恒温恒湿空调房间的设计

1、恒温恒湿空调房间的设计恒温恒湿室是指在室内要维持某一基准温湿度，而又允许温湿度有一定波动范围的空气 环境，例如计量室、光栅刻线室、精密仪器制造和装配车间等。前两者都为小房间，空调 精度 （这里主要指温度 ）要求高；后两者为较大的生产车间，精度要求较低。恒温恒湿室除了对温度提出较为严格的要求外，一般对空气的湿度、洁净度、设备的消 声防振等也有一定程度的要求。1室内温湿度条件 室内温湿度条件是指温湿度基数和相应的温湿度精度。空调基数和精度主要由工艺生产要 求确定。下表所示为几种恒温恒湿室要求的参数。在确定室内参数时，针对不同工艺要求，还应考虑如下因素：1）在精密机械加工和计量等场合，为了防止因热膨

2、胀而引起的误差，必须使工件保持一 定的温度。工件温度的允许波动幅度应根据加工精度决定。例如，在恒温室里对一根长 500mm 的标准尺刻线， 工艺允许线间公差为 2um ，其中 lum 为尺温变化所引起的形变误差， 另1um为加工与量测误差。1um折合尺温变化量 =0.2Ca为尺线膨胀系数，取10 / um /（m-K）; l为尺长，m，故工件温度变化需在：以内。但由于工件测量仪器等都有一定的热惰性，空气温度的波动传人工件后，就要衰减。在设计恒温系统时，一般总是以恒定环 境空气温度为依据，故相应的环境温度精度可比工件允许的温度精度低一些。因此，在确 定恒温室参数和选择自动控制时，必须考虑工件、围

3、护结构、空气处理设备和自控系统之 间的动态特性。2）由于工件或测试设备都有热容量，且其热容量大小不一，有热容量小的物体，也有象 机械设备等热容量特别大的物体。它们与室温变化速度并不相同，下图示出一测长仪的表 面温度与内部温度随室温变化的滞后情况。如果测试精度要求较高，为了减少因仪器变形 而产生的误差，就需要全年保持室温恒定，而不能采取间歇空调的办法。3）一般机械加工时，对湿度的要求不严格，但为了防止生锈、腐蚀、不发生结露等，相对湿度不应过高。纺织工业对相对湿度要求较高，因为纤维保持恰当的湿度可减少断头， 避免产生静电，提高加工质量。2恒温恒湿室的建筑处理为了尽量减少外界气候条件的干扰，恒温恒湿

4、室 在建筑处理方面必须做一些特殊考虑。 这不仅有利于保证一定的恒温精度，而且对空调设备投资和运行费用方面也有着重要的经 济意义。1) 围护结构在满足一定的传热系数 X 的前提下，在选用材料时要考虑一定的热惰性，以 抵抗外界不稳定热流的影响。恒温精度要求高时，应采用热情性较大的重型围护结构。此 外，围护结构的防潮隔汽措施也极为重要，否则由于内外水蒸气分压差产生的水汽渗 透难以控制。2) 在高精度恒温恒湿室的外围，最好有低精度的恒温室作为其外室或套间。这样，就能 使高精度恒温恒湿室不受外界气候变化的影响，减少室内温湿度波动范围，因而使控制系 统的工作比较稳定，易于保证精度要求。此外也可做成如图所示

5、的回风夹层，利用恒温恒 湿室本身回风包围恒温恒湿室，以减少外界不稳定热源的影响。3) 恒温恒湿室不论有无套间， 应尽可能布置在建筑物的北面和底层， 不宜有朝东或朝西的 外墙及门窗，以减少太阳辐射热的影响。恒温精度为土(0.1 0.2) C时，不宜有外墙。此外，为了减少室外气象条件剧烈变化的影响，有时将高精度恒温恒湿室布置在地下室 中，这样还可以减少负荷，节省空调投资和运行费用，而且对于提高温恒湿室的热稳定性也是有利的。但是，这种布置会增加土建费用，特别是在地下水位较高的地区，由于防水 困难，往往不采用这种方案。4) 高精度恒温恒湿室最好不开窗。如果因采光、卫生或建筑处理上的需要而不得不开窗 时

6、，则外窗应该开在太阳辐射热最弱的北墙，而且应用双层密封窗。恒温精度为土(0.1 0. 2) C时，不应有外窗。高精度恒温恒湿室的门， 必须做成内填保温材料的密封门， 而且在外门处应设门斗。恒温精度为士(0 . 10. 2) 0C时，严禁有外门。为了防止室外空气通过门、窗渗入室内，室内空气需要保持正压。3 换气次数和控制精度为了满足室内温湿度精度的要求，恒温恒湿室的换气次数要比一般空调房间大得多。因 为增加送风温差，减少换气次数，将使室温波动较大，温湿度分布不均匀，故在高精度恒 温恒湿室，常使用再热，以减少送 风温差，增加换气次数。但如果换气次数过大，势必导 致设备容量和运行费用的增加。根据工程

7、经验：土20C 的恒温室，换气次数约 10 次 h；土 10C时1015次/ h; 土 0.5C时15次/h为宜。当由室内负荷计算出的风量小于上 述换气次数时，则可以增加循环风量，即采用两次回风方式。4 气流组织为了使室内气流能均匀分布，在高精度恒温恒湿室内设计气流组织，应考虑以下几个原则：1）合理地组织气流流程，充分发挥送风气流的冷却或加热作用。2）建立一个稳定均匀的温度场，以保证在气流到达工作区时，其平均温度与工作区的温 度差不超过允许的温度波动值。3）根据室内工作人员的卫生要求，在气流到达工作区时，其流动速度在025ms 左右。对于热源分布很不均匀，或房间比较高大时，如果采用一个统一的空

8、气参数，同时又均 匀地分配风量，就会在室内产生相差悬殊的温度场，将影响恒温精度。这时，如工艺允许， 应尽量将发热量较大的设备部件，移至恒温恒湿室外面或套间里；或者采用分区空调，对 不同区域根据其负荷情况或工艺要求，采取不同的送风参数和送风量。5空气处理系统与控制（1）一般空调方式下表列出了常用的恒温恒湿空气处理方式，可以采用直接膨胀式恒温 恒湿机组、淋水式空气处理和表面冷却器无露点温度控制等方式。大多采用固定露点和再 热控制系统（2）新风冷却除湿后混合方式 由于恒温恒湿房间以显热负荷为主，可由新风负担系统的 全部湿负荷，再与回风混合，可取消再热过程，对于换气次数较大的恒温车间经济性特别 显著。

9、6 实例（1）设计条件 某工程房间尺寸为 14mXl4mX2 6m ，位于建筑物的中间层 （西南向 ），顶 搔、壁面及地面均有保温隔热措施。室内温湿度条件为：室温（23 土 0 . 5） 0C,相对湿度50 %土 2。内部发热负荷有试验机器发热量10kW ， 3 人，照度为 8001x（ 相当于 25W m2），室内无局部排气设备。（2）总体规划 由于所处位置对高精度恒温恒湿要求不利，故在布置上设备套间方式，主室的周围为套间（缓冲空间）兼作空调机房，并保持（23 土 2） 0C的空调要求。此外，为了防止 进出时门的开闭对主室的干扰，进主室先通过前室。 前室要求达到温度（23 土 1） C,相对

10、湿度 50%士 5%的水平。空调风量确定 按室内负荷（夏）为21 . 5kW（其中围护结构负荷占26 . 2% ）,热湿比约0 0 2+，送风温差10 C,换气次数取15次/ h（对应于恒温精度为土 0.5 C），确定风量为7680m /h，相应的送风温差为8.5 C，故出风温度为14.5 C。冬季围护负荷较小，且为负值。若 采用夏季风量，经计算送风温差为3.0 0C，即送风温度为260C。新风量按30m3/（h人）计,或按维持室内正压要求（取相当于1.0次/ h的换气量）取新风为510m3/h。（4）空调系统设计1 ）系统方式 （如图）。采用新风单独处理的定露点方式，在主空调机内经处理到室内空气露点状态的空气，与室内回风相混合，并经冷却后送人室内，在新风空调箱和主空调箱内均 设有冷却器、加热器和加湿器，供调温调湿用。2）系统布置如图所示。分别设置AC 一 1（新风AHU）、AC 一 2（主AHU）及AC 一 3（前室用AHU）三个空调处理箱。对于系统控制则分别根据控制精度来配置，如对室温土（23） 0C及相对湿度土 （1015）%者用双位控制；