汽车发动机实验室暖通设1_实验室暖通
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汽车发动机实验室暖通设计（下）
李鹏
(机械工业部汽车工业天津规划设计研究院,天津300030)【摘要】以某发动机实验室为例，介绍了发动机实验室室内得热量和空调送风量的计算以及空调、通风系统的构成和特点。
【关键词】发动机散热量;空调设计;节能运行空调系统设计
5.1 夏季工况
针对发动机实验室面积小、发热量大的特点，采用机器露点送风方式，以减少空调送风量。这样,可以减少通风管道所需面积，既便于管道布置又能减少风机能耗和设备投资。本设计空调系统为一次回风系统，新风比为30%。夏季一次回风空气处理过程的焓-湿图（见图1）。
根据焓-湿图，按消除余热计算空调送风量： G=Q/(iN-iS)=87.5/(55.9-46.7)=9.51kg/s=28000m3/h 夏季空调耗冷量： Ql=G(iM-iS)=9.51×(64.9-33.24)=173.2kW 5.2 冬季工况
冬季室内设计温度为20℃，除最外侧的一间实验室有一面外墙，其余的实验室无外墙，并且，冬季当地气温大部分时间都在0℃以上，所以冬季通过围护结构损失的热量很小。而发动机、实验设备等的散热量远大于围护结构的失热量，冬季实验室在运行时，空调系统直接取室外新风送入室内以满足发动机运行需要并带走室内余热量。
5.3 工况转换
针对发动机实验室全年均为热负荷以及当地的气候特点，本项目有冬、夏两种运行工况。通过焓-湿图分析可知，当室外新风焓值iw 低于室内空气焓值in 时，空调以全新风运行更节能，送风品质也更好。但当室内、外空气焓差相差不大时，使用全新风运行会导致系统风量过大、设备投资增加、运行费用提高，这显然不经济，所以确定合适的工况点是十分必要的。由于焓值测量元件价格高，本设计以室外新风温度作为工况转换点确定依据。当地全年平均相对湿度为75%，从焓-湿图中查得，对应于此相对湿度与室内有适量焓差的室外新风温度为10℃。当室外温度高于10℃时为夏季工况，此工况为定风量变水量运行，空调机组回风管中的温度传感器传递室内温度信号至温度控制器，温度控制器调整空调机组电动两通水阀开度以控制室温。冬季工况通过调节新风、回风比例及排风量使室温达到工艺要求。
5.4 气流组织
发动机实验室有上送上回和上送地坑内下回两种常用的气流组织方式。上送上回布置方式的优点是形式简单，不影响室内工艺设备布置，占用室内空间较少。缺点是部分气流会在送回风口之间发生短路，影响冷却效果。上送地坑内下回布置能充分发挥送风的冷却作用，均匀消除室内热量，并能更有效地排除有害物。此种布置方式在地坑内需要较大的空间，同时可能影响室内天车的布置和运行。本设计采用上送上回布置方式。排风、排尾气系统设计
6.1 排尾气系统
汽车尾气排放温度一般为600~700℃, 高温尾气不能直接由风机排放到室外，必须与室内空气混合冷却后再排至室外。为了保证排尾气风机能都长期安全稳定地运行,建议混合后的排风温度不应高于120℃，且风机宜选用耐高温风机。本工程采用轴流风机，风量4 000m3/h。各间实验室排尾气支管出屋面后集中到总管处一起排放，排放高度为25m。
6.2 排风系统
台架试验室及整车耐久试验室有害物为发动机尾气泄漏产生，主要有害物成分有CO、NOx、HC 等。发动机尾气中主要有害物浓度见表3。
为了保证实验室能够满足《工业企业设计卫生标准》要求，需要进行全室通风换气。本工程在2 楼设备间设置1 台轴流风机作为排风系统，排风量为5 000m3/h，室内排风量由空调新风补充。冬季采用全新风运行，送风量、排风量均为9000m3/h。具体参见实验室空调通风系统原理图（见图2）。
图2 空调通风系统原理图总结及改进
汽车发动机实验室根据实验目的的不同，对空调、通风的要求有所差别，但也有许多共同的特点，现列举如下：
1）发动机实验室通常面积较小，而暖通以及其他专业的系统比较复杂，所以在方案设计阶段应预留设备布置面积，一般可将实验室及控制间屋顶作为设备机房。
2）通常发动机实验室夏季空调的目的主要是降温，当控制精度要求不高时，可以尽量加大送风温差，减小系统送风量，以达到降低设备投资和运行能耗等目标。
3）由于实验室的空调冷负荷很大，在制冷机选型时应考虑实验室的同时使用系数，避免机组选型过大造成浪费。
4）本工程排尾气风机采用的是轴流风机，运行一段时间后发现有个别风机的电机发生故障。经分析认为是混风不均匀排风温度过高造成，后改用电机外置的风机箱运行，效果良好。
5）为保证实验人员的身体健康，要求控制间内噪音低于70dB。为此，空调、通风设备应选用低噪音设备，风管内风速不宜过大并采用消声弯头，同时，注意发动机实验室设备孔洞的封堵。
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