《高海拔地区暖通空调设计中的若干技术问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高海拔地区暖通空调设计中的若干技术问题（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、设计参考高海拔地区暖通空调 设计中的若干技术问题 云南省建筑工程设计院 崔 跃* m 提要 从高海拔地区空气压力低、 密度小和含湿量低等特点出发, 讨论了这一地区暖通空调 设计中的一些常见的技术问题, 认为只有积极稳妥地处理好这些问题的设计才是富于地域特色 的合格的设计。 关键词 高海拔地区 暖通空调设计 技术问题 地域特色 Some issues of HVAC design in high -altitude areas By Cui Yue n Abstrac t Based on t he fact t hat t he air in high -alt it ude areas is
2、 of lower pressure,lessdensit y and moist ure,disc usses somec ommonlyencount ered t ec hnical problems in HVAC design f or t hese areas, considers t he designs t hat solve t hese problems creat ively and properly t o be qualif ied ones wit h local charac t erist ic s. Keywords high -alt it udearea,
3、HVACdesign,t echnic alproblem,local charac t erist ic nYunnan Architectural Engineering Design Institute X 高海拔地区, 在此泛指海拔高度 1 000 m 以上的地区。 在我国, 它涵盖了包括黄土高原、 青藏高原和云贵高原在内 的由北方到西北再到西南的广大地域。如果将这一地域的 主要城市略加罗列( 见表1) , 并且稍微留意一下这些城市 表 1 我国主要的高海拔城市 城 市呼和浩特银川西宁兰州拉萨贵阳昆明 海拔高度 /m 1 063. 01 111.5 2 261.2 1 517.2 3
4、658.0 1 071.2 1 891.4 20年来的发展历程, 我们不难大致地领略到地理环境对于 一个地区的经济与社会发展所显现的巨大的制约作用。那 么, 对于这些地区过去空白或相对滞后, 而今乘改革开放的 大潮正在迅速成长中的暖通空调业来说, 特殊的地理环境意 味什么、 又可以造就什么样的地域特色呢? 这里, 笔者试将 自己在设计实践中所注意到的有关问题作一综述, 意在引起 该地区同仁们对这些问题的关注, 共同推动这一地区我们专 业的发展与提高。 1 关于湿空气的 h- d 图 h- d 图对于空调的设计和运行管理都是一个十分重 要的工具。同样不可忽视的是: 任何一张 h- d 图都是在一
5、 定的大气压力下绘制的, 也只适用于该大气压力。高海拔地 区的大气压力都低于标准大气压力, 于是, h- d 图中的饱 和曲线( U= 100% ) 将向下移, 即在相同的温度和相对湿度 下, 空气的焓和含湿量将增大。 表 2 列出了主要高海拔城市夏季室外空气的焓和含湿 量, 并与它们在标准大气压力下的 h- d 图上的读数加以比 较。显然, 其间的出入是相当可观的。因此, 在高海拔地 区一定要使用当地大气压力下的h- d图, 不然, 仅此读数 #39# 暖通空调 HV 换热设备的实 际换热能力将由于海拔上升、 空气密度减小而下降。 这就意 味着蒸汽压缩式制冷( 供热) 设备出力的下降以及空调
6、末端 设备空气处理能力的下降。 然而, 这一点在工程中也很容易 被忽视。 应当看到, 标准工况下计入了诸多因素的修正系数 到了高海拔地区可能并不足以抵消空气密度下降所造成的 不利影响, 还是以特地作海拔修正为妥。 具体如何修正, 时下 尚未见有系统的权威性研究结论, 建议采纳或参照以下表 3 及表 4 的相关数据。 表 3 冷式冷水机组制冷能力的海拔修正 海拔高度/ m0609. 61 219. 21 828. 82 438. 4 修正系数 10. 9890. 9790. 9680. 955 其它换热装置如开式冷却塔, 其换热机理虽与上述设备 不同, 但用于高海拔地区时同样存在因空气密度减小,
7、 质量 流量低于设计值所引起的冷却能力下降的问题。限于篇幅, 本文对此不作详述, 有兴趣者可参见文献3。 5 关于燃烧设备 燃煤锅炉鼓、 引风机的风压及配用电机功率的海拔修 正是一直受到强调和重视的, 但对于目前使用日趋广泛的 #40#设计参考 1999 年第 29 卷第 6期 表 4 风机盘管空气处理能力 的海拔修正系数 海拔高度 / m 供冷 总热量显热量 供热 5000. 980. 950. 95 1 0000. 970. 910. 91 1 5000. 950. 860. 86 2 0000. 940. 820. 82 2 5000. 930. 780. 78 3 0000. 910.
8、 740. 74 燃油、 燃气设备, 包 括各种锅炉及直燃 型溴化锂吸收式冷 热水机组, 其海拔修 正问题却一直未得 到应有的重视。 上述燃油、 燃气 设备一般均不需外 配鼓、 引风机, 燃烧 所需空气由燃烧器 引入, 燃烧室微正压运行。一定出力的设备, 当燃料类型确 定, 燃烧机也选定之后, 它在某一段火力上工作时喷出的燃 料流量 q 与引入的空气体积流量就是一定的。这里, 设备出 力 Q(kW) 为 Q =a# q # Qydw- b( 12) 所需空气量 G(kg/s) 为 G =c# Qydw- d( 13) 式中 Qydw) )燃料的应用基低位发热量, kJ/ kg; a, b, c
9、, d) )计算系数, 因燃料而异。 进而可以列出: 标准工况下 Qo=a# qo Go+ d c - b( 14) 高海拔下 Qs=a# qs Gs+ d c - b( 15) 前已述及, Ls= Lo则 GsGo, 如果 qs=qo, 势必导致 QsQo, 即高海拔条件下设备出力不足。 这在现场运行中, 表现为因空气量偏小而造成的燃烧不完全、 冒黑烟, 设备的 燃烧效率也会随之下降。 因此, 无论生产商是否在其产品样本中标明了设备适用 的海拔高度(通常是 1 000 m) , 高海拔对设备出力及污染 控制的负面影响终究是一个客观存在, 不可不认真对待。有 关设计文件中应当明确要求生产、 供
10、应商: 应为其产品配 置具有良好的燃料/空气比调节性能的燃烧机; 某一额定 出力的设备一般均有 2 3 种燃烧机(指同一品牌、 系列内) 可供选配, 应根据当地海拔, 按设计热负荷的 1. 2 1. 5 倍选 用其中裕量充分者, 所谓/ 大马拉小车0在这里恰恰是有必要 的; 安装完毕后的试车阶段, 应出动适当的人员和装备, 以 将烟气中的化学不完全燃烧成分控制在 0 0. 1% 为目标, 进行精心的现场调节。 6 关于给水设备 以最常用的离心泵为例, 工程设计中由于现场条件的限 制, 经常需要将离心泵安装在水面以上, 这里就有一个允许 的几何安装高度 Hg的确定问题。标准工况( 大气压力 1
11、013. 25 hPa, 20 e 清水)下的 Hg(m) 为 Hg=Hb- v12 2g - h1( 16) 式中 Hb) )泵样本提供的允许吸上真空高度, m; v12 2g ) )泵吸入口的速度压头, m; h1) )吸水管段的流动阻力损失, m。 自然, 当大气压力及水温不同于标准工况时, Hg将随 Hb值的改变而改变, 后者的变化为 Hbc= Hb- (10. 33- hA) + (0. 24- hv)(17) 式中 hA) )当地大气压, m; hv) )与实际水温相应的汽化压力, m; 假如离心泵输送的不是清水而是其它液体( 如油类) , 则 相关的修正更复杂一些, 详见文献1,
12、 此处不赘。 7 关于空气压缩机与真空泵 不难理解, 随着海拔高度的上升和空气密度的减小, 空 压机与真空泵生产能力的下降比起前面的设备来, 将更为直 接和明显。 就空压机而言, 如设计排气量为 Ls, 则选用设备的名义 排气量就应是 Lx= K # Ls(18) 表 5 空压机排气量海拔修正系数 K 海拔/ m9141 219 1 524 1 829 2 134 2 438 2 743 3 048 3 658 K1.11.141.171.21.231.261.291.321.37 真空泵的生产厂商一般都在产品样本中列出了产品在 不同海拔高度( 或大气压力) 下的抽气量; 如未列出, 须向厂
13、商详作咨询。 8 关于电机工作环境 建筑中各类设备大量使用电动机, 尤其是异步电机作为 原动力。在高海拔地区, 也存在着一个由于空气稀薄致使电 动机散热困难进而功率降低的问题。为此, 有的资料如文献 2干脆限定/ 异步电动机使用地点的海拔不超过1 000 m0, 这当然是不现实的。但这个问题又的确不能不考虑, 原机械 工业部就曾为此专门颁布过5电机使用于高海拔地区的技术 要求6, 规定了不同海拔高度所对应的最高容许环境温度, 如 表 6。 表 6 电动机最高容许环境温度 海拔高度/ m1 0002 0003 0004 000 最高容许环境温度/ e40353025 在此提出这个问题的实际意义在
14、于: 高海拔地区暖通空 调设计中应重视各类电机的工作环境问题, 采取适当措施, 使其通风良好, 气温保持在表 6 容许的范围内。当出于现场 各种实际因素, 电机工作环境温度仍有可能超过规定时, 应 采用人工降温, 而按环境温度每高出 1 e , 电机额定功率降 低 1% 的原则选用较大电机的做法则只能是不得已而为之 的下策。这里一个典型的例子是屋顶电梯机房, 发热量大, 日照强烈, 应加强通风, 气温过高或使用频繁者应加设分体 式空调机。 同样的问题对于目前使用日趋广泛的变频器来说或许 影响更大, 因为所有变频器都明文规定的使用环境之一便是 海拔高度低于 1 000 m。设计者不但有责任努力创
15、造通风散 热的良好工作环境, 还应敦促生产、 供应商就高海拔问题采 取相应的对策, 例如在变频器的外壳上增设换气扇, 等等。 9 关于空调新风处理 在文献4中, 笔者探讨了昆明地区空调新风处理的特 殊性, 认为在一定条件下, 新风可不作集中处理而直接送入 风机盘管回风箱, 其负荷完全由风机盘管承担。究其原因, 是由于当地夏季室外空气湿球温度较低, 因而新风的焓值也 #41# 暖通空调 HV 高档风量大约在 600 700 m3/h 之间的卧 式暗装风机盘管, 其长度均小于客房门廊的一般宽度 1 200 mm, 那么, 我们就有足够的理由相信: 表 7 的计算结果支持 文献 4 的结论。换言之,
16、 文献 4 的结论在高海拔地区有着 广泛的适用性。 表 7 新风直接送入风机盘管的计算结果 呼和浩特银川西宁兰州拉萨贵阳昆明 室内焓 hn/ kJ/ kg54. 3154. 5158. 7655. 9465. 1454. 3657. 30 室内含湿量 dn/ g/ kg11. 4111. 4913. 1612. 0515. 6711. 4312. 59 新风余热 Qw/ W 317455- 97301- 375573268 新风余湿 Ww/ g/ h250416- 173164- 441605346 总余热E Q/ W1 8171 9551 4031 8011 1252 0731768 总余湿E W/ g/ h45061627364- 241805546 热湿比 E14 53611 425 187 066 17 812 - 866 475 9 27111 657 送风焓 ho( $t= 8 e ) / kJ/ kg 44. 3243. 9150. 3746. 3157. 914
