節能環保空調在學校教室的工程應用

傳統空調從應用效果、節能角度來說，要求盡可能減少室內外之間的通風換氣，這就造成室內空氣齡過長，影響室內人員的身體健康。特別是在人口密集的公共場所，其應用更是受到限制。近年來傳染性疾病的肆虐，促使業界對這些場所的降溫設備、降溫過程提出了更高的衛生安全要求。

節能環保空調作為一種全新風運行的直流式空調設備，能有效提高室內空氣品質。但因其增濕大、噪聲大等缺點又在一定程度上制約了其在商業和民用建筑等舒適性公共場所的應用，特別是像學校這種人員長時間集中于一定有限空間中、且要求環境相對安靜的場所。如何在保證降溫效果的前提下控制濕度在合適的范圍內并同時降低噪聲是整個行業面臨的首要問題。

蘇州諾華德工業風機制造有限公司在昆山某學校建立了節能環保空調學校應用示范工程基地，根據學校的實際情況開發了專門應用于教室降溫的新型節能環保空調組，并作了大量的實驗研究工作，通過近2個月的運行，結果表明，該機組能完全滿足華南地區教室的舒適性要求，且大大降低了教室能耗，獲得了良好的經濟、社會效益。

l、節能環保空調基本原理

節能環保空調的基本原理是水蒸發吸收熱量，對環境空氣進行降溫。當不飽和空氣流動過程中與水體接觸，空氣邊界層與水體邊界層的水蒸氣分壓力差使水分子從水體蒸發擴散至空氣中，水分子蒸發的過程中會吸收周圍熱量，即潛熱，使周圍介質溫度降低，這部分溫度較低的介質與主體空氣間存在溫度梯度，成為顯熱傳遞的驅動力，因而空氣溫度不斷傳遞給邊界層再傳遞至水體，最終達到空氣降溫的目的。因機組內無壓縮機等耗能部件，因此是一款真正意義上的低碳、節能、環保的產品。

2、工程應用概況

廣西環保空調的運行機理決定了其在制冷過程中處理空氣會不斷吸收水份，以致空氣濕度偏大，影響了室內的舒適性。同時，由于節能環保空調降溫幅度受到諸如空氣處理前濕度、風速、濕簾厚度、蒸發效率等許多因素的影響，有一定限制，要達到同樣的冷卻效果需要比傳統空調更大的風量。而大風量必然使得噪聲增大，因而在對噪聲限制較大的空間使用比較不利。因而，目前節能環保空調的工程應用與相關研究都主要集中在工業領域，如工廠生產車間、畜牧業與種植業，在商業和民用建筑中推廣較慢。

要促進節能環保空調在商用與民用領域的發展，首先要解決其增濕程度大、噪聲大的問題。濕度的增加程度與降溫效果有直接關系.在保證降溫效果的前提下，可通過合理的氣流組織形式促進水份向室外擴散以維持室內空氣相對濕度在一定的水平;噪聲與風量、管道系統阻力有關，可通過合理的系統設計形式、管道布置形式，在保證達到制冷標準的前提下，盡量減少風量、降低系統阻力等。

3、工程應用實例

為了研究節能環保空調商用/民用的可行性與應用效果，我公司在昆山某學校建立了節能環保空調學校應用示范工程基地。

該示范基地為1棟3層教學樓，教學樓東西朝向，整體呈口字型結構，東西兩側是教室，南北兩側是樓梯過道，中間是天井。工程一期先對西側教室進行改造。教室長10.9m，寬7.2m，高4m.面積為78.5m。西面窗戶面積3.2rn2，東面窗戶面積32rn2。改造工程擬在教室安裝節能環保空調對環境進行降溫。

3.1工程前室內熱濕環境

工程改造之前，每間教室裝有6臺吊扇進行降溫根據改造前測試結果.當室外溫度35.3"C，相對濕度57%時，室內溫度為34.7℃，相對濕度為66%，A聲級噪聲值47dB。人員在教室內感覺很悶熱，開啟教室內原有風扇后室內溫度無明顯變化，因而吊扇無法滿足室內降溫要求。

3.2工程設計

對于既定的蒸發效率，風量的大小既決定了制冷量的大小，也影響其噪聲值。確定適宜的送風量是工程的第一步，也是非常關鍵的一步。因而工程前期設計的一般步驟為：

冷負荷計算→根據蒸發效率計算送風溫度→送風量計算→設備選型→安裝方案。

根據文獻進行教室冷負荷計算。計算結果見表1。

表1教室冷負荷計算表

計算時刻	11:00	12:00	13:00	14:00	15:00	16:00	17:00	18:00
西墻	236.34	236.34	315.12	315.12	393.3	472.68	551.46	630.24
東墻	393.9	472.68	551.46	630.24	630.24	630.24	630.24	709.02
南墻	173.66	173.66	173.66	173.66	173.66	173.66	173.66	173.66
屋頂	604.3	664.73	725.16	785.6	785.6	846.01	906.44	906.44
樓板	444.98	444.98	444.98	444.98	444.98	444.98	444.98	444.98
西外窗	224.9	231.33	300.45	425.9	534.7	571.8	539.8	387.5
東外窗	93.08	209.56	399.01	503.96	546.2	502.7	405.4	329.9
人體	2228.5	2320.1	1007.4	580.03	1892.4	2350.7	2472.8	2564.4
照明	397.8	435.09	248.62	142.96	335.7	441.31	466.17	497.25
合計	4953	5400.1	4377.5	4214.1	6005.4	6701.8	6914.9	6967.3

由此可知，日最大負荷出現在18:00，為6967W。

選取空調室外計算濕球溫度為27.8"C，再按有關節能環保空調室外設計干球溫度的計算方法,得到室外計算干球溫度為34.8℃。該機組蒸發效率為80%，則可計算得設備送風溫度為

to=td-(td-tw)η=34.8-(34.8-27.8)×80%=29.2"C(1)

式中，to為送風溫度，℃;td為計算干球溫度，℃;tw為計算濕球溫度，℃;η為蒸發效率。

本項目設計室溫為31℃，則送風量為

L=3600Q/Cpρ(tin-tO)(2)

式中L為送風量，m3/h;tin為設計室溫，℃;Q為冷負荷，wo經計算，L為11612m3/h。

根據送風量計算結果，本工程在每問教室安裝2臺諾華德NHD10A型節能環保空調，每臺風量為6000m/h。

由于工程對象為教室，對噪聲的要求較高，因而管道、風嘴等設計應注意減少系統阻力，噪聲控制在A聲級噪聲值57dB以內。

3.3工程安裝

諾華德NHD10A型節能環保空調為底出風機型，綜合考慮空間布局、施工困難度、設備高效運行以及工程的安全性，在每間教室外的走廊上方安裝節能環保空調，送風口在窗戶中間玻璃上方，從環保空調下方出風口引風管至教室送風口。機組下方用裝飾條裝飾。

為了檢驗該組系統的運行效果，工程運行后，對運行情況進行了跟蹤實驗。在室內空間等距均勻布了24個點(4m×6m)，開啟設備運行1h，空氣狀態基本穩定后，讀取各個點上的干球溫度、濕球溫度以及噪聲值。實驗時，室外空氣狀態：干球溫度35.8"C，濕球溫度26C。圖2為干、濕球溫度讀數結果，以及根據干、濕球數據計算的各點相對濕度，圖3，4分別為根據實驗數據處理得到的室內溫、濕度結果三維示意圖，圖5為在各點測得的噪聲值數據。

圖中深色區分別代表低溫、高濕環境分析圖2～4可知，人員主要工作區：即學生座位區至講臺(圖的上中部)，溫度明顯較周圍區域低，而濕度則較周圍要高，是主要降溫增濕區域。此區域溫度基本控制在30℃左右，由于設備送風直接吹拂到人體，因而在此溫、濕度條件下人員仍能感覺舒適。深色區域的分布說明風口送風到達的范圍主要是空間中上部，學生座位區至講臺間，送風冷量得到充分利用。教室右側(西)的窗戶前由于受室外空氣影響比送風影響大，這里的溫度較高、濕度較低;教室后方儲物柜區域，受環保空調送風影響也較低.因而溫度較高、濕度較低，但這部分區域人員活動時間較短，已足夠滿足溫度要求。

對噪聲的測量結果顯示，噪聲最高值為A聲級噪聲值56dB主要分布在靠近風口處.離風口較遠的地方受噪聲的影響也較低。即使在噪聲值最高點，其A聲級噪聲值56dB也在相關規范允許的范圍內.對日常生活、學習的影響較低。機組運行時教室打開一面窗戶，開啟面積約為0.8m2，則根據公式可算得此時排風速度為3.8m/s，室內靜壓為87Pa。

3.5工程運行耗能

表2就系統運行中的耗電量與耗水量，對三種案進行了對比.分別是原來使用吊扇改造后采用環保空調以及安裝空調，對于學校，以每天運行10h，每運行250d的標準來計算。(除去節假日和寒暑假)

表2不同降溫方案耗電量、耗水量對比

方案	安裝設備	安裝數量	室溫/℃	輸入功率/W	日總耗電量/kWh	耗水量（L/h）	日總耗水量/L	年總耗電量/kWh	年總耗水量/m3
1	吊扇	6	34	420	4.2	0	0	1050	0
2	環保空調	2	31	110	11	25	250	2750	62.5
3	5匹空調	1	31	4000	40	0	0	10000	0

從表2可以看出，從能耗來說，吊扇最有優勢，環保空調將近為其3倍，空調系統更是接近吊扇的10倍電耗，但結合前面應用效果分析，安裝吊扇幾乎完全起不到降溫效果形同虛設，因而從全局來分析，環保空調是教室工程應用的理想選擇。

4、結語

本文以某學校實際工程為例，從設計計算、施工安裝到運行測試，較詳細地介紹了節能環保空調在學校的工程應用，通過工程應用中的實測數據與效果分析，證明了節能環保空調在學校場合應用的可行性與高效性。

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