湿帘-设计指南

湿帘降温是一种经济有效的空气调节办法，它的设计参数目前通常都是由所属行业给出，如大棚温室给出需用通风量／平方米，畜禽养殖给出需用通风量／千克活重等。

一、湿帘降温过程分析

  湿帘降温是外界高温空气穿过浸水湿帘，增湿降温，形成冷风；冷风通过受控房间，将房间余热吸收，而后排出室外的过程。显然，该过程是由两段构成的，前段是冷风形成，后段是冷风在房间里的热交换，表现于焓湿图上(见下图)，即A-C-N线。关于冷风的形成，图中A-C段，相关教材和厂商资料中已有不少分析，在此就不做过多的介绍了；现仅看冷风进入房间后部分：冷风自进入房间始到离开房间止，热同时交换完毕，全部的冷风吸收了房间全部的余热(因地面传热比例很小，不考虑)。系统到达平衡后，房间减掉的热势必等于冷风增加的热(常规空调基本是用回风，新风量很小，一般≤20%，它的热交换是混合式)。冷风吸收房间余热后状态发生改变，由进入时的C态变为离开时的N态，测定并计算两态的差便可知道房间换掉的热。由焓湿图看出，过程CN＝过程CM+过程MN。过程CM是等湿加热(显热增加含湿不变)，过程MN是等烙增湿(含湿增加，总焓不变)，故冷风增加的热等于CM段增加的显热，用公式表示：

    Q＝c.p.L△tmc

    式中

    Q-冷风增热量即房间冷负荷(Kc／h)

    L-冷风量(m³/h)

    c-空气比热0.24(Kc／Kg℃)

    P-空气质量1.2(Kg／m³)

    △tmc-冷风在房间里等湿加热的温升(℃)

    于是风量

    L＝Q／c.p.△tmc

    因实践中注意的是冷风实际温升，故用实际温升△t表示：

    L＝Q／c.p(△t+δ)

    式中

    △t-冷风离开房间时的实际温升(℃)

    δ-等湿加热与实际温升之差(℃)

    一般情况下，可用此式进行湿帘降温需用风量的计算。

    关于式中参量Q、△t、δ的给定：

1. 冷负荷Q

  房间内冷负荷来自多方面：太阳辐射，建筑维护结构传热、漏风带热，房间内动物、人、设备、照明产生的热等。冷负荷的计算可查找有关暖通空调设计资料，但应用中是很繁杂的，我们推荐下面经验数据参考(见表一)。

2. 冷风温升△t

  在冷负荷一定的情况下，冷风量L与冷风温升丛成反比，△t设定的高则冷风量L低。它又与通风方式、使用对象、房间大小、长宽方向、空间布置、空气质量、断面风速、温度场均匀性、设备投资等因素相关，使用中必须全面考虑，酌情给定，其取值趋向见表二。

  根据我国相关建筑设施的多数情况，建议冷风温升丛在如下范围内选取：  负压控温 2.5-3.5℃ 正压控温 5-7℃

3. 等湿加热与实际温升之差6

  由焓湿图看出，6实际是由于湿帘风在室内进一步吸湿降低的温度，因为房间的加湿远远小于湿帘加湿(畜禽舍一般≤5%，温室一般≤10%)，故δ是一个很小的数，实践中可根据室内干湿程度在0.5℃左右选取(如房间很于是负数)。应该注意到，房间里的湿度使温升产生负反馈，温升使空气相对湿度下降(温升3℃，相对湿度降低10%)，蒸发加强(特别在房间后段)，而吸湿使温度又降下来了，这对总控温目标是有利的，房间太干没有这种关系。

    根据上述参数，对于一个系统一般都可以计算出湿帘降温所需的风量，但要注意，这里仅是依据了热力学的原则。对于不同的应用对象，还应用其具体的环境条件与特殊要求进行校验。但根据我们的大量实践，特别在农牧业方面的经验证明，在我国目前情况下，以上算法是有通用性并且是足够正确的。

    二、风机的选择(负压纵向通风)

1. 风机种类

  以负压纵向通风方式工作，湿帘通常安装在风机负压侧，并成为风机的主要负载，其阻力一般不超过20帕斯卡。湿帘降温的效果是完全取决于通风量的，通风量大降温大。故应该选择轴流式低风压大流量通风机。工业用通风机风压高、功耗大不适用，选离心风机更是错误的。

2. 风量参数

  对风机厂商提供的风机风量参数，必须注意到其对应的静压，因为同一台风机在不同静压下工作时风量不同，即负载不同风量不同。不能以0风压对应的风量计算。

3. 数台风机联合工作问题

  因总风量大或为满足不同季节的风量调节要求，常会遇到数台风机联合工作的问题(并联)，甚至大小风机搭配。此时须注意：数台风机联合工作的总风量小于各台风机单独工作的风量之和。这是因为风机并联时彼此成了负载，风压提高风量下降所致。故并联设计中应采用较高静压下的风量计算，或将单台运行风量减小10～15%。可以看出，用一台大风机比用数台小风机更节省。大小风机搭配时应尽量使风压一致或接近。

4. 百叶窗问题

  风机的百叶窗必须完好，否则安装在一起会引起风短路，降低房间实际的风量。这不仅是购买风机时应注意的问题，更主要是今后多年使用中的问题。

三、湿帘的选择与计算

1. 湿帘选择

  现在应用最多的是已标准化生产的纸质湿帘，选择时应充分注意其质量标准：湿挺度、吸水性、几何稳定性、抗老化能力、使用寿命等。房屋降温常用的为蜂窝眼，楞高6毫米以上、楞线交角45～60度、厚度10～宜远距离输送，应就近安装。普遍安装形式有屋顶式、侧壁式和管道输气式。屋顶式为冷风机在屋顶均布，散流器送风，必须是平顶；侧壁式为喷口送风，作业区多在回流段；管道输气是为了解决房间的长向问题，管上开孔，吹向两侧；管道有刚性、柔性做法之分，柔性用塑料薄膜制造，可降低造价，但吹鼓它会损失一些风压。上述所有形式均应坚持"向室内供风在上，向室外排气在下"的原则。排风口一般为多个，设定排风口位置要考虑到房间的气流疏导，避免死角。必要时可增装排风扇。

表1　单位冷负荷Q经验值（华北地区）

 2. 湿帘面积计算

    一定的通风量必须对应一定的湿帘面积，面积大投资大，易造成浪费；面积过小会造成通风阻力太大，风量减小，影响降温效果，严重者还会造成风机超载和烧毁电机，即湿帘面积必须与风机风量匹配。因湿帘阻力与过帘风速的平方成正比，所以湿帘面积通常通过过帘风速给以限定，经济有效的限定是：10厘米厚湿帘为1～1.5m／s，厚度增大阻力加大，风速应稍减。湿帘面积计算公式为：

    S＝L／3600V帘

    式中：

    S-湿帘计算面积(m²)

    L-湿帘通风量 (m³／h)

    V帘-过帘风速(1～1.5m/s)

    计算后，选择标准高宽的湿帘，将面积整定。

    显然，有人为了迁就原有窗洞，面积不够时只想靠增加湿帘厚度保证降温是不可能的。

    四、关于正压通风降温问题

    对一个系统实施降温，应首先考虑负压方式。负压确有困难、不行或不好时(如房间中有隔断或为开放式、半开放式房舍)，则可考虑正压降温。有些房间设备有正压工艺要求(如孵化机)；有些房间需要高保洁，这些都只能用正压，不能用负压。正压控温的房间以高吊顶、方形居多。

表二　冷风温度升△t取值趋向

 正压控温的房间多以正规生产的"冷风机"作供风设备，冷风机是将湿帘和风机组合在一个箱体里，并配以供水系统、百叶窗等附件。正压控温风机除了要克服湿帘阻力，还要担负向房间输气的风阻、维持房间一定静压，所以应有比一般负压降温风机更高的全压(现冷风机全压多在100帕斯卡以上)。

    1. 供风形式

    湿帘风机冷风较空调压缩机冷风工况高得多，不宜远距离输送，应就近安装。普遍安装形式有屋顶式、侧壁式和管道输气式。屋顶式为冷风机在屋顶均布，散流器送风，必须是平顶；侧壁式为喷口送风，作业区多在回流段；管道输气是为了解决房间的长向问题，管上开孔，吹向两侧；管道有刚性、柔性做法之分，柔性用塑料薄膜制造，可降低造价，但吹鼓它会损失一些风压。上述所有形式均应坚持"向室内供风在上，向室外排气在下"的原则。排风口一般为多个，设定排风口位置要考虑到房间的气流疏导，避免死角。必要时可增装排风扇。

    2. 关于最小排风口

    无排风扇的湿帘冷风正压控温房间，必须考虑排风口最小面积，排风口过小会形成大的阻力，减低通风量，影响降温并增加过大的湿度。排风口最小面积应按风以2.5～3m／s的速度逸出计算。

    五、综合举例

    1. 某一面坡日光大棚，宽7米，长犯米，遮荫率75%，棚内温升3℃，试设计湿帘降温方案?

    大棚冷负荷：

    Q＝774×透光率×大棚面积

    ＝774×(1-75%)×7×50＝67725(Kc／h)

    需冷风量：

    L＝Q／c.p(△t+δ)

    =67725／0.24×1.2(3+1)＝58789(Kc／h)

    选低风压大流量风机两台：

    L40000+L18000＝L58000(m³／h．静压35pa)

    选厚10厘米湿帘，按过帘风速V帘＝1.4(m/s)计算湿帘面积：

    S＝58000／1.4×3600＝11.5(m²)

    整定为高：

    1.5×8＝12(m²)

    安装方式：风机湿帘于50米两端相对安装，湿帘1.5×2(m²)装在山墙上，1.5×6(m²)装在北墙靠近1.5×2(m²)湿帘墙的一边(或将6米分成两段拉开一定距离安装)。

    2. 某连栋温室长66米，宽45米，总遮荫率75%，室内温升3℃，试设计湿帘降温方案?

    温室冷负荷：

    Q＝774×透光率×温室面积

    ＝774×(1-75%)×66×45＝574695(Kc／h)

    需冷风量：

    L＝Q／c.p(△t+δ)

    ＝574695／0.24×1.2(3+1)＝471742(m³/h)

　　选风机：

　　L40000×12台=480000（m³/h.静压35pa）

　　湿帘按惯例，总长为温室长，高选1.5米，厚10厘米，则：

　　S=1.5×66=99(m²)

　　校验过帘风速：

　　V帘=480000/99×3600=1.35≤1.5(m/s) #湿帘校验通过。