2018上海某大厦LED电子屏得热量计算及通风设计方案
摘要：上海地区某大厦悬挂的LED电子屏由于自身二极管发热和太阳辐射得热而使表面温度超过安全温度停止工作。为解决此问题，在过精确计算的基础上，设计通风方案，从而保证了该LED电子屏的有效正常工作。同时也为其它同类LED电子屏在上海地区正常工作提供了计算参考。http://
关键词：LED电子屏、得热量、冷负荷、通风方案设计
中图分类号：TD722文献标识码：A文章编号：
Abstract: A building in Shanghai hanging LED electronic screen because of its own diode fever and the sun radiation heat gain and make the surface temperature over safety temperature stop working. To resolve the issue, precise, and on the basis of ventilation plan design, so as to ensure the LED electronic screen effective work normally. But also for other similar LED electronic screen in Shanghai normal work provides calculation reference.
Key Words: LED electronic screen, heat, cold load, ventilation plan design
1.引言
该工程为上海市某大厦西侧墙面悬挂的LED电子屏的通风工程方案设计。
根据大厦西侧墙面的实际可利用尺寸（长：24米，高13.6米）以及现场查勘，综合考虑屏体所处的自然环境条件，该显示屏采用点间距20mm户外全彩色显示屏，长21.76米，高13.44米，显示面积约为292.45平方米，分辨率达774,144像素。LED电子屏所能承受的最高的温度为55℃，在LED表面高于此温度时，则自锁而关闭。而LED显示屏正面朝西，附近无任何遮挡，日照时间长，单位面积内发热器件增加，再加上单元箱体尺寸缩小，对显示屏的安装维护和通风散热要求更高。
根据上述现状，我们需要计算出该LED屏所得到的热量，从而考虑通风系统的设计。
2.得热量、冷负荷的计算
2.1得热量计算
LED的得热量分为两个部分。一是由发热元件本身的发热产生，该部分热量是个相对稳定的数值，由显示屏的二极管密度决定。二是太阳辐射得热量，按照上海地区的太阳辐射常数计算出辐射得热量。
2.1.1发热元件本身的发热量计算
已知二极管的耗电量为500W/?O，设电能转化为热能的系数0.8，则峰值产热量为：
292.45?O×500W/?O×0.8=146.225KW×0.8=116.98 KW
播放视频图像时平均功耗为峰值功耗的1/2，则
116.98KW×1/2=58.5 KW
2.1.2太阳辐射得热计算
查询资料：上海地区西面日射得热因数值为546.2w/m2，这个得热系数是对标准玻璃来说的，LED电子显示器相对标准玻璃来说是黑体，透射率几乎为0，因此附加15%的热量。则LED显示屏得太阳辐射热量为：
2.1.3总得热量计算
2.2冷负荷计算
2.2.1自然对流换热量计算
查询资料：夏季上海环境温度为34.6℃，室外平均风速为3.4m/s，自然对流换热可以看作空气掠过大平板对流换热模型。因此，℃，查空气物性参数得，
，属于紊流，采用紊流准则数计算公式，
故全板平均传热系数为，
则自然对流换热量为
2.2.2冷负荷的计算
通过以上计算得出，该LED显示屏得热量高达198Kw，如不及时将此热量消除掉，那么该电子显示屏会因温度过高而使电子显示屏停止工作，甚至破环LED电子器件。
3.LED显示屏空调通风系统方案设计
3.1空调通风系统方案分析
查得资料上海的环境温度为34.6℃（上海夏季空气调节室外计算室外计算干球温度），靠显示屏与室外计算温度的温差进行的自然对流换热的热量已经抵消了一部分太阳辐射热量。因此，我们需要把这部分总热量产生的负荷用空调机组冷空气给带走。由于LED显示屏的结构原因，能够进行通风换热的空间相当有限，如果在有限的空间内达到理想的换热效果，则必须降低送风温度和加大送风量，因此，该系统考虑是空调系统和强制通风相结合的换热方式进行消除上述的余热。
3.2空调通风系统方案确定
在该显示器左右分别设立宽度为0.48m宽的风道，下部设立宽度分别为0.6m宽的风道，厚度均为0.35m。上部设置有三个防水出风口，加装防尘网和百叶窗。
在该显示器的底部两侧及中间部位分别设立空调送风系统，通过下部设立的风管道向显示器内部空间送冷风，形成冷空气幕而使显示器降温。经过与显示器换热的冷空气消除掉显示器的余热之后，从上部的排风口将热空气的排出。
通风系统示意图
空调机组设立在缓台的下方，不影响缓台的美观及使用效果。
3.3空调通风系统参数的确定
已知：上海夏季空气调节室外计算干球温度为℃，相对湿度为69%，焓值hw=97KJ/Kg，则定为排风温度为℃，相对湿度45%，焓值hp=80 KJ/Kg，保证显示器内部不结露，确定最低温度的送风状态点，如图所示：查焓湿图上得到送风温度为℃，焓值hs=40 KJ/Kg，相对湿度为100%，密度为，，。冷负荷为198Kw。
送风状态点、排风状态点、夏季室外温度状态点的焓湿图
3.3.1送风量的确定
3.3.2制冷量的确定
3.3.3耗电量的确定
按照理论经验值，空调系统的耗电量一般为制冷量的三分之一。则258/3=86Kw，则每小时总耗电量为86Kw。
3.4风道断面校核计算及风速计算
根据LED屏幕的结构，截面积最大可做为21000mm×30mm，f=21×0.03=0.63?O，则m/s。
4.结束语
本工程是一个实际工程，之前在东北侧墙体安装完毕的LED电子屏已经经历了一个夏季，在运行周期内，这块电子屏由于表面温度过高，已经被迫停止几次工作（每次长达几个小时）。相较东北侧的电子屏，西侧的电子屏工作环境更为恶劣，因此，西侧电子屏的通风系统的良好散热成了该工程成功的关键。
上述得热量的计算是比较精确的，因此确定通风方案设计是在精确基数上设计的。该方案在最节能的基础上，达到良好的通风散热的效果，从而保证了LED电子屏在允许的温度范围内正常的工作。
参考文献：
章熙民，任泽霈，梅飞铭编著。《传热学》中国建筑工业出版社,2010
陆亚俊，马最良，邹平华编著。《暖通空调》中国建筑工业出版社，2003
陆耀庆编著。《实用供热空调设计手册》中国建筑工业出版社，2008
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
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