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遂宁洁净车间恒温恒湿空调选型参数

发布时间:2025-11-21 14:04:13 人气:51

一、根据总冷负荷和送风温差计算(显热风量)

这是最常用和基础的计算方法,主要为了消除显热,控制温度。

公式:
Q = Qs / (ρ × Cp × Δt)

其中:

  • Q:所需送风量 (m³/h)

  • Qs:室内总显热冷负荷 (kW)

    • 包括:设备发热、人员显热、照明散热、围护结构传热等。

  • ρ:空气密度 (kg/m³),标准状态下可取 1.2

  • Cp:空气的定压比热容 (kJ/kg·K),可取 1.005

  • Δt:送风温差,即 室内设定温度 - 送风温度 (°C 或 K)

简化公式:
将 ρ ≈ 1.2 和 Cp ≈ 1.005 代入上式,可以得到一个工程上非常实用的简化公式:
Q ≈ 3000 × Qs / Δt
(单位:Q-m³/h, Qs-kW, Δt-°C)

关键参数 Δt(送风温差)的选取:

  • 对于常规舒适性空调,Δt 可能达到 8~10°C。

  • 对于恒温恒湿精度要求高的环境,Δt 必须取得较小,通常为 3~6°C

    • 原因:过大的送风温差会导致送风温度过低,可能使室温分布不均、控制精度下降,甚至导致风口结露。同时,为了达到较小的 Δt,就需要更大的风量。


二、根据湿负荷计算(潜热风量)

这个计算是为了消除湿负荷,控制湿度。在某些湿负荷较大的场合(如人员密集、有产湿工艺),此方法计算出的风量可能更大。

公式:
Q = W / (ρ × Δd)

其中:

  • Q:所需送风量 (m³/h)

  • W:室内总湿负荷 (kg/h 或 g/s,注意单位统一)

  • ρ:空气密度 (kg/m³),取 1.2

  • Δd:送风含湿量差,即 室内空气含湿量 - 送风空气含湿量 (g/kg 干空气 或 kg/kg 干空气,注意单位统一)

简化思路:
通常,我们更习惯于使用焓湿图来计算。潜热冷负荷 Ql (kW) 与湿负荷 W (kg/s) 的关系为:Ql = W × hfg (其中 hfg 是水的汽化潜热,约等于 2501 kJ/kg)。
因此,公式可以转化为:
Q = Ql / (ρ × Δh)
其中 Δh 是送风焓差。但在实际工程中,直接使用含湿量差 Δd 更为直观。


三、计算步骤与实例

举例: 计算一个恒温恒湿实验室的送风量。

  • 房间要求:温度 23±1°C,湿度 50±5%RH

  • 室内显热冷负荷 Qs = 10 kW

  • 室内湿负荷 W = 1.5 kg/h (0.000417 kg/s)

  • 室内空气状态 (23°C, 50%):查焓湿图得,含湿量 dᵣ ≈ 8.8 g/kg 干空气

  • 送风状态设定:送风温度 18°C(即 Δt = 5°C),假设机器露点为 12°C(相对湿度约90%,含湿量 dₛ ≈ 8.0 g/kg 干空气)

步骤1:按显热冷负荷计算风量
使用简化公式:
Q₁ ≈ 3000 × Qs / Δt = 3000 × 10 / 5 = 6,000 m³/h

步骤2:按湿负荷计算风量
Δd = dᵣ - dₛ = 8.8 - 8.0 = 0.8 g/kg = 0.0008 kg/kg
Q₂ = W / (ρ × Δd) = 0.000417 kg/s / (1.2 kg/m³ × 0.0008 kg/kg)
Q₂ ≈ 0.434 m³/s × 3600 ≈ 1,562 m³/h

步骤3:比较并确定设计风量

  • Q₁ = 6,000 m³/h

  • Q₂ = 1,562 m³/h

比较发现,由显热冷负荷计算出的风量 Q₁ 远大于由湿负荷计算出的风量 Q₂。因此,该房间的设计送风量应由温度控制需求决定,最终确定为 6,000 m³/h

结论: 在此例中,温度控制是主导因素。


四、空气换气次数校核

虽然恒温恒湿风量主要由负荷决定,但为了保证房间的气流组织均匀、温湿度稳定,其换气次数通常远高于普通舒适性空调。

公式:
n = Q / V

  • n:换气次数 (次/h)

  • Q:计算出的送风量 (m³/h)

  • V:房间容积 (m³)

恒温恒湿环境的典型换气次数范围:

  • 对于精度要求为 ±1°C, ±5%RH 的环境,换气次数通常在 15 - 30 次/h

  • 对于精度要求更高(如 ±0.5°C, ±2%RH)的环境,换气次数可能达到 30 - 50 次/h 甚至更高。

在上例中,如果房间面积为 30 m²,层高 3m,则容积 V=90 m³。
换气次数 n = 6000 / 90 ≈ 67 次/h。这个值非常高,完全满足高精度恒温恒湿环境对气流组织的要求。

总结

恒温恒湿风量计算的核心逻辑是:

  1. 首要计算:根据 Q ≈ 3000 × Qs / Δt 计算满足显热冷负荷的风量。

  2. 必要校核:根据 Q = W / (ρ × Δd) 校核是否满足除湿要求,并取两者中的较大值

  3. 最终验证:计算换气次数 n,确保其落在恒温恒湿工程推荐的合理范围内(通常 >15次/h),以保证控制精度和均匀性。

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