1、江苏大学内燃机实验室低温送风设计探讨摘要： 本文根据江苏大学内燃机实验室低温送风设计介绍，探讨低温送风系统的冷源，末端设备及系统配件特殊要求，分析了低温送风空气处理过程，介绍了准大气状态的控制方法。 关键词： 准大气状态 低温送风 大温差 系统自控1、工程概况江苏大学内燃机实验楼地上二层，地下一层，建筑面积 1800m2，实验室要求建设为江苏省中小功率内燃机工程研究中心实验室。实验楼一层设有测功间、转鼓间、控制室等实验用房间，地下一层为台架弹性基础，地上二层内均为通风空调设备用房，内设与一层实验室对应的通风机及空气处理设备。2、设计参数2.1、本工程按照业主提供的相关设计条件及要求，业主提出转
2、鼓间及 5#、6#台架间设置空调系统，其中 5#、6#台架间要求模拟标准大气状态人工环境设计，相关实验数据如下：测功间 测功器 功率 最大排气量 最大转速（r/min）5台架 AFA335KW 335KW 6.0L 50006台架 电涡流 110KW 110KW 2.0L 6000转鼓间 D150P 水力 150KW 2.5L 40002.2、室内设计参数根据业主提出的准大气环境，同时兼顾到内燃机实验室在测功过程中密闭房间内被测发动机所消耗标准空气量，室内设计参数见下表：房间 温度(C) 相对湿度(%) 压力(Kpa) 新风量(m 3/h)5#台架 252 308 1001.5 17506#台
3、架 252 308 1001.5 1000转鼓间 252 605从上表可以看出，实验室所要求的人工环境为恒温、恒湿、恒压及恒定的新风量，特别是低湿度环境对空调系统提出了较高的要求。3、设计计算5#、6#台架间为准大气恒温、恒湿、恒压环境在负荷计算及空气处理计算中须进行仔细计算，使设备选型能满足室内设计参数要求，因 5#、6#台架间实际面积 60m2、48m 2，净高 5.5m，其空调冷负荷主要由内燃机发热量构成，围护结构及灯光负荷占房间冷负荷比例很小，无人员冷负荷。3.1、内燃机发热量计算(计算公式来源于实验室提供的相关资料)3.1.1、转鼓间110*87%=95700W 3.1.2、台架间(
4、AFA335KW 测功器)335*87%=291450 W3.1.3、6#台架间(电涡流 110KW 测功器)110*87%=95700W3.2、内燃机消耗标准空气量计算(计算公式来源于实验室提供的相关资料)3.2.1 5#台架间G=(120*VH*)/(i*1000)=(120*6*5000)/(4*1000)=900m 3/h3.2.2 6#台架间G=(120*VH*)/(i*1000)=(120*2*6000)/(4*1000)=360m 3/h3.3、空气处理计算3.3.1、5#台架间空气处理计算及其焓湿图 3.3.2、6#台架间空气处理计算及其焓湿图 4、系统介绍从空气处理过程看，采
5、用机器露点送风，其送风温度 8.6。若采用常温空调工况处理则无法满足小空间内的大负荷需求，在常规送风温差条件下，如果满足房间的冷负荷所需送风量达到 60 多次的换气次数，这显然送风量太大，要解决这个问题，在系统选择上应采用大温差低温送风系统才能满足室内设计参数的要求。大温差低温送风系统降温去湿效果好，除湿量很大，使房间内相对湿度接近 30%。4.1、空调冷热源空调冷热源采用 40ST160AHD 空气源热泵冷热水机组，标况制冷量 398.4KW，制热量 478KW。机组供回水温度为 414，冬季供回水温度 5040，机组配 40KW 辅助电加热器。由于机组处于非标准工况下运行，而且机组供水温度
6、很低，供水温度已处于临界状态，经过与设备制造商的交流，认为要实现这一工况，应对蒸发器及机组的控制系统进行非标设计，设备制造能够满足设计要求。4.2、空调末端设备本工程由于大温差的需要以及空调机房的现场条件的限制，空调箱的设计也采用非标产品，空调箱表冷器均采用 10 排管表冷器。其技术参数见下表：系 统 AHU-01-AB AHU-02 AHU-03空调箱型号 ZK30W ZK25W ZK15W送风量 m3/h 25500 22000 13600风机全压 pa 800 750 750机外余压 pa 350 300 300风机型号/台数 11-62-4.53 11-61-4.53 11-61-4.
7、53电机功率 KW/极数 P 4KW/6P3 3KW/6P3 3KW/6P3型号、规格 W481082700-SF W421082700-SF W421082700-HF入口、出口管径 DN65 DN65 DN65 DN65 DN50 DN50全冷量 KW 174 151 930空气入口 DB/WB 25.5/15.4 25.5/15.4 25.5/15.4空气出口 DB/WB 7/6.7 7/6.7 7/6.7水量 L/min 250 220 140水阻力 KPa 19.3 19.5 38.0冷却盘管水入口/出口温度 4/14 4/14 4/14排水管口径 DN40 DN40 DN40空气过
8、滤器（初效）20t 无纺布5005003020t 无纺布5005003020t 无纺布500500204.3、新风及排风系统为了满足内燃机实验室内被测试发动机的标准空气量的需要及室内恒压的要求，实验室设独立的新风排风系统，新风及排风系统通过全热交换器进行冷热量交换，新风交换后与室内回风混合进入空调箱处理后送入室内。室内新风量恒定，室内压力的控制通过调节排风管电动调节阀开启度控制排风量以维持室内压力恒定。4.4、管材及附件 冷冻水管与冷凝水管均采用闭孔橡塑海绵(难燃 B1 级)， 保温厚度为 40mm，当 DN40时，,保温厚度为 30mm，冷凝水管保温厚度为 15mm。 所有风管均采用 MPP
9、 复合风管制作,用于空调及转鼓间模拟送风的风管其内夹保温厚度为 30mm， 用于新风取风的风管为非保温管。送回风口均采用木质风口，表面刷防火漆。5、自动控制内燃机实验室的准大气恒温、恒湿、恒压及恒定新风量的实现仅仅设备本身的运行还远远不够，在室内参数的实现及精度的控制上还应当配备完善的自动控制系统，才能实现空调系统的动态控制，创造一个稳定可靠的人工环境。本工程采用集散型（DDC）控制方法，下位机（现场 DDC）分组控制冷热源及空调箱和相关风阀水阀的动作，所有下位机的工作状态及现场状态均纳入上位机（PC）的管理之中，这台上位机安装有系统运行管理及控制软件，运行管理控制软件及 DDC 均采用美国奥
10、莱斯产品，汉化界面，操作方便。本系统的数据采集及分析控制除常规设置外还具有以下特点：5.1、空调箱的软启动功能由于空调系统的送风温度低于室内露点温度，加之实验室墙面及顶面均设计有金属微孔板消声措施，为了防止空调系统启动时的温度骤降引起结露，空调箱的送风机采取变频送风，使室内温度缓慢下降，实现软启动。5.2、绝对压力的控制由于准大气环境要求室内压力为 1001.5KPa,要求室内恒定压力，控制系统采用压力传感器将室内压力信号传送到 DDC3，实现压力的稳定。5.3、恒定新风量的控制及排风系统的平衡根据实验室提供的相关资料，被测发动机最大计算耗空气量为 900m3/h，考虑到室内密闭性及系统的漏风
11、等因素，设计最大新风量为 1750 m3/h。但实际实验过程中，发动机的耗空气量是动态变化的，这会引起室内压力的波动，而室内压力要求恒定，为同时实现这两个目标，新风及排风支管上设电动调节阀平衡室内空气，其动作指令来自 DDC2。5.4、辅助除湿系统辅助除湿系统设一台转轮除湿机, 其运行指令来自 DDC3，除湿机用于高湿季节辅助除湿。6、结论大温差低温送风系统能满足江苏大学内燃机实验室小空间、大负荷、低湿度的环境要求。系统对空调设备制造及空调自动控制提出了高的要求，对空调系统的设计本身同样提出了更高的要求，只有对系统的技术要求及运行特点要有深入的了解，才能有针对性、可行性的设计好大温差低温送风系统。
