

西墙

236.34

236.34

315.12

315.12

393.3

472.68

551.46

630.24

东墙

393.9

472.68

551.46

630.24

630.24

630.24

630.24

709.02

南墙

173.66

173.66

173.66

173.66

173.66

173.66

173.66

173.66

屋顶

604.3

664.73

725.16

785.6

785.6

846.01

906.44

906.44

楼板

444.98

444.98

444.98

444.98

444.98

444.98

444.98

444.98

西外窗

224.9

231.33

300.45

425.9

534.7

571.8

539.8

387.5

东外窗

93.08

209.56

399.01

503.96

546.2

502.7

405.4

329.9

人体

2228.5

2320.1

1007.4

580.03

1892.4

2350.7

2472.8

2564.4

照明

397.8

435.09

248.62

142.96

335.7

441.31

466.17

497.25

合计

4953

5400.1

4377.5

4214.1

6005.4

6701.8

6914.9

6967.3

 

由此可知,日最大负荷出现在18:00,为6967W。

选取空调室外计算湿球温度为27.8"C,再按有关节能环保空调室外设计干球温度的计算方法,得到室外计算干球温度为34.8℃。该机组蒸发效率为80%,则可计算得设备送风温度为

to=td-(td-tw)η=34.8-(34.8-27.8)×80%=29.2"C(1)

式中,to为送风温度,℃;td为计算干球温度,℃;tw为计算湿球温度,℃;η为蒸发效率。

本项目设计室温为31℃,则送风量为

L=3600Q/Cpρ(tin-tO)(2)

式中L为送风量,m3/h;tin为设计室温,℃;Q为冷负荷,wo经计算,L为11612m3/h。

根据送风量计算结果,本工程在每问教室安装2台诺华德NHD10A型节能环保空调,每台风量为6000m/h。

由于工程对象为教室,对噪声的要求较高,因而管道、风嘴等设计应注意减少系统阻力,噪声控制在A声级噪声值57dB以内。

3.3工程安装

诺华德NHD10A型节能环保空调为底出风机型,综合考虑空间布局、施工困难度、设备高效运行以及工程的安全性,在每间教室外的走廊上方安装节能环保空调,送风口在窗户中间玻璃上方,从环保空调下方出风口引风管至教室送风口。机组下方用装饰条装饰。

节能环保空调在学校教室的工程应用_节能环保空调,环保空调

为了检验该组系统的运行效果,工程运行后,对运行情况进行了跟踪实验。在室内空间等距均匀布了24个点(4m×6m),开启设备运行1h,空气状态基本稳定后,读取各个点上的干球温度、湿球温度以及噪声值。实验时,室外空气状态:干球温度35.8"C,湿球温度26C。图2为干、湿球温度读数结果,以及根据干、湿球数据计算的各点相对湿度,图3,4分别为根据实验数据处理得到的室内温、湿度结果三维示意图,图5为在各点测得的噪声值数据。

图中深色区分别代表低温、高湿环境分析图2~4可知,人员主要工作区:即学生座位区至讲台(图的上中部),温度明显较周围区域低,而湿度则较周围要高,是主要降温增湿区域。此区域温度基本控制在30℃左右,由于设备送风直接吹拂到人体,因而在此温、湿度条件下人员仍能感觉舒适。深色区域的分布说明风口送风到达的范围主要是空间中上部,学生座位区至讲台间,送风冷量得到充分利用。教室右侧(西)的窗户前由于受室外空气影响比送风影响大,这里的温度较高、湿度较低;教室后方储物柜区域,受环保空调送风影响也较低.因而温度较高、湿度较低,但这部分区域人员活动时间较短,已足够满足温度要求。

节能环保空调在学校教室的工程应用_节能环保空调,环保空调

节能环保空调在学校教室的工程应用_节能环保空调,环保空调

节能环保空调在学校教室的工程应用_节能环保空调,环保空调

对噪声的测量结果显示,噪声最高值为A声级噪声值56dB主要分布在靠近风口处.离风口较远的地方受噪声的影响也较低。即使在噪声值最高点,其A声级噪声值56dB也在相关规范允许的范围内.对日常生活、学习的影响较低。机组运行时教室打开一面窗户,开启面积约为0.8m2,则根据公式可算得此时排风速度为3.8m/s,室内静压为87Pa。

3.5工程运行耗能

表2就系统运行中的耗电量与耗水量,对三种案进行了对比.分别是原来使用吊扇改造后采用环保空调以及安装空调,对于学校,以每天运行10h,每运行250d的标准来计算。(除去节假日和寒暑假)

表2不同降温方案耗电量、耗水量对比

方案

安装设备

安装数量

室温/℃

输入功率/W

日总耗电量/kWh

耗水量(L/h)

日总耗水量/L

年总耗电量/kWh

年总耗水量/m3

1

吊扇

6

34

420

4.2

0

0

1050

0

2

环保空调

2

31

110

11

25

250

2750

62.5

3

5匹空调

1

31

4000

40

0

0

10000

0

 

从表2可以看出,从能耗来说,吊扇最有优势,环保空调将近为其3倍,空调系统更是接近吊扇的10倍电耗,但结合前面应用效果分析,安装吊扇几乎完全起不到降温效果形同虚设,因而从全局来分析,环保空调是教室工程应用的理想选择。

4、结语

本文以某学校实际工程为例,从设计计算、施工安装到运行测试,较详细地介绍了节能环保空调在学校的工程应用,通过工程应用中的实测数据与效果分析,证明了节能环保空调在学校场合应用的可行性与高效性。

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