風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組冷量換算及其選型問題的研究

風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組冷量換算及其選型問題的研究摘要院參考風(fēng)機(jī)盤管冷量變化的多元回歸方程，分析了其冷量特性變化的規(guī)律，以選型實(shí)例說明了風(fēng)機(jī)盤管的選型方法，以期為經(jīng)濟(jì)、合理地進(jìn)行半集中式空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞 院風(fēng)機(jī)盤管；冷量換算；選型

中圖分類號(hào)院TU831文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼院A文章編號(hào)院1006-4311（2024）27-0115-03

0引言

風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組是半集中式空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的末端空氣處理設(shè)備，其選型的主要依據(jù)有風(fēng)量、全熱冷量、顯熱冷量等參數(shù)。根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組》（GB/T19232-2024），風(fēng)機(jī)盤管的名義制冷量的測(cè)試條件為：進(jìn)風(fēng)干球溫度27益，濕球溫度19.5益，盤管進(jìn)水溫度7益，水溫升5益。目前國(guó)內(nèi)外大部分制造商在風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組樣本中僅提供了高、中、低轉(zhuǎn)速時(shí)的風(fēng)量、標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況下高檔風(fēng)量時(shí)的全冷量和顯冷量以及供水量等性能參數(shù)，由于室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)或風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)風(fēng)狀態(tài)的變化，運(yùn)行工況不同于標(biāo)準(zhǔn)工況，使得盤管實(shí)際冷量與樣本給出的數(shù)據(jù)存在差異，這就給風(fēng)機(jī)盤管的正確選型及其運(yùn)行調(diào)節(jié)帶來極大不便。

風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組如果選擇不合理，不僅會(huì)使室內(nèi)空氣狀態(tài)偏離設(shè)計(jì)參數(shù)，影響人體的熱舒適感，而且有可能增大初投資和機(jī)組的運(yùn)行費(fèi)用。綜合考慮冷量的影響因素、將標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試工況下的冷量換算成設(shè)計(jì)工況下的冷量是風(fēng)機(jī)盤管正確選型的關(guān)鍵。本文擬通過對(duì)影響風(fēng)機(jī)盤管冷量因素的分析，參考不同工況下風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的冷量換算方法，為經(jīng)濟(jì)、合理地選擇風(fēng)機(jī)盤管提供參考。

1風(fēng)機(jī)盤管的不同空氣處理過程

在夏季，風(fēng)機(jī)盤管是將空調(diào)房間的回風(fēng)或者室外新風(fēng)與房間回風(fēng)的混合風(fēng)進(jìn)行冷卻減濕處理，并送入房間以消除房間的余熱、余濕，滿足人體或生產(chǎn)工藝對(duì)溫濕度的要求。由于風(fēng)機(jī)盤管安裝方式的不同，其空氣處理過程亦有所區(qū)別。一般風(fēng)機(jī)盤管有兩種安裝方式，一種稱為新風(fēng)直入式，另一種是新回風(fēng)串接式，如圖1、圖2所示。采用新風(fēng)直入式的安裝方式，新風(fēng)口與風(fēng)機(jī)盤管出風(fēng)口并排布置，新風(fēng)與盤管處理的空氣在盤管出口處混合后再送入房間，盤管直接處理房間回風(fēng)，空氣處理過程為N寅M。對(duì)采用新回風(fēng)串接式安裝方法的風(fēng)機(jī)盤管，新風(fēng)與房間回風(fēng)在風(fēng)機(jī)盤管的入口靜壓箱內(nèi)混合，混合后的空氣經(jīng)盤管降溫除濕后送入房間，此時(shí)新風(fēng)量與回風(fēng)量之和為風(fēng)機(jī)盤管的風(fēng)量，空氣處理過程為C寅O。這兩種安裝方式的空氣處理過程如圖3、圖4所示。

由圖3、圖4可以看出，在相同的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)、余熱量和余濕量的條件下，由于安裝方式的不同，風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)風(fēng)狀態(tài)是不同的，因而風(fēng)機(jī)盤管需要提供的冷量和處理風(fēng)量也有所不同。此外，室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)的改變（N點(diǎn)不同）也會(huì)導(dǎo)致風(fēng)機(jī)盤管的性能參數(shù)要求不同。

因此，直接按照產(chǎn)品樣本提供的參數(shù)選擇風(fēng)機(jī)盤管，而不考慮其運(yùn)行工況的變化，會(huì)導(dǎo)致房間的溫濕度偏離設(shè)計(jì)值，因此有必要研究風(fēng)機(jī)盤管在不同工況下的冷量變化規(guī)律，從而為準(zhǔn)確、合理地進(jìn)行風(fēng)機(jī)盤管選型提供依據(jù)。2風(fēng)機(jī)盤管的變工況性能換算方法

風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的選型本質(zhì)上是表面式冷卻器的設(shè)計(jì)計(jì)算過程。對(duì)于一個(gè)特定的風(fēng)機(jī)盤管，影響其冷量特性的因素主要有室內(nèi)空氣干球溫度t1、濕球溫度ts、風(fēng)機(jī)盤管冷水流量W、冷水進(jìn)水溫度tw以及風(fēng)機(jī)盤管風(fēng)量G等五個(gè)方面，文獻(xiàn)[1]基于對(duì)上?！ɑ蓍_利空調(diào)設(shè)備有限公司的42C/V系列風(fēng)機(jī)盤管性能參數(shù)的分析整理，得出如下反映風(fēng)機(jī)盤管冷量變化的多元回歸數(shù)學(xué)方程[1]：

式中Qt、Qt0—分別為風(fēng)機(jī)盤管在運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)工況下的全冷量，W；

Qs、Qs0—分別為風(fēng)機(jī)盤管在運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)工況下的顯冷量，W；

Q1、Q10—分別為風(fēng)機(jī)盤管在運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)工況下的潛冷量，W；

孜、孜0—風(fēng)分別為機(jī)盤管在運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)工況下的析濕系數(shù)；

W、W0—分別為風(fēng)機(jī)盤管在運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)工況下的進(jìn)水量，kg/s；

G、G0—分別為風(fēng)機(jī)盤管在運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)工況下的風(fēng)量，m3/s；

ts、t10—分別為風(fēng)機(jī)盤管在運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)工況下的空氣進(jìn)口干球溫度，益；

ts、ts0—分別為風(fēng)機(jī)盤管在運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)工況下的進(jìn)風(fēng)濕球溫度，益；

tw、tw0—分別為風(fēng)機(jī)盤管在運(yùn)行工況與標(biāo)準(zhǔn)工況下的冷水進(jìn)口溫度，益。

3風(fēng)機(jī)盤管性能隨工況變化的規(guī)律

3.1進(jìn)風(fēng)溫度對(duì)盤管冷量的影響

由式（1）可知，在保持風(fēng)量G、進(jìn)水量W和進(jìn)水溫度tw不變的情況下，風(fēng)機(jī)盤管的全冷量Qt與被處理空氣的濕球溫度ts之間為線性關(guān)系，即隨著進(jìn)風(fēng)濕球溫度的升高，風(fēng)機(jī)盤管的全冷量均線性增加。根據(jù)式（2），隨著進(jìn)風(fēng)濕球溫度的升高，風(fēng)機(jī)盤管的顯冷量則呈降低的趨勢(shì)。

在其它參數(shù)不變時(shí)，當(dāng)空氣的干球溫度t1升高時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管的顯冷量Qs亦隨之增大。

3.2冷水進(jìn)水溫度對(duì)盤管冷量的影響

由式（1）、（2）可以看出，在其它參數(shù)不變的情況下，全冷量與顯冷量和冷水進(jìn)水溫度呈線性關(guān)系。當(dāng)進(jìn)水溫度tw降低，風(fēng)機(jī)盤管的全冷量和顯冷量隨之增大，反之則降低。冷水進(jìn)水溫度對(duì)盤管除濕能力的影響可由式（3）分析得出。式（3）經(jīng)變形得：

以上分析表明，盤管的除濕能力隨進(jìn)水溫度tw的升高而降低，反之則增大。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定名義工況下風(fēng)機(jī)盤管的進(jìn)水溫度為7益，在實(shí)際運(yùn)行中，為保證冷水機(jī)組的能效比，風(fēng)機(jī)盤管的進(jìn)水溫度通常調(diào)節(jié)在7益耀9益范圍內(nèi)，極少調(diào)節(jié)在7益以下，故其實(shí)際運(yùn)行冷量一般小于名義工況冷量，因此風(fēng)機(jī)盤管選型時(shí)應(yīng)考慮冷水進(jìn)水溫度的調(diào)節(jié)對(duì)盤管冷量的影響。

3.3風(fēng)量變化對(duì)盤管冷量的影響

根據(jù)式（1）、（2），風(fēng)機(jī)盤管的全冷量和顯冷量均隨風(fēng)量的降低而減小，當(dāng)其它參數(shù)不變，運(yùn)行工況下的全冷量和顯冷量與風(fēng)量呈指數(shù)關(guān)系。風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組一般具有高、中、低檔三種風(fēng)速，樣本中已列出各檔風(fēng)量，但僅提供了在高檔風(fēng)速下的全冷量和顯冷量，若需要中、低檔風(fēng)速下的性能參數(shù)，可按式（1）、（2）進(jìn)行折算，或者按照樣本中提供的速度修正系數(shù)表進(jìn)行折算，兩種方法折算的冷量誤差不大，完全滿足工程需要。表1為開利風(fēng)機(jī)盤管樣本中給出的速度修正系數(shù)。

在風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組選型時(shí)，設(shè)計(jì)人員一般無需考慮冷水流量對(duì)風(fēng)機(jī)盤管冷量的影響，可直接按名義工況的冷水流量進(jìn)行冷水循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。樣本中給出的冷水流量一般是運(yùn)行的最大水量，實(shí)際運(yùn)行中調(diào)節(jié)水量則是使房間所需的冷量小于設(shè)計(jì)工況的折算冷量，可滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。

4風(fēng)機(jī)盤管的選型方法與實(shí)例

綜上所述，在選擇風(fēng)機(jī)盤管時(shí)，應(yīng)按照下述的程序進(jìn)行：

淤首先明確風(fēng)機(jī)盤管的空氣處理過程，進(jìn)行熱力計(jì)算，確定風(fēng)機(jī)盤管在設(shè)計(jì)工況下的進(jìn)風(fēng)狀態(tài)、所需的風(fēng)量、全冷量與顯冷量。

于按計(jì)算風(fēng)量選擇某一型號(hào)的風(fēng)機(jī)盤管，使機(jī)組的高檔風(fēng)量滿足計(jì)算風(fēng)量。一臺(tái)機(jī)組風(fēng)量不滿足時(shí)應(yīng)選擇多臺(tái)機(jī)組。

盂將風(fēng)機(jī)盤管在標(biāo)準(zhǔn)工況下（高速風(fēng)量）的冷量折算成運(yùn)行工況下的冷量，校核全冷量與顯冷量是否滿足設(shè)計(jì)要求，若有一項(xiàng)參數(shù)不滿足要求，應(yīng)重新選擇其它型號(hào)的風(fēng)機(jī)盤管并校核。

榆檢查風(fēng)機(jī)盤管的全冷量與顯冷量不應(yīng)超出設(shè)計(jì)工況下盤管所需冷量的20%以上，以免造成設(shè)備容量過大而導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)投資過大和能耗的浪費(fèi)。

下面以一個(gè)實(shí)例來說明風(fēng)機(jī)盤管的選型過程。

已知某房間夏季室內(nèi)冷負(fù)荷Q越14.2kW，濕負(fù)荷W越0.00042kg/s；設(shè)計(jì)工況室內(nèi)干球溫度tN=26益，相對(duì)濕度漬N越55豫，查得濕球溫度ts=19.5益；室外干球溫度tw越34益，相對(duì)濕度漬w越65豫；新風(fēng)量GW越0.15kg/s。采用風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)盤管安裝型式為新風(fēng)直入式，其空氣處理過程如圖3所示，夏季工況設(shè)計(jì)選型計(jì)算如下：

淤室內(nèi)熱濕比著=Q/W=33810kJ/kg。

于確定新風(fēng)處理狀態(tài)點(diǎn)L：在i-d圖上作室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)等焓線iN與漬越90豫的等相對(duì)濕度線相交得點(diǎn)L，查得iN越56kJ/kg，iW越90.7kJ/kg。

愚按計(jì)算風(fēng)量初選開利42CE008200型臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管3臺(tái)，在標(biāo)準(zhǔn)工況下，風(fēng)機(jī)盤管的高檔風(fēng)量為1500m3/h，冷水流量為15L/min時(shí)的全冷量為6.436kW、顯冷量為5.660kW。按設(shè)計(jì)狀態(tài)（進(jìn)風(fēng)干球溫度26益、濕球溫度19.5益、冷水進(jìn)水溫度10益）折算的全冷量為4.82kW、顯冷量為4.57kW。

輿校核每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管全冷量與顯冷量的富裕度分別為2.6%和16.2%；風(fēng)量的富裕度為10.3%。因此選擇開利42CE008200型風(fēng)機(jī)盤管3臺(tái)、設(shè)計(jì)進(jìn)水溫度為10益時(shí)滿足設(shè)計(jì)要求，全冷量與顯冷量的富裕度均在20%以下，符合節(jié)能的需要。

5結(jié)論

風(fēng)機(jī)盤管的冷量是在一定的工況條件下測(cè)試得出的，工況參數(shù)的改變會(huì)導(dǎo)致其冷量的不同變化。不同的空調(diào)場(chǎng)所要求不同的熱濕處理過程，當(dāng)運(yùn)行