低温送风管路系统的设计计算与能耗分析.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除低温送风管路系统的设计计算与能耗分析 摘要：与常规空调系统相比，由于冰蓄冷低温送风系统的送风量减小，可节省投资,减少电耗。计算可知，当低温送风的风量减少一半时，风管尺寸减少约50%，节省管路系统投资约30%，风机电机功率减少约48%。因此，低温送风空调输配系统，是一种经济的供冷输配方式。 关键词：管路系统，低温送风，电耗，经济分析 Design Calculate and Energy-conservation Analysis for the Duct System of Cold Air Distribution Abstract Compared with conventional air conditioner system, cold air distribution system with ice thermal storage can save investment and energy as air volume reduces. Calculate that can know, when reducing by half in air volume of cold air distribution system, the air duct size reduces by about 50%, save the duct system investment about 30%, the power of fan can reduced about 48%. Wherefore cold air distribution system is an economical cooling way. Keywords: Duct system, Cold air distribution, Power consumption, Economic analysis 1绪论随着我国经济的快速发展与人们生活水平的提高，供电与需求的矛盾更为突出。很多工业与民用建筑都要求要有空调环境，加剧了用电峰谷矛盾。因此，改变传统的制冷空调方式，寻找新型的较优越的制冷空调方式，便成为目前研究的焦点课题。采用蓄冷空调，在尖峰时段不制冷或少制冷，可均衡用电负荷，改善电网负载;可把约40左右的空调用电转移到低谷时段，明显提高现有发电设备与输配电网的利用效率，提高能源利用率，减少新建电厂和输变电设施的投资，改善电力建设的投资效益1。据统计，新建电站每kW投资需337510000元，取6000元计，以电网峰谷差中15的高峰负荷转移到低谷，转移450万kW将为国家节约270亿元。同时，少建电厂可以减少环境污染，符合环保政策。可以充分利用有限的能源资源，符合国家的节能和可持续发展战略。“低温送风”是相对于“常规空调”而提出的一个概念，一般常规空调的送风温度为1015，而低温送风为4102。从冰槽可以得到14的冷介质，就很容易得到410的送风温度，使得空气输配系统的费用有显著的节约，用低温送风，使得输送相同冷量的介质流量减少，可以减小输送管路的尺寸，同时也可以降低输送设备的动力。这些优越性与冰蓄冷系统转移电力负荷的特点相结合，是一种非常具有竞争力、吸引力的空调方式。2 送风管路的设计计算如图1所示，为一个全新风空调系统。空调房间所需冷负荷为15.15kW，不考虑湿负荷；空气处理装置设备的阻力305Pa，要求空调房间温度为26，正压10Pa，风管材料为镀锌钢板；下面以常规空调系统和低温空调系统的条件分别进行设计计算，并由此进行结果的对比分析。图1 风管计算系统图2.1常规空调送风管路的设计计算对于常规空调系统，这里取送风温度为16，计算得每个风口风量为0.417 m3/s 。计算结果列于下表：表1 常规空调风系统管路水力计算表管段风量/(m3/s)管长/m初选风速/(m/s)风管断面积 /m2实际风速/(m/s)比摩阻/(Pa/m)局部阻力系数沿程阻力/Pa局部阻力/Pa管段总阻力/Pa1-20.41794(0.320.32)4.070.514.624.5646.4851.042-30.83355(0.50.32)5.210.660.273.34.447.743-41.2596(0.630.32)6.20.860.957.722.1629.854-53055-61.2546(0.630.32)6.20.862.123.4249.4552.877-30.417134(0.320.32)4.070.514.8246.5948.5355.128-20.41724(0.320.32)4.070.514.551.0145.7846.79系统总阻力为最不利环路1-2-3-4-5-6的阻力之和，为446.5Pa，再加上房间10Pa的正压，则总阻力=456.5Pa。风机风量 Lf=1.15L= 1.154500=5175（）=1.44（m3/s），风机全压Pf =1.15=1.15456.5=525（Pa）2.2 低温送风管路的设计计算对低温空调系统，取送风温度为6，则送风温差为t=26-6=20。根据式（1）计算出低温送风量为常规送风量的二分之一，列于表2。 （1） 式中： G送风量，kgs；tN室内干球温度，；tO送风温度，。注：角标1为常规空调，2为低温送风。表2 低温送风系统管路水力计算表管段风量/(m3/s)管长/m初选风速/(m/s)风管断面积 /m2实际风速/(m/s)比摩阻/(Pa/m)局部阻力系数沿程阻力/Pa局部阻力/Pa管段总阻力/Pa1-20.20894(0.250.2)4.160.884.627.9650.4158.362-30.41755(0.40.2)5.211.130.275.634.6310.263-40.62596(0.50.2)6.251.510.9513.623.4374-53055-60.62546(0.50.2)6.251.512.126.0452.2158.257-30.208134(0.250.2)4.160.884.82411.4952.6364.138-20.20824(0.250.2)4.160.884.551.7749.6451.41系统总阻力为最不利环路1-2-3-4-5-6的阻力之和，为468.87Pa，再加上房间10Pa的正压，则总阻力=478.87Pa。风机风量Lf=1.15L= 1.152250=2588（）=0.72（m3/s），风机全压Pf =1.15=1.15478.87=551（Pa）3 比较与分析3.1风管面积分析比较低温送风与常规送风系统的风管面积分析比较，如表3所示：表3 低温送风空调系统与常规送风系统风管面积比较管段管长/m低温送风空调系统常规送风系统风管断面积/m2风管规格/(mm)风管展开面积/m2风管断面积/m2风管规格/(mm)风管展开面积/m21-290.050.250.2 (0.320.16)8.10.10240.320.3211.522-350.080.40.2(非模数0.50.16)60.160.50.328.23-490.10.50.2(非模数0.630.16)12.60.20160.630.3217.15-640.10.50.2(非模数0.50.16)5.60.20160.630.327.67-3130.050.250.2(0.320.16)11.70.10240.320.3216.648-220.050.250.2(0.320.16)1.80.10240.320.322.56总计45.863.623.2 一次投资分析低温送风与常规送风系统的一次投资分析比较，如表4所示：表4. 送风管路的一次投资比较项目送风温度/送风温差/风管展开总面积/m2送风系统的初投资比较低温送风空调系统62045.8低温系统/常规系统=72%常规空调系统161063.623.3 能耗变化情况的分析低温送风与常规送风系统的能耗分析比较，如表5所示：表5. 送风系统能耗比较项目风机风量/(m3/s)风机风压/ Pa风机轴功率/ kW功耗比较低温送风空调风系统0.72 5510.66低温系统/常规系统=52%常规送风空调风系统1.445251.26表中，风机轴功率为： (2) 其中 ，NF风机轴功率，kW； L空调送风量，m3s； 风道系统全压损失，Pa； 风机全压效率，一般取0.6。3.4 低温送风空调系统的经济性与能耗根据低温送风与常规送风系统的能耗与经济计算分析，将各项比较汇总于表6：表6. 低温送风空调与常规空调系统比较汇总表项目常规送风系统低温送风空调系统送风温度166冷却介质温度71-3冷却介质温升512.5风机功率100%52%风管尺寸100%50%风管展开面积100%72%节省空间高度120 mm160mm节省建筑工程造价45.3%节省管路系统投资约30% 4 结论冰蓄冷低温送风系统与常规管路系统在风管尺寸及电耗方面均存在差异；当管内空气的流速一定时，由于低温送风系统的送风量减小，可缩小风管断面面积，减小管路系统占用空间的体积，降低管材一次性投资；同时，风机消耗的电功率减小。即使考虑由于低温引起的得热和温升，采用低温送风仍然是较经济的选择3。计算分析表明，低温送风系统（送风温度6）的送风量比常规空调系统（送风温度16）减少约50%，风管断面尺寸减少约50%；在送风系统上的投资可减少约30%。风机功率减少约48%。同时，由于风管尺寸减少，安装风管所需的房间顶部空间高度可以减小120 mm160mm，节省建筑工程造价4