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为什么新加坡和香港的空调这么冷?

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发表于 2018-12-9 22:49:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
为什么新加坡和香港的空调这么冷?
            
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 楼主| 发表于 2018-12-9 22:49:00 | 显示全部楼层
新加坡南洋理工大学某堆满了空调的实验室研究生的处女答献上。诸位前辈已经回答了很多,我就用一个计算演示一下原理,以便外行人士理解,也作为我对进入暖通空调领域学习的一个小结。请诸位指教。
            
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 楼主| 发表于 2018-12-9 22:49:00 | 显示全部楼层
先上结论再做演示:新加坡空调冷不是因为建筑规定不许reheat造成的。维持换气率或者除湿一般不需要再加热,制冷保证的情况下一般换气率和除湿都能保证。
            
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 楼主| 发表于 2018-12-9 22:49:00 | 显示全部楼层
空调就是空气调节,air conditioning。理论上,空气内所有属性都要调节:温度,湿度(水含量),CO2含量,氧气含量,以及甲醛,PM2.5,微生物等都应该控制在健康舒适的范围内。出于成本考虑,目前商业建筑(commercial building)用暖通空调系统(Heating, Ventilation, Air Conditioning)主要针对温度和湿度进行调节,并通过吸入一定量的新风(outdoor air)置换室内的空气以尽量维持CO2,氧气以及其他有害气体的量不至于太高。可惜大气质量逐年下降,人的要求越来越高,以后可能“新风”也都不“新”了。
            
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 楼主| 发表于 2018-12-9 22:49:00 | 显示全部楼层
空调系统的设计要根据当地气候条件来定。我简单查了一下新加坡年均气温24.7-31.5度。湿度差不多70%-100%。理想的室内环境是25度50%相对湿度,所以新加坡的空调主要目的是降温除湿。如果在高纬度地区,气温低,干燥,空调的设计就以供暖和加湿为主。
            
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 楼主| 发表于 2018-12-9 22:50:00 | 显示全部楼层
空调系统经过多年发展有很多类型
,   提到的是VAV系统,   提到了FCU风机盘管系统,我们实验室有做ACB主动式冷梁等。目前新加坡大部分建筑都是可变风量系统(variable air volume, VAV),结构如图,为避免版权纠纷自己画了一下,没啥审美大家包容一下:
            
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 楼主| 发表于 2018-12-9 22:50:00 | 显示全部楼层
左下是提供冷水的制冷机组,上方是AHU,有送风和回风两条路,空气在AHU中处理好后通过巨大的管道送往各个房间,再从各个房间收集回风返回AHU。回风一部分抛弃(因为吸进多少Outdoor Air就要排除多少Exhaust Air否则压力就越来越高了)一部分与新风混合。这么做的初衷是为了节能。混合后的混风经过冷水盘管被冷却下来,同时有水结露排出,剩下的就是低温的100%湿度饱和空气。这些空气可以直接送往末端与室内空气混合,因为一经混合温度上来了相对湿度就会下去。
            
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 楼主| 发表于 2018-12-9 22:50:00 | 显示全部楼层
为了维持室内换气率(air change per hour, ACH), 送往室内的冷空气的量是有下限的。但是事实上除了换气率方面的考虑,移除室内额外产生的热(墙和窗户会传热,光照以及人的活动都会导致升温,我们称之为冷负荷(sensible load))和湿(主要是人和水槽,我们称之为湿负荷(latent load))都会对送风量有一个下限要求。这些需求是会随建筑用途大幅改变的,正经计算时要考虑人的密度,建筑朝向,用电设备等
            
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 楼主| 发表于 2018-12-9 22:50:00 | 显示全部楼层
换气温度湿度这三者要取最大的一个作为实际送风量。一般的结果是ACH的要求最低,湿负荷其次,冷负荷最高。所以大部分的时候只要满足了制冷,换气和除湿的要求都基本能满足。reheat很少会开。不过ACH的风量要求是新风,因此实际的AHU会用一些回风补足风量差,使得加起来的总风量满足sensible和latent load。
            
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 楼主| 发表于 2018-12-9 22:51:00 | 显示全部楼层
背景介绍完,演示一下实际空调计算过程,假设:
200平米的办公室,高度3.5m,40个人在里面办公。
            
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