蔣鵬飛

(中國(guó)化學(xué)工業(yè)桂林工程有限公司，廣西 桂林 541004)

在輪胎工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程中，常常需要對(duì)高大空間廠房的空調(diào)送風(fēng)氣流組織進(jìn)行設(shè)計(jì)和選型。根據(jù)條件來(lái)合理選擇空調(diào)系統(tǒng)氣流組織形式以及明確了解各類送風(fēng)口的優(yōu)缺點(diǎn)就成為其中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)結(jié)合2014年度我司承接的正新（漳州）橡膠工業(yè)有限公司輪胎生產(chǎn)項(xiàng)目二期工程中的成型車間暖通空調(diào)設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹氣流組織及風(fēng)口選型等內(nèi)容。

1 工程概況

213A成型車間空調(diào)區(qū)域長(zhǎng)84.35 m，寬78 m；車間面積6 579 m2；夏季室內(nèi)要求溫度（26±2）℃，相對(duì)濕度≤55%，由業(yè)主及建筑專業(yè)設(shè)計(jì)決定風(fēng)口安裝高度為6.5 m。風(fēng)口考慮采用上送側(cè)回風(fēng)布置形式。要求所有送風(fēng)口具有根據(jù)崗位位置變化調(diào)節(jié)送風(fēng)角度的功能。

該項(xiàng)目所需夏季氣象資料（漳州市）見(jiàn)表1。

表1 項(xiàng)目夏季氣象資料

2 氣流組織形式及風(fēng)口確定

設(shè)計(jì)則是達(dá)到這“四度”要求的重要一環(huán)。

空氣調(diào)節(jié)的氣流組織，就是指合理的布置送風(fēng)口和回風(fēng)口，使得經(jīng)過(guò)凈化、熱濕處理后的空氣，經(jīng)送風(fēng)口進(jìn)入空調(diào)房間，與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱質(zhì)交換后由回風(fēng)口排出?？諝獾倪M(jìn)入和排出，必然會(huì)引起室內(nèi)空氣的流動(dòng)，形成某種形式的氣流流型和速度場(chǎng)。速度場(chǎng)往往是其他場(chǎng)（如溫度場(chǎng)、濕度場(chǎng)等）存在的基礎(chǔ)和前提，所以不同溫濕度、潔凈度和不同使用要求的空調(diào)房間，應(yīng)設(shè)置不同形式的氣流流型和速度場(chǎng)與其匹配。

影響空調(diào)區(qū)內(nèi)空氣分布的因素有：送風(fēng)口的形式和位置、送風(fēng)的射流參數(shù)（如送風(fēng)量、出口風(fēng)速等）、回風(fēng)口的位置、房間形狀和功能等。其中送風(fēng)口的形式、位置、送風(fēng)射流的參數(shù)是主要影響因素。

對(duì)于輪胎廠常規(guī)高大空間廠房的送風(fēng)口選擇和布置，一般而言，其氣流分布形式較多采取上送風(fēng)下回風(fēng)的形式，與其對(duì)應(yīng)的送風(fēng)風(fēng)口的布置形式常見(jiàn)的有頂送風(fēng)和側(cè)送風(fēng)二種。對(duì)于輪胎項(xiàng)目中高大廠房而言，空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)口常用有噴口、旋流風(fēng)口兩種，本工程均可選用。下面介紹兩種不同風(fēng)口的特點(diǎn)及較為合理的適用場(chǎng)合。

噴口常用于遠(yuǎn)距離送風(fēng)，其主要形式有圓形及球形兩種。噴口送風(fēng)的優(yōu)點(diǎn)是射程遠(yuǎn)、送風(fēng)口數(shù)量少、系統(tǒng)簡(jiǎn)單投資較小，常用在室溫允許波動(dòng)范圍一定值

在空調(diào)房間中，穩(wěn)定的溫度、濕度、氣流速度和潔凈度（簡(jiǎn)稱“四度”）是滿足生產(chǎn)工藝和人體舒適要求的必要參數(shù)，也是衡量一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合格的標(biāo)準(zhǔn)。而在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，對(duì)房間氣流組織的的高大廠房空間（如輪胎廠成型工段）、高大廠房空間內(nèi)需進(jìn)行崗位送風(fēng)降溫（輪胎廠煉膠車間、硫化工段等 ）以及較大空間的公共建筑中等。

旋流風(fēng)口送出的旋轉(zhuǎn)射流誘導(dǎo)比大，風(fēng)速和溫度衰減快，因此常用在換氣次數(shù)較高、送風(fēng)溫度較低、對(duì)紊流度和風(fēng)速要求很高的場(chǎng)所、公共建筑高大空間等。旋流風(fēng)口主要采用頂部安裝、地板下出風(fēng)式安裝、側(cè)面下部安裝的方式。

無(wú)論考慮選擇哪一類送風(fēng)口，其風(fēng)口都應(yīng)滿足夏季、冬季和過(guò)渡季節(jié)這三種不同工況下的送風(fēng)要求。

根據(jù)以上兩種風(fēng)口的特點(diǎn)，結(jié)合本項(xiàng)目業(yè)主提出的成型車間需要崗位處有風(fēng)感的要求，最終采用球形噴口為成型工段送風(fēng)口，以上送下回（頂送風(fēng)）這種氣流組織形式更為合理。

3 氣流組織形式設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1 負(fù)荷與風(fēng)量

該項(xiàng)目室內(nèi)計(jì)算得熱量主要包括：①通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳入的熱量；②透過(guò)外窗進(jìn)入的太陽(yáng)輻射熱量；③人體散熱量；④照明散熱量；⑤設(shè)備、器具、管道及其他內(nèi)部熱源散熱量。

根據(jù)上述各項(xiàng)得熱量計(jì)算得出該廠房夏季空調(diào)室內(nèi)冷負(fù)荷為700 kW。隨后根據(jù)表2，選擇合適的送風(fēng)溫差。

表2 工藝性空氣調(diào)節(jié)的送風(fēng)溫差 ℃

根據(jù)表1要求，成型工段室溫（26±2）℃，則送風(fēng)溫差可在≤15℃內(nèi)選擇，雖然送風(fēng)溫度與室內(nèi)溫度差值越大，送風(fēng)量越小，就越經(jīng)濟(jì)，但值得注意的是送風(fēng)溫度不能低于室內(nèi)空氣露點(diǎn)溫度，否則風(fēng)口附近容易結(jié)露。故結(jié)合實(shí)際情況，設(shè)定送風(fēng)溫差Δt=9℃，送風(fēng)溫度為17℃。

繪制焓濕圖，根據(jù)參數(shù)畫出室內(nèi)空氣狀態(tài)點(diǎn)N，通過(guò)N點(diǎn)做熱濕比線，繪制送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)O，計(jì)算出混合點(diǎn)C（如圖1所示）。

根據(jù)焓濕圖（圖1）得出表3，并由此得出各點(diǎn)所需的計(jì)算狀態(tài)參數(shù)，包括：

hn:室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)焓（干空氣）=52.66 kJ/kg；ho:送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)焓（干空氣）=43.44 kJ/kg。

根據(jù)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)計(jì)算風(fēng)量：

圖1 焓濕圖

表3為室內(nèi)多狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)。

表2 各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)

夏季送風(fēng)量考慮系統(tǒng)可能的漏風(fēng)及峰值負(fù)荷后，最終選擇4臺(tái)組合機(jī)組送風(fēng)，每臺(tái)風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量為60 000 m3/h，最大提供風(fēng)量 240 000 m3/h。

3.2 風(fēng)口選型

根據(jù)建筑平面特點(diǎn)以及業(yè)主提供對(duì)車間內(nèi)崗位位置送風(fēng)要求，每臺(tái)組合式空調(diào)機(jī)組風(fēng)管設(shè)置25個(gè)圓形噴口，每個(gè)噴口的送風(fēng)量為2 400 m3/h（如圖2所示）。

根據(jù)車間內(nèi)風(fēng)管標(biāo)高計(jì)算出噴口垂直向下送風(fēng)的射程x=6.5 m-2 m=4.5 m。其中6.5 m為噴口高度，2 m為工作區(qū)域高度。

預(yù)選直徑ds=400 mm的頂送可調(diào)球形噴口，求得噴口送風(fēng)速度vs：

根據(jù)求得的vs，計(jì)算出阿基米德數(shù)：

將上述數(shù)值帶入非等溫射流軸心速度衰減計(jì)算公式，并取圓形噴口的Kp=5.0，則有

式中：Kp為射流常數(shù)，則有，射流末端的軸心風(fēng)速（末端送風(fēng)口風(fēng)速）為：

一般而言，風(fēng)速小于0.5 m/s時(shí)基本無(wú)風(fēng)感，而計(jì)算出該風(fēng)口氣流末端風(fēng)速大于0.5m /s，工作區(qū)有輕微風(fēng)感，符合業(yè)主要求，并對(duì)于夏季以降溫為主的工藝性空調(diào)完全滿足要求。

由此得出最終結(jié)果為：每臺(tái)機(jī)組風(fēng)管設(shè)置25個(gè)Φ400噴口，單個(gè)風(fēng)口平均風(fēng)量為2 400 m3/h。

3.3 運(yùn)行效果

該項(xiàng)目已于今年建成運(yùn)行，在對(duì)該單項(xiàng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際檢測(cè)中，測(cè)得末端送風(fēng)風(fēng)速為0.6～0.75 m/s，崗位處有輕微風(fēng)感，滿足工藝空調(diào)夏季溫度要求的同時(shí)滿足了業(yè)主使用要求。

圖2 成型工段風(fēng)管平面圖紙（局部）

4 噴口送風(fēng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）由于噴口送風(fēng)具有射程遠(yuǎn)、系統(tǒng)簡(jiǎn)單和投資相對(duì)節(jié)省的特點(diǎn)，適用于以下建筑的空調(diào)系統(tǒng)：建筑高度一般在6 m 以上，跨距大、室溫允許波動(dòng)范圍一定值的高大廠房空間以及需設(shè)置崗位送風(fēng)的高大廠房等建筑。

（2）噴口送風(fēng)出口風(fēng)速宜取 4～8 m/s，若風(fēng)速太小不能滿足射程要求，風(fēng)速過(guò)大在噴口處會(huì)產(chǎn)生較大噪音。當(dāng)對(duì)噪音要求不高時(shí)，最大可取到 10 m/s。

（3）噴口安裝高度不宜低于空調(diào)空間的1/2。

（4）噴口送風(fēng)風(fēng)速要均勻，且每個(gè)噴口的風(fēng)速要接近相等，因此連接噴口的風(fēng)道應(yīng)設(shè)計(jì)為均勻風(fēng)管或等截面（風(fēng)管要起靜壓箱作用）風(fēng)管。

（5）噴口的風(fēng)量應(yīng)能調(diào)節(jié)，有可能的話應(yīng)使噴口的角度可調(diào)，以滿足冬季送熱風(fēng)時(shí)的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)輪胎廠房高大空間室內(nèi)送風(fēng)口布置時(shí)需要考慮的氣流組織要求、射流風(fēng)口產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)功能特點(diǎn)、射程、選型確定等問(wèn)題進(jìn)行了分析，對(duì)氣流組織設(shè)計(jì)和噴口射流參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算，并對(duì)噴口送風(fēng)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題等進(jìn)行了敘述，對(duì)今后類似的設(shè)計(jì)任務(wù)，例如廠房?jī)?nèi)崗位送風(fēng)、風(fēng)管定位較高車間時(shí)風(fēng)口的設(shè)計(jì)選型、計(jì)算復(fù)核等具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

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