風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

發(fā)布時(shí)間：2019.01.23

    風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組、室內(nèi)熱濕比和新風(fēng)三者之間的相互關(guān)系，指出常規(guī)設(shè)計(jì)方法在實(shí)際設(shè)計(jì)中很難獲得滿意的結(jié)果，并提出了一種風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。
　　關(guān)鍵字風(fēng)機(jī)盤管新風(fēng)設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)盤管加獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)是目前應(yīng)用廣泛的一種空調(diào)形式，旅館建筑的客房、寫字樓的辦公間、醫(yī)院病房等大都采用這種系統(tǒng)，有些設(shè)計(jì)者還把它應(yīng)用到餐廳、茶座、KTV包房等場(chǎng)合。不同的房間功能，其空調(diào)負(fù)荷特性是不同的，即所要求的室內(nèi)熱濕過(guò)程是不同的。但目前設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時(shí)，通常只根據(jù)負(fù)荷大小來(lái)選取風(fēng)機(jī)盤管，根據(jù)推薦的新風(fēng)處理終狀態(tài)來(lái)對(duì)新風(fēng)進(jìn)行處理~，而并未顧及是否真正滿足室內(nèi)空氣處理過(guò)程的要求。雖然，有關(guān)手冊(cè)、教科書、期刊上有很多關(guān)于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的各種處理過(guò)程分析，但均較少考慮到風(fēng)機(jī)盤管的熱濕能力，而且設(shè)計(jì)時(shí)可操祚性較差，因而也很難真正應(yīng)用到設(shè)計(jì)中進(jìn)行必要的計(jì)算。本文擬從風(fēng)機(jī)盤管對(duì)空氣處理的熱濕過(guò)程和新風(fēng)處理終狀態(tài)對(duì)室內(nèi)熱濕比的影響兩個(gè)方面進(jìn)行分析，從而得出一種較為合理可行的風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。
　　一、風(fēng)機(jī)盤管空氣處理過(guò)程的熱濕比過(guò)程的熱濕比Erc呢，可根據(jù)風(fēng)機(jī)盤管的樣本，按照己確定的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)、冷水水溫和流量及風(fēng)機(jī)盤管的運(yùn)轉(zhuǎn)檔次，得風(fēng)機(jī)盤管的全熱冷量Qt和顯熱冷量Qs，則風(fēng)機(jī)盤管空氣處理過(guò)程的熱濕比為：不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)盤管，在不同檔次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，對(duì)于不同的室內(nèi)溫、濕度條件，在不同的冷凍水水溫與流量下，風(fēng)機(jī)盤管的熱工性能（即其提供的冷量和除濕能力）是不同的。如何求得風(fēng)機(jī)盤管對(duì)空氣處理但僅有少數(shù)廠家的樣本中有較詳細(xì)的風(fēng)機(jī)盤管多工況熱工性能數(shù)據(jù)，而大多數(shù)廠家的樣本僅有標(biāo)準(zhǔn)工況（進(jìn)口空氣干球溫度1：1.=27‘（：，濕球溫度1.=19.5'進(jìn)0水溫1；11.=71，進(jìn)出口溫差5-下的風(fēng)機(jī)盤管的熱工性能數(shù)據(jù)，不能滿足多工況多的要求。筆者通過(guò)對(duì)Carrier風(fēng)機(jī)盤管的熱工性能數(shù)據(jù)（四種型號(hào)：002型、003型、004型、006型，分別在六種水溫：510C，四種水流量和十一種溫、濕度條件下，約2000多個(gè)數(shù)據(jù)）進(jìn)行整理和分析，運(yùn)用多元回歸的數(shù)學(xué)方法得出如下的風(fēng)機(jī)盤管全熱冷量、顯熱冷量方程：；Qs，風(fēng)機(jī)盤管在使用工況、標(biāo)準(zhǔn)工況下的顯熱冷量：G，G0風(fēng)機(jī)盤管在使用工況、標(biāo)準(zhǔn)工況下的水流量，kg/s；V，V-風(fēng)機(jī)盤管在使用工況、標(biāo)準(zhǔn)工況下的風(fēng)量，mVs；tl0風(fēng)機(jī)盤管在使用工況、標(biāo)準(zhǔn)工況下的空氣進(jìn)口干球溫度，C；tsl，tsl0風(fēng)機(jī)盤管在使用工況、標(biāo)準(zhǔn)工況下的空氣進(jìn)口濕球溫度，c：twl，tmo風(fēng)機(jī)盤管在使用工況、標(biāo)準(zhǔn)工況下的冷水進(jìn)口溫度，I：。
　　eFC=2500/認(rèn)為，應(yīng)以風(fēng)機(jī)盤管只承擔(dān)變化冷負(fù)荷（圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷）、新風(fēng)機(jī)組除承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷外還承擔(dān)穩(wěn)定冷負(fù)荷（人員、照明負(fù)荷）為基準(zhǔn)來(lái)確定新風(fēng)終態(tài)，即終狀態(tài)點(diǎn)。認(rèn)為，當(dāng)分散設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)，控制點(diǎn)多L7 m1時(shí)，新風(fēng)宜處理至L1；當(dāng)集中設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)，控制點(diǎn)少時(shí)，新風(fēng)宜處理至L3.根據(jù)新風(fēng)機(jī)組冷水溫度與風(fēng)機(jī)盤管冷水溫度一致，而且當(dāng)關(guān)閉風(fēng)機(jī)盤管只送新風(fēng)時(shí)，室內(nèi)溫、濕度變化不大的原則，分析得出L5為合理的新風(fēng)終狀態(tài)。、也都從不同的角度（室外氣象條件、內(nèi)外分區(qū)）進(jìn)行了分析，認(rèn)為L(zhǎng)6，L7較好，這樣新風(fēng)承擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷，風(fēng)機(jī)盤管可作干工況運(yùn)行，避免了凝結(jié)水盤長(zhǎng)期潮濕引起的衛(wèi)生問(wèn)題，盤管肋片不易積塵而減少了清洗工作量。設(shè)計(jì)手冊(cè)中也認(rèn)為1點(diǎn)最合理，風(fēng)機(jī)盤管為干工況，承擔(dān)負(fù)荷小，可選小一型號(hào)。但筆者認(rèn)為風(fēng)機(jī)盤管是否作干工況運(yùn)行與新風(fēng)無(wú)關(guān)。當(dāng)風(fēng)機(jī)盤管的析濕系數(shù)=1時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管對(duì)空氣處理過(guò)程的熱濕Ksre=，風(fēng)機(jī)盤管處于干工況；當(dāng)>1時(shí)，sF，風(fēng)機(jī)盤管處于濕工況。由公式（4）可知，風(fēng)機(jī)盤管對(duì)空氣處理過(guò)程的熱濕僅與空氣進(jìn)口溫、濕度條件、冷水水溫、水流量和風(fēng)量有關(guān)，當(dāng)新風(fēng)直接送入室內(nèi)時(shí)，于新風(fēng)無(wú)關(guān)，即風(fēng)機(jī)盤管干、濕工況與新風(fēng)無(wú)關(guān)。在舒適性空調(diào)的室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)范H內(nèi)，風(fēng)機(jī)盤管的干工況要求較高的冷水水溫，而水溫升高，風(fēng)機(jī)盤管提供的冷量將下降。例如，室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)tN=25'C、cpN=50%，標(biāo)準(zhǔn)水量，高檔風(fēng)量時(shí)，只有冷水水溫高于11.5X：，風(fēng)機(jī)盤管才為干工況；而此時(shí)風(fēng)機(jī)盤管的冷量?jī)H是冷水水溫為7‘C（其它不變）時(shí)風(fēng)機(jī)盤管冷量的60%.雖然風(fēng)機(jī)盤管負(fù)擔(dān)部分室內(nèi)負(fù)荷，但其提供的冷量減少很多。可能風(fēng)機(jī)盤管非但不能選小一型號(hào)，反而要求選大一號(hào)，使得造價(jià)提高和安裝不便。
　　以上這些作法~雖然考慮了諸如冷水度的一致、控制和運(yùn)行調(diào)節(jié)、內(nèi)外分區(qū)、風(fēng)機(jī)盤管接近干工況運(yùn)行等因素。但均只考慮了按風(fēng)機(jī)盤管所提供的焓差（即全熱冷量），而沒(méi)有綜合考慮風(fēng)機(jī)盤管的降溫、除濕能力，即風(fēng)機(jī)盤管對(duì)空氣處理過(guò)程的熱濕比eFe.往往造成水不同熱濕性質(zhì)的房間（如旅館客房、餐廳），采用同樣的風(fēng)機(jī)盤管運(yùn)行參數(shù)和相同的新風(fēng)終狀態(tài)，這顯然不能滿足要求。室內(nèi)熱濕過(guò)程的不同，及不同的新風(fēng)處理終狀態(tài)，其要求的風(fēng)機(jī)盤管提供的冷量和空氣處理過(guò)程是不一樣的。從理計(jì)中，很少有人去校核風(fēng)機(jī)盤管mere是否符合要求，而只注意其總冷量是否滿足要求，也很少有人真正考察風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)的房間內(nèi)室內(nèi)狀態(tài)（主要是濕度）是否達(dá)到要求。
　　三、風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的e值比較法在中，風(fēng)機(jī)盤管往往是按冷負(fù)荷進(jìn)行選擇的，只考慮風(fēng)機(jī)盤管處理焓差（全熱冷量）是否大于冷負(fù)荷，而不考慮風(fēng)機(jī)盤管的除濕能力，不考慮風(fēng)機(jī)盤管對(duì)空氣的處理過(guò)程是否滿足室內(nèi)設(shè)計(jì)所需的處理過(guò)程。對(duì)新風(fēng)終參數(shù)的選擇也拋開風(fēng)機(jī)盤管的熱工性能，僅從前述的一些非主要因素來(lái)分析。
　　果全熱處理能力的裕量>顯熱處理能力的裕量，那么潛熱處理能力必有裕量；如果全熱處理能力的裕量<顯熱處理能力的裕量，那么必要校核潛熱處理能力是否足夠。“該方法考慮了風(fēng)機(jī)盤管的除濕能力，但過(guò)于簡(jiǎn)單。
　　筆者認(rèn)為，對(duì)風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及設(shè)備選擇，必須綜合考慮室內(nèi)熱濕過(guò)程、新風(fēng)終參數(shù)和風(fēng)機(jī)盤管熱工性能這三者之間的關(guān)系。這里提出了一種風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選擇方法，沿用中的提法，仍稱作s值比較法。即比較室內(nèi)所需的熱濕比與風(fēng)機(jī)盤管對(duì)空氣處理過(guò)程的熱濕比，使二者相近。
　　設(shè)新風(fēng)處理到狀態(tài)點(diǎn)L（L點(diǎn)在等相對(duì)濕度線仇上，根據(jù)新風(fēng)機(jī)組隊(duì)為95%或90%），參見(jiàn)表1.己知：f新風(fēng)處理終狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)表1考慮新風(fēng)的室內(nèi)廄合熱濕比為：為隨著新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)的變化，室內(nèi)綜合熱濕比f(wàn)的變化示意。從中可以看出，隨著新風(fēng)溫度的降低，室內(nèi)綜合熱濕比，變大；當(dāng)新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)為室內(nèi)熱濕比f(wàn)線與cpt的交點(diǎn)時(shí)，=當(dāng)新風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)為17點(diǎn)（新風(fēng)負(fù)擔(dān)室內(nèi)濕負(fù)荷）當(dāng)f時(shí)，室內(nèi)的溫、濕度將發(fā)生變化。假設(shè)風(fēng)機(jī)盤管提供的冷量正好滿足室內(nèi)熱負(fù)荷和新風(fēng)負(fù)荷之和，且不考慮房間的熱容和濕容。當(dāng)￡￡>（；時(shí)，相當(dāng)于濕負(fù)荷小、要求高熱濕比（如旅館客房），而新風(fēng)處理終狀態(tài)點(diǎn)偏低的情況，如，室內(nèi)的溫、濕度將向干、熱方向變化。當(dāng)"〈f/時(shí)，相當(dāng)于濕負(fù)荷大、要求低熱濕比（如餐廳），而新風(fēng)處理終狀態(tài)點(diǎn)偏高的情況，如，室內(nèi)的溫、濕度將向冷、濕方向變化。
　　s值比較法即為通過(guò)沿隊(duì)線改變新風(fēng)處理終狀態(tài)點(diǎn)L，使室內(nèi)綜合熱濕比與風(fēng)機(jī)盤管對(duì)空氣處理過(guò)程的熱濕比相近，即有：由分析可知，當(dāng)室內(nèi)熱濕比f(wàn)較大（如旅館客房）時(shí)，應(yīng)選較高的新風(fēng)終狀態(tài)點(diǎn)，如l2，l3a，使而當(dāng)室內(nèi)熱濕比f(wàn)較小（如餐廳）時(shí)，應(yīng)選較低的新風(fēng)終狀態(tài)點(diǎn)，如l6，l7a，使。當(dāng)然由公式（6）可知，也可通過(guò)調(diào)整新風(fēng)量來(lái)改變但眾所周知，新風(fēng)量的調(diào)整是有限的。；可由公式（1）或公式（4）求得。考慮到負(fù)荷變化和運(yùn)行調(diào)節(jié)，對(duì)室內(nèi)余熱量減小、余濕量不變（旅館客房）的情況，應(yīng)有對(duì)室內(nèi)余熱量不變、余濕量減小（餐廳）的情況，應(yīng)有由上述分析可知，風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可分為以下四個(gè)步驟：1、確定新風(fēng)終參數(shù)。根據(jù)舒適性或工藝要求，合理確定室內(nèi)設(shè)計(jì)溫、濕度參數(shù)，計(jì)算出室內(nèi)冷負(fù)荷和濕負(fù)荷；根據(jù)冷源和冷水系統(tǒng)確定風(fēng)機(jī)盤管的水溫和水流量；因設(shè)計(jì)計(jì)算出的冷負(fù)荷己是考慮了最不利情況的最大負(fù)荷，且風(fēng)機(jī)盤管選型時(shí)將考慮修正，故按高檔風(fēng)量進(jìn)行設(shè)計(jì)；應(yīng)用S值比較法，參照表1中新風(fēng)終參數(shù)的數(shù)據(jù)，通過(guò)試算，選擇適合的新風(fēng)終狀態(tài)點(diǎn)，使其滿足公式（7）。
　　2、風(fēng)機(jī)盤管選型。按照風(fēng)機(jī)盤管全熱冷量大于等于室內(nèi)熱負(fù)荷與新風(fēng)帶進(jìn)室內(nèi)的熱負(fù)荷之和，艮P：a修正系數(shù)，考慮機(jī)組的盤管用后積垢積塵對(duì)傳熱的影響；僅冷卻使用：a此外，這里認(rèn)為所選風(fēng)機(jī)盤管的機(jī)外余壓應(yīng)當(dāng)足以克服風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)出口等的風(fēng)阻力。當(dāng)進(jìn)出口的阻力大于風(fēng)機(jī)盤管的機(jī)外余壓時(shí)，則風(fēng)量與冷量都會(huì)下降，選擇時(shí)還應(yīng)考慮這些影響（將在另文中論述）。
　　3、風(fēng)量校核。對(duì)夏季舒適性空調(diào)，規(guī)范中規(guī)定送風(fēng)溫差不宜大于ior，換氣次數(shù)不少于每小時(shí)5次。
　　所以風(fēng)機(jī)盤管的風(fēng)量應(yīng)按房間換氣次數(shù)不少于每小時(shí)5次進(jìn)行校核。或者按射流理論進(jìn)行氣流組織分析。
　　4、新風(fēng)機(jī)組選擇。由己知的總新風(fēng)量和室外氣象條件（新風(fēng)初參數(shù)）以及前述確定的新風(fēng)終參數(shù)和冷水水溫，按照表面式冷卻器的熱工計(jì)算方法，進(jìn)行新風(fēng)機(jī)組選型設(shè)計(jì)，得出新風(fēng)機(jī)組的型號(hào)、臺(tái)數(shù)、冷卻盤管的排數(shù)。一個(gè)新風(fēng)系統(tǒng)通常是負(fù)擔(dān)若干個(gè)房間的新風(fēng)供應(yīng)，不可能根據(jù)每個(gè)房間來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。
　　只能根據(jù)其中的典型房間來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，該典型房間應(yīng)能代表該新風(fēng)系統(tǒng)中大多數(shù)房間的負(fù)荷特征。
　　1、確定新風(fēng)終參數(shù)（1）、己知風(fēng)機(jī)盤管選用7t：冷水水溫，標(biāo)準(zhǔn)水流量G風(fēng)機(jī)盤管對(duì)空氣處理的熱濕比=250/=11468k/kg客房室內(nèi)熱濕比：經(jīng)試算，確定新風(fēng)終狀態(tài)點(diǎn)為隊(duì)=90%，室內(nèi)綜合熱濕比= 2、風(fēng)機(jī)盤管選型Carrier風(fēng)機(jī)盤管004型的標(biāo)準(zhǔn)全熱冷量為3300kcal/h=3838ww，計(jì)算其在題設(shè)工況下的全熱冷量：3、風(fēng)量校核：004型Carrier.風(fēng)機(jī)盤管高檔風(fēng)量為680irVh，中檔風(fēng)量為470mVh，經(jīng)計(jì)算高檔風(fēng)量時(shí)換氣次數(shù)為7.6次/h，中檔風(fēng)量時(shí)換氣次數(shù)為5.2次/h滿足要求。
　　4、新風(fēng)機(jī)組選擇（略）五、結(jié)語(yǔ)風(fēng)機(jī)盤管是一種定型產(chǎn)品，其熱濕能力僅與進(jìn)口空氣參數(shù)、風(fēng)量、冷凍水水溫和水流量有關(guān)。
　　空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí)，雖然可通過(guò)調(diào)整上述參數(shù)來(lái)改變風(fēng)機(jī)盤管的熱濕能力，但這種改變是很有限的。然而，風(fēng)機(jī)盤管作為半集中空調(diào)系統(tǒng)的末端裝置被應(yīng)用于各種場(chǎng)合，不同的場(chǎng)合要求不同的熱濕過(guò)程，這樣只能通過(guò)對(duì)新風(fēng)終參數(shù)的調(diào)整來(lái)滿足設(shè)計(jì)要求。一般地，室內(nèi)熱濕比高，如旅館客房，要求新風(fēng)溫度高；室內(nèi)熱濕比低，如餐廳，要求新風(fēng)溫度低。