恒温恒湿空调设计

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恒温恒湿空调房间的设计

恒温恒湿室是指在室内要维持某一基准温湿度，而又允许温湿度有一定波动范围的空气

环境，例如计量室、光栅刻线室、精密仪器制造和装配车间等。前两者都为小房间，空调

精度(这里主要指温度)要求高；后两者为较大的生产车间，精度要求较低。

恒温恒湿室除了对温度提出较为严格的要求外，一般对空气的湿度、洁净度、设备的消

声防振等也有一定程度的要求。

1．室内温湿度条件

室内温湿度条件是指温湿度基数和相应的温湿度精度。空调基数和精度主要由工艺生产要

求确定。下表所示为几种恒温恒湿室要求的参数。

在确定室内参数时，针对不同工艺要求，还应考虑如下因素：

1)在精密机械加工和计量等场合，为了防止因热膨胀而引起的误差，必须使工件保持一

定的温度。工件温度的允许波动幅度应根据加工精度决定。例如，在恒温室里对一根长

500mm的标准尺刻线，工艺允许线间公差为2um，其中lum为尺温变化所引起的形变误差，

另1um为加工与量测误差。1um折合尺温变化量 ＝0.2C[a为尺线膨胀系数，取10／um

／(m·K)；l为尺长，m]，故工件温度变化需在： 以内。但由于工件测量仪器等都有一定的

热惰性，空气温度的波动传人工件后，就要衰减。在设计恒温系统时，一般总是以恒定环

境空气温度为依据，故相应的环境温度精度可比工件允许的温度精度低一些。因此，在确

定恒温室参数和选择自动控制时，必须考虑工件、围护结构、空气处理设备和自控系统之

间的动态特性。

2)由于工件或测试设备都有热容量，且其热容量大小不一，有热容量小的物体，也有象

机械设备等热容量特别大的物体。它们与室温变化速度并不相同，下图示出一测长仪的表

面温度与内部温度随室温变化的滞后情况。如果测试精度要求较高，为了减少因仪器变形

而产生的误差，就需要全年保持室温恒定，而不能采取间歇空调的办法。

3)一般机械加工时，对湿度的要求不严格，但为 了防止生锈、腐蚀、不发生结露等，

相对湿度不应过高。纺织工业对相对湿度要求较高，因为纤维保持恰当的湿度可减少断头，

避免产生静电，提高加工质量。

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2．恒温恒湿室的建筑处理

为了尽量减少外界气候条件的干扰，恒温恒湿室 在建筑处理方面必须做一些特殊考虑。

这不仅有利于保证一定的恒温精度，而且对空调设备投资和运行费用方面也有着重要的经

济意义。

1)围护结构在满足一定的传热系数X的前提下，在选用材料时要考虑一定的热惰性，以

抵抗外界不稳定热流的影响。恒温精度要求高时，应采用热情性较大的重型围护结构。此

外，围护结构的防潮隔汽措施也极为重要，否则由于内外水蒸气分压差产生的水汽渗

透难以控制。

2)在高精度恒温恒湿室的外围，最好有低精度的恒温室作为其外室或套间。这样，就能

使高精度恒温恒湿室不受外界气候变化的影响，减少室内温湿度波动范围，因而使控制系

统的工作比较稳定，易于保证精度要求。此外也可做成如图所示的回风夹层，利用恒温恒

湿室本身回风包围恒温恒湿室，以减少外界不稳定热源的影响。

3)恒温恒湿室不论有无套间，应尽可能布置在建筑物的北面和底层，不宜有朝东或朝西

的外墙及门窗，以减少太阳辐射热的影响。恒温精度为土(0.1—0.2) 0C时，不宜有外墙。

此外，为了减少室外气象条件剧烈变化的影响，有时将高精度恒温恒湿室布置在地下室

中，这样还可以减少负荷，节省空调投资和运行费用，而且对于提高 温恒湿室的热稳定性

也是有利的。但是，这种布置会增加土建费用，特别是在地下水位较高的地区，由于防水

困难，往往不采用这种方案。

4)高精度恒温恒湿室最好不开窗。如果因采光、卫生或建筑处理上的需要而不得不开窗

时，则外窗应该开在太阳辐射热最弱的北墙，而且应用双层密封窗。 恒温精度为土

(0．1—0．2)℃时，不应有外窗。高精度恒温恒湿室的门，必须做成内填保温材料的密封门，

而且在外门处应设门斗。恒温精度为士(0．1～0．2)

气通过门、窗渗入室内，室内空气需要保持正压。

3．换气次数和控制精度

为了满足室内温湿度精度的要求，恒温恒湿室的换气次数要比一般空调房间大得多。因

为增加送风温差，减少换气次数，将使室温波动较大，温湿度分布不均匀，故在高精度恒

温恒湿室，常使用再热，以减少送 风温差，增加换气次数。但如果换气次数过大，势必导 0C时，严禁有外门。为了防止室外空

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致设备容量和运行费用的增加。根据工程经验：土2C的恒温室，换气次数约10次／h；

土10C时10～15次／h；土0.5C时>15次／h为宜。当由室内负荷计算出的风量小于上

述换气次数时，则可以增加循环风量，即采用两次回风方式。

4．气流组织

为了使室内气流能均匀分布，在高精度恒温恒湿

室内设计气流组织，应考虑以下几个原则：

1)合理地组织气流流程，充分发挥送风气流的冷却或加热作用。

2)建立一个稳定均匀的温度场，以保证在气流到达工作区时，其平均温度与工作区的温

度差不超过允许的温度波动值。

3)根据室内工作人员的卫生要求，在气流到达工作区时，其流动速度在0．25m／s左

右。

对于热源分布很不均匀，或房间比较高大时，如果采用一个统一的空气参数，同时又均

匀地分配风量，就会在室内产生相差悬殊的温度场，将影响恒温精度。这时，如工艺允许，

应尽量将发热量较大的设备部件，移至恒温恒湿室外面或套间里；或者采用分区空调，对

不同区域根据其负荷情况或工艺要求，采取不同的送风参数和送风量。

5．空气处理系统与控制

(1)一般空调方式．下表列出了常用的恒温恒湿空气处理方式，可以采用直接膨胀式恒温

恒湿机组、淋水式空气处理和表面冷却器无露点温度控制等方式。大多采用固定露点和再

热控制系统。

(2)新风冷却除湿后混合方式 由于恒温恒湿房间以显热负荷为主，可由新风负担系统的

全部湿负荷，再与回风混合，可取消再热过程，对于换气次数较大的恒温车间经济性特别

显著。

6．实例

(1)设计条件 某工程房间尺寸为14mXl4mX2．6m，位于建筑物的中间层(西南向)，顶000

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