恆溫恆濕空調設計

2022-10-14 08:33:01 字數 2806 閱讀 6993

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恆溫恆濕室是指在室內要維持某一基準溫濕度,而又允許溫濕度有一定波動範圍的空氣環境,例如計量室、光柵刻線室、精密儀器製造和裝配車間等。前兩者都為小房間,空調精度(這裡主要指溫度)要求高;後兩者為較大的生產車間,精度要求較低。

恆溫恆濕室除了對溫度提出較為嚴格的要求外,一般對空氣的濕度、潔淨度、裝置的消聲防振等也有一定程度的要求。

1.室內溫濕度條件

室內溫濕度條件是指溫濕度基數和相應的溫濕度精度。空調基數和精度主要由工藝生產要求確定。下表所示為幾種恆溫恆濕室要求的引數。

在確定室內引數時,針對不同工藝要求,還應考慮如下因素:

1)在精密機械加工和計量等場合,為了防止因熱膨脹而引起的誤差,必須使工件保持一定的溫度。工件溫度的允許波動幅度應根據加工精度決定。例如,在恆溫室裡對一根長500mm的標準尺刻線,工藝允許線間公差為2um,其中lum為尺溫變化所引起的形變誤差,另1um為加工與量測誤差。

1um折合尺溫變化量 =0.20c[a為尺線膨脹係數,取10/um/(m·k);l為尺長,m],故工件溫度變化需在: 以內。

但由於工件測量儀器等都有一定的熱惰性,空氣溫度的波動傳人工件後,就要衰減。在設計恆溫系統時,一般總是以恆定環境空氣溫度為依據,故相應的環境溫度精度可比工件允許的溫度精度低一些。因此,在確定恆溫室引數和選擇自動控制時,必須考慮工件、圍護結構、空氣處理裝置和自控系統之間的動態特性。

2)由於工件或測試裝置都有熱容量,且其熱容量大小不一,有熱容量小的物體,也有象機械裝置等熱容量特別大的物體。它們與室溫變化速度並不相同,下圖示出一測長儀的表面溫度與內部溫度隨室溫變化的滯後情況。如果測試精度要求較高,為了減少因儀器變形而產生的誤差,就需要全年保持室溫恆定,而不能採取間歇空調的辦法。

3)一般機械加工時,對濕度的要求不嚴格,但為了防止生鏽、腐蝕、不發生結露等,

相對濕度不應過高。紡織工業對相對濕度要求較高,因為纖維保持恰當的濕度可減少斷頭,避免產生靜電,提高加工質量。

2.恆溫恆濕室的建築處理

為了儘量減少外界氣候條件的干擾,恆溫恆濕室在建築處理方面必須做一些特殊考慮。這不僅有利於保證一定的恆溫精度,而且對空調裝置投資和執行費用方面也有著重要的經濟意義。

1)圍護結構在滿足一定的傳熱系數x的前提下,在選用材料時要考慮一定的熱惰性,以抵抗外界不穩定熱流的影響。恆溫精度要求高時,應採用熱情性較大的重型圍護結構。此外,圍護結構的防潮隔汽措施也極為重要,否則由於內外水蒸氣分壓差產生的水汽滲

透難以控制。

2)在高精度恆溫恆濕室的外圍,最好有低精度的恆溫室作為其外室或套間。這樣,就能使高精度恆溫恆濕室不受外界氣候變化的影響,減少室內溫濕度波動範圍,因而使控制系統的工作比較穩定,易於保證精度要求。此外也可做成如圖所示的回風夾層,利用恆溫恆濕室本身回風包圍恆溫恆濕室,以減少外界不穩定熱源的影響。

3)恆溫恆濕室不論有無套間,應盡可能布置在建築物的北面和底層,不宜有朝東或朝西的外牆及門窗,以減少太陽輻射熱的影響。恆溫精度為土(0.1—0.2) 0c時,不宜有外牆。

此外,為了減少室外氣象條件劇烈變化的影響,有時將高精度恆溫恆濕室布置在地下室中,這樣還可以減少負荷,節省空調投資和執行費用,而且對於提高溫恆溼室的熱穩定性也是有利的。但是,這種布置會增加土建費用,特別是在地下水位較高的地區,由於防水困難,往往不採用這種方案。

4)高精度恆溫恆濕室最好不開窗。如果因採光、衛生或建築處理上的需要而不得不開窗時,則外窗應該開在太陽輻射熱最弱的北牆,而且應用雙層密封窗。 恆溫精度為土(0.1—0.2)℃時,不應有外窗。

高精度恆溫恆濕室的門,必須做成內填保溫材料的密封門,而且在外門處應設門斗。恆溫精度為士(0.1~0.2) 0c時,嚴禁有外門。為了防止室外空氣通過門、窗滲入室內,室內空氣需要保持正壓。

3.換氣次數和控制精度

為了滿足室內溫濕度精度的要求,恆溫恆濕室的換氣次數要比一般空調房間大得多。因為增加送風溫差,減少換氣次數,將使室溫波動較大,溫濕度分布不均勻,故在高精度恆溫恆濕室,常使用再熱,以減少送風溫差,增加換氣次數。但如果換氣次數過大,勢必導致裝置容量和執行費用的增加。

根據工程經驗:土20c的恆溫室,換氣次數約10次/h;土100c時10~15次/h;土0.50c時》15次/h為宜。

當由室內負荷計算出的風量小於上述換氣次數時,則可以增加迴圈風量,即採用兩次回風方式。

4.氣流組織

為了使室內氣流能均勻分布,在高精度恆溫恆濕

室內設計氣流組織,應考慮以下幾個原則:

1)合理地組織氣流流程,充分發揮送風氣流的冷卻或加熱作用。

2)建立乙個穩定均勻的溫度場,以保證在氣流到達工作區時,其平均溫度與工作區的溫度差不超過允許的溫度波動值。

3)根據室內工作人員的衛生要求,在氣流到達工作區時,其流動速度在0.25m/s左右。

對於熱源分布很不均勻,或房間比較高大時,如果採用乙個統一的空氣引數,同時又均勻地分配風量,就會在室內產生相差懸殊的溫度場,將影響恆溫精度。這時,如工藝允許,應盡量將發熱量較大的裝置部件,移至恆溫恆濕室外面或套間裡;或者採用分割槽空調,對不同區域根據其負荷情況或工藝要求,採取不同的送風引數和送風量。

5.空氣處理系統與控制

(1)一般空調方式.下表列出了常用的恆溫恆濕空氣處理方式,可以採用直接膨脹式恆溫恆濕機組、淋水式空氣處理和表面冷卻器無**溫度控制等方式。大多採用固定**和再熱控制系統。

(2)新風冷卻除濕後混合方式由於恆溫恆濕房間以顯熱負荷為主,可由新風負擔系統的全部溼負荷,再與回風混合,可取消再熱過程,對於換氣次數較大的恆溫車間經濟性特別顯著。

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