(9)空气线图及其应用

中正高工冷凍空調科講義空氣線圖及其應用一.空氣線圖之結構：1.乾球溫度(DB) 單位：℃或℉2.濕球溫度(WB) 單位：℃或℉3.相對濕度(RH) 單位：%4.露點溫度(DP) 單位：℃或℉5.飽和線在飽和曲線上之空氣性質狀態為DB=WB=DP6.焓(H) 單位：kcal/kg或BTU/lb或KJ/kg7.比容積(v) 單位：m3/kg或ft3/lb8.比濕度(ω) 單位：kg/kg或Gr/lb或g/kg。

在英制單位中1Grains=1/7000lb9.顯熱比(SHF) 顯熱比稱顯熱係數或顯熱因數(Sensible Heat Factor)，以SHF簡稱。

其定義為空氣顯熱(SH)總熱(TH)的比值，總熱包含顯熱與潛熱(LH)，以式表示為：SHF=SH/TH=SH/(SH+LH)m10.焓的減少修正數(Minus Enthalpy Deviation) 在一般應用上，為方便起見，通常把等濕球溫度線與等延伸至飽和狀態所讀出的焓，視為飽和狀態之等焓線，但實際上並不等於空氣狀態的實際焓值，其間存有一偏差量，即利用此線做為焓的減少修正數。

11.焓的增加修正數(Plus Enthalpy Deviation) 對於較低乾、濕球溫度的空氣狀態而言，由等濕球溫度線延伸所查得的飽和狀態焓值，需加上焓的增加修正數值，才是該狀態之實際空氣的焓值。

12.O為準原點：又稱參考點，其位置依用單位之不同而變；在公制空氣線圖上之位置為25℃DB及50%RH；在英制空氣線圖上為80℉DB及50%RH；在SI制空氣線圖上為24℃DB及50%RH。

二.空氣線圖之八種應用變化空氣經過不同的空氣調節設備處理之後，其狀態之變化過程，在空氣線圖上可分成八種A：為純減熱過程B：為蒸發性冷卻過程C：為純加濕過程D：為加熱加濕過程E：為加熱過程F：為化學除濕過程G：為純減濕過程H：為減熱減濕過程(一).純減熱過程：空氣經冷卻盤管時，僅顯熱被吸收，並無水份被凝結。

(二).蒸發性冷卻過程：空氣經水簾或將水噴入空氣中，由於水會吸收部份顯熱，大部份顯熱由冷卻盤管冷卻，同時水使空氣中含水量增加。

(三).純加濕過程：空氣經過水加濕和加熱盤。

(四).加熱加濕過程：空氣經過熱水蒸汽時。

(五).純加熱過程：空氣經加熱盤管。

(六).化學減濕過程：空氣經化學除濕劑吸收水份，降低含水份即除濕後，由於空氣中水蒸汽變成水，產生放熱現象。

(七).純減濕過程：當空氣經過冷卻盤管及加熱盤管時。

(八).減熱減濕過程：空氣經冷卻盤管。

三.空氣線圖之基本用法(一).顯熱因數(SHF)：(二).室內顯熱因數(RSHF)：室內顯熱因數(Room Sensible Heat Factor)以RSHF簡稱，其定義為室內顯熱量與室內總熱量之比值。

RSHE=RSH/(RSH+RLH)=RSH/(RTH)RSH：室內顯熱量RLH：室內潛熱量RTH：室內總熱量RSHF線之求法有兩種方式：1.己知：A為室內設計條件狀態點，B為送風條件狀態點，則AB兩狀態點之連線，即RSHF線，或稱室內負載比線。

2.已知：A為室內設計條件狀態點，C為室內顯熱因數SHF值，則先連結SHF與準原點O之連線OC，再由A作OC線之平行線AB，則AB線即為RSHF線。

(三).總顯熱因數(GSHF)：總顯熱因數(Grand Sensible Heat Factor)以GSHF簡稱，其定義為總顯熱量與總熱量之比值，即總顯熱為室內顯熱負荷與外氣顯熱負荷之總和，又稱為設備能力的顯熱比(Apparatus Sensible Heat Ratio)，以ASHR簡稱。

GSHF=GSH/(GLH+GSH)=GSH/GTH=(RSH+OASH)/(RTH+OATH)OASH：外氣顯熱量OATH：外氣總熱量GSHF線之求法，與RSHF一樣有兩種方法，惟A點非室內設計條件狀態點，而是室內回風條件狀態點RA點與外氣條件狀態點OA點，兩狀態點混合點後之條件狀態點MA點，此點即為進入冷卻盤管之條件狀態點。

另一方法與RSHF之求法相同。

(四).有效顯熱因數(ESHF)：有效顯熱因數(Effective Sensible Heat Factor)以ESHF簡稱，其定義為有效室內顯熱量與有效室內總熱量之比值。

當我們引入新鮮外氣時，有部分之外氣量並不流經空調設備處理，我們稱這些外氣為旁路外氣，其與進入室內總送風量之比值，稱為旁路係數(Bypass Factor)，簡稱BF。

有效室內總熱量為室內總熱量與外氣旁通總熱量之和。

ESHF=ERSH/(ERSH+ERLH)=ERSH/ERTHERSH=RSH+OASH*BFERLH=RLH+OALH*BFERTH=RTH+OATH*BF在空氣線圖上，求ESHF線之方法，有下列三種：1.由GSHF線與飽和線之交點B，再與室內設計條件狀態RA點連接，即為ESHF線。

2.由定義關係式計算所得之ESHF值，當作SHF值，連結準原點做為參考線OC，再由室內設計條件狀態RA點，作與參考線OC之平行線，交飽和線於B點，則此線即為ESHF線。

3.若己知器具設備露點溫度(Apparatus Dew Point)以ADP簡稱，及室內設計條件狀態RA點，則兩者直接連結成一線，此線即為ESHF線。

(五)RSHF線、GSHF線、ESHF線與BF及ADP之關係1.GSHF線與RSHF線之相交點，即為進入室內之送風條件狀態點SA點。

2.ESHF線與GSHF線相交於飽和線上之ADP點，即可由ESHF線與GSHF線交於飽和線上之點，求得ADP點。

3.只要在空氣線圖上繪出GSHF線及RSHF線，便可定出ADP及BF。

4.由ADP點及室內條件狀態RA點，連成一線，即可得ESHF線。

總結以上之彼此關係，以空氣線圖表示。

四.空調設備之空氣性質與應用空調設備是空氣調節的手段，為了達到所需的空氣調節目的，如溫度、濕度、清淨度及分配度之控制，必須使用不同功用的空調設備來處理，此處理空氣的空調設備為空氣調節箱(Air Handing Unit)，簡稱空調箱。

通常在空調箱內裝置預冷、預熱、加熱、冷卻、再熱、加濕及除濕過濾等設施，由這些裝置單獨或組合應用，以便得到不同的空調方式，去處理我們所需的空氣條件。

(一).預熱：當室內回風溫度很低，且比濕度也相當低的情況，需在混合空氣進入冷卻盤管前，加以預熱，以提高其溫度及比濕度，如此可避免在處理較低的回風溫度條件狀態時，因其總顯因數線(GSHF線)不能交於飽和曲線上，而無法求得器具設備露點溫度ADP，影響空調系統冷卻盤管之正常功能。

因此在冷卻盤管之入口端加裝電熱器或蒸汽熱水管來達到加熱功能，使其混合空氣狀態MA點及比濕度均提高。

SA為Supply Air送風，RA 為Return Air回風，OA為Outside Air外氣或Fresh Air新鮮空氣，MA為Mixing Air混合風，AF為Air Filter空氣過濾網，PH為Preheater預熱電熱器，C/C為Cold Coil冷卻盤管。

(二).混合：在空調系統中，由於需要外氣來幫助室內空氣品質的改善。

因此，必須引入適當比例的新鮮外氣(OA)，其與室內的回風(RA)混合後，產生混合空氣(MA)，再進入空調箱進行處理。

混合空氣狀態點，在空氣線圖上的變化，一定落在外氣與室內回風的連線上。

求得混合狀態點MA的方法有下列幾種：1.由外氣與回風之混合比例計算：T MA=T OA*1/4+T RA*3/4T MA：為混合後MA之乾球溫度T OA：為外氣OA之乾球溫度T RA：為回風RA之乾球溫度Ex：己知室外空氣為37℃DB，26℃WB，室內空氣狀態為26℃DB，50%RH，若外氣與回風之混合比例為1：4，求混合後之溫度。

解：T MA=(37-26)*1/5+26=28.2℃2.由外氣量占總送風量之百分比計算：若已知外氣量占總送風之百分比，亦可應用混合定律求得混合後之溫度。

3.由外氣風量與回風風量之混合計算：由於總送風量為外氣風量與回風風量之總和，因此，由兩者所占總風量之比值，亦可同溫度混合定律一樣，算出混合溫度。

T MA=T OA*(V OA/V SA)+T RA*(V RA/V SA)V SA：為總送風量V OA：為外氣風量V RA：為回風風量4.在空氣線圖上作圖法：由GSHF線與ESHF線之關係，得GSHF線與ESHF交於飽和線上之ADP點，再由ADP點連結GSHF線，交於OA與RA兩條件狀態點之連結線於一點，此點即為混合溫度狀態點MA。

(三).混合應用：1.混合加濕再熱方式：當空調設備處理冬季低溫低濕之空氣條件狀態時，空調箱內必須裝置加濕器及加熱器，以提高室內空氣條件狀態之溫度與濕度。

2.混合再熱方式：當室內回風RA與外氣OA混合成混合狀態MA後，經冷卻盤管冷卻降溫同時除濕，但若冷卻後之溫濕度變化太大，則會偏離室內設計條件狀態RA點。

因此混合氣經冷卻之後，再予以加熱提高其溫度，使其控制狀態較易達到室內設計條件。

3.洗滌再熱方式：空氣洗滌器(Air Washer)係在空氣中噴入冷水，以達到空氣之冷卻減濕作用；或噴入溫水，以達空氣之加熱加濕作用。

空氣洗滌器，通常應用於需要高濕度空氣條件的紡織工廠，一方面用以提供較高的濕度，另一方面可以清除空氣中之微塵棉絮。

(四).旁路係數、裝置露點溫度與再循環空氣1.旁路係數：進入室內的總送風量為引入之外氣量與室內回風量之總和，但這些總送風量，並非全部都經過空調設備處理，有部分被旁路沒有接觸到處理盤管，其旁路之多寡，會影響送風條件之決定。

旁路係數可用空氣線圖之作圖方式，求得旁路係數。

BF=(T SA-T ADP)/(T MA-T ADP)T SA：為送風溫度T MA：為混合風溫度T ADP：為器具裝置露點溫度五.空氣熱量計算應用公式：(一).英制：a.相關數據：1.標準空氣之密度ρ=0.075lb/ft32.標準空氣之比熱C=0.24 BTU/lb℉3.標準空氣之潛熱h fg=1060BTU/lb4.風量V之單位為CFM ft3/minb.顯熱計算：Q s=m*C*ΔT=(V*ρ)*C*ΔT Qs：為顯熱量(kcal/hr)=V(ft3/min)*60(min/hr)*0.075(lb/ft3)*0.24(BTU/lb℉)*ΔT(℉) V：為風量(m3/hr)=1.08*V*ΔT ΔT：為空氣初終狀態之溫差Q L=m*h fg*ΔωQ L：為潛熱量(kcal/hr) =(V*ρ)*h fg*ΔωV：為風量(m3/hr)=V(ft3/min)*60(min/hr)*0.075(lb/ft3)* 1060(BTU/lb)(1gr/lb*1lb/7000gr) Δω：為空氣初終狀態之=0.68*V*Δω比濕度(kg/kg)d.總熱計算：Q T=m*Δh Q T：為總熱量(BTU/hr) =(V*ρ)* Δh V：為風量CFM(ft3/min)=V(ft3/min)*60(min/hr)*0.075(lb/ft3)*Δh(BTU/lb)=4.5*V*Δh Δh：為空氣狀態之焓差(BTU/lb)(二).公制：.a.相關數據：1.標準空氣之密度ρ=1.2 kg/cm3(14℃DB’13℃WB)2.標準空氣之比熱C=1.0035KJ/kg℃=0.24 kcal/kg℃3.標準空氣之潛熱h fg=587 kcal/kg4.風量V之單位為m3/hrQ s=m*C*ΔT=(V*ρ)*C*ΔT Qs：為顯熱量(kcal/hr) =V(m3/hr)1.2(kg/m3)*0.24(kcal/kg℃)*ΔT(℃) V：為風量(m3/hr)=0.288*V*ΔT ΔT：為空氣初終狀態之溫差c.潛熱計算：Q L=m*h fg*ΔωQ L：為潛熱量(kcal/hr) =(V*ρ)*h fg*ΔωV：為風量(m3/hr)=V(m3/hr)*1.2(kg/m3)*587(kcal/kg)*Δω(kg/kg) Δω：為空氣初終狀態之比濕=705*V*Δω度(kg/kg)d.總熱計算：Q T=m*Δh Q T：為總熱量(kcal/hr) =(V*ρ)* Δh V：為風量(m3/hr)=V(m3/hr)*1.2(kg/m3)*Δh(kcal/kg) Δh：為空氣狀態之焓差=1.2*V*Δh (kcal/kg)(三).SI制：a.相關數據：1.標準空氣之密度ρ=1.2 kg/m32.標準空氣之比熱C=1.0035 KJ/kg℃3.標準空氣之潛熱h fg=2458 KJ/kg4.風量V之單位為m3/secQ s=m*C*ΔT=(V*ρ)*C*ΔT Qs：為顯熱量(KW，KJ/sec) =V(m3/sec)*1.2(kg/m3)*1.0035(KJ/kg℃)*ΔT(℃) V：為風量(m3/sec)=1.2*V*ΔT ΔT：為空氣初終狀態之溫差(℃)c.潛熱計算：Q L=m*h fg*ΔωQ L：為潛熱量(KJ/hr) =(V*ρ)*h fg*ΔωV：為風量(m3/sec)=V(m3/sec)*1.2(kg/m3)*2458(KJ/kg)*Δω(kg/kg) Δω：為空氣初終狀態之比濕=2950*V*Δω度(kg/kg)d.總熱計算：Q T=m*Δh =(V*ρ)* Δh Q T：為總熱量(KW，KJ/sec)=V(m3/sec)*1.2(kg/m3)*Δh(KJ/kg) V：為風量(m3/sec)=1.2*V*Δh Δh：為空氣狀態之焓差(KJ/kg) (四).常用空氣調節之計算方法：在空調計算分析上，選擇送風條件溫度為首要工作，常用方法有下列三種，茲分叩別說明如下：方法一：選擇適當之送回風溫差，決定送風條件狀態溫度。