風(fēng)機(jī)盤管型號(hào)選型及設(shè)計(jì)

1、風(fēng)機(jī)盤管型號(hào)選型及設(shè)計(jì) 2011-09-02 10:58 風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組作為半集中式空調(diào)系統(tǒng)的末端裝置，其工程應(yīng)用非常廣泛。 風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組作為半集中式空調(diào)系統(tǒng)的末端裝置，其工程應(yīng)用非常廣泛。從總體上看，目前國內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管在名義供冷量、噪音、電機(jī)輸入功率等項(xiàng)指標(biāo)上，已接近于或優(yōu)于國外產(chǎn)品，而風(fēng)量則普遍低于國外同型號(hào)產(chǎn)品。但是，真正影響空調(diào)效果的，并不只是這些參數(shù)的絕對(duì)值大小，還取決于這些參數(shù)之間的配匹是否合理。因?yàn)槲覈男袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)?中，對(duì)供冷量、噪聲、輸入功率等都有嚴(yán)格規(guī)定，因而形成了國產(chǎn)風(fēng)機(jī)盤管高冷、低噪、小風(fēng)量的總體特點(diǎn)，而風(fēng)量與冷量的搭配(焓差則不合理，這給選型工作的合理性和經(jīng)濟(jì)性帶來問題。

2、2 目前風(fēng)機(jī)盤管選型中常見的問題 2.1 按冷負(fù)荷選型的弊端 按空調(diào)房間的最大冷負(fù)荷選用風(fēng)機(jī)盤管是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常見的做法，其目的是保證高峰負(fù)荷時(shí)的房間溫度。而實(shí)際上空調(diào)房間運(yùn)行的絕大部分時(shí)間都不會(huì)處于高峰負(fù)荷，使供冷量過剩，而切換到中、低檔運(yùn)行以降低冷量輸出，從而維持房間的 熱平衡?？梢姍C(jī)組實(shí)際輸出冷量取決于空調(diào)負(fù)荷的變化，與機(jī)組的名義供冷量關(guān)系不大。故供冷量只是實(shí)現(xiàn)空調(diào)的必要條件，但不能決定空調(diào)的使用效果。評(píng)價(jià)空調(diào)效果好壞，一是房間平均溫度與設(shè)定溫度的接近程度;二是室溫分布(梯度和變化(波 動(dòng)幅度。送風(fēng)溫差越大，換氣次數(shù)越少，室溫梯度和波動(dòng)幅度也越大，故送風(fēng)溫差和換氣次數(shù)才是影響空調(diào)精度和

3、舒適性的主要因素。文獻(xiàn) 2中明確規(guī)定了不同精度空調(diào)房間的最大送風(fēng)溫差和最 低換氣次數(shù)?？照{(diào)精度越高，要求送風(fēng)溫差越小、換氣次數(shù)越多?？梢姲醋畲罄湄?fù)荷選型，僅滿足高峰負(fù)荷時(shí)的房間溫度是不夠的，還需滿足適當(dāng)?shù)乃惋L(fēng)溫差和換氣次數(shù)，才能保證房間的舒適性要求。 2.2 不能保證足夠的送風(fēng)量 因送風(fēng)溫差、換氣次數(shù)是決定空調(diào)精度和舒適性的主要因素，故保證足夠的風(fēng)量是實(shí)現(xiàn)預(yù)期空調(diào)效果的先決條件。這里所說的風(fēng)量是指機(jī)組使用時(shí)的實(shí)際送風(fēng)量，而不是產(chǎn)品樣本中的名義風(fēng)量(GB/T 19232-2003規(guī)定：名義風(fēng)量須在盤管不通水、空氣1427，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為高檔，對(duì)低靜壓機(jī)組不帶風(fēng)口和過濾器等出口靜壓為12Pa測(cè)得的風(fēng)量

4、值。而實(shí)際使用中，暗裝機(jī)組因要加進(jìn)、回風(fēng)格柵、過濾器和短風(fēng)管，加上盤管表面凝水、積塵、濾網(wǎng)堵塞等諸多因素影響，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)阻增大、風(fēng)量下降，使得實(shí)際風(fēng)量遠(yuǎn)低于名義風(fēng)量(筆者通過大量實(shí)驗(yàn)證明：一般低l525%。由于風(fēng)量的明顯減少，影響空調(diào)效果， 主要帶來以下問題： 1換氣次數(shù)少; 2送風(fēng)速度低，影響送風(fēng)射流射程; 3送風(fēng)溫度低，影響空調(diào)舒適度和可能造成送風(fēng)格柵結(jié)露等。 另一方面，對(duì)于風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組本身而言，風(fēng)量的下降直接影響盤管的換熱效果，使盤管的制冷量下降，這樣就會(huì)形成機(jī)組的實(shí)際性能(風(fēng)量、冷量都要低于名義值的不合理現(xiàn)象。因此， 產(chǎn)品樣本上的名義風(fēng)量、冷量只能作為選型時(shí)的參考，而不能作為選型的依據(jù)。

5、加大風(fēng)量不僅能增加換氣次數(shù)、降低送風(fēng)溫差、改善空調(diào)效果，而且由于冷量也會(huì)提高，可相應(yīng)地縮小機(jī)組的體積。故提高風(fēng)量是風(fēng)機(jī)盤管的發(fā)展方向之一。當(dāng)然，風(fēng)量的 提高也要受空調(diào)區(qū)域允許風(fēng)速的制約。另一方面，為控制送風(fēng)溫差，冷量與風(fēng)量之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)钠ヅ潢P(guān)系。全冷量與風(fēng)量(質(zhì)量流量之比就是盤管進(jìn)出口空氣的焓差，它決定了機(jī)組供 冷能力和送風(fēng)溫差的大小。從控制送風(fēng)溫差角度，焓差過高不利，而國內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管的焓差和送風(fēng)溫差普遍偏高。按GB/T 19232-2003規(guī)定的名義參數(shù)計(jì)算，焓差為15.88k.1/kg，送風(fēng)溫差約為l2。若按風(fēng)量下降20%計(jì)算，實(shí)際的焓差將超過19.85kJ/kg，實(shí)際的送風(fēng)溫差會(huì)高達(dá)l

6、5，顯然已超出文獻(xiàn)2中規(guī)定的允許送風(fēng)溫差(6_-lO，也就無法保證空調(diào)精度和舒適性要求。 2.3忽略風(fēng)系統(tǒng)的阻力計(jì)算 一般地風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)系統(tǒng)規(guī)模較小，構(gòu)成簡(jiǎn)單，阻力不大，約在l55OPa范圍內(nèi)，但僅僅這一點(diǎn)阻力就足以對(duì)風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的實(shí)際送風(fēng)量有至關(guān)重要的影響。風(fēng)機(jī)盤管分為低靜壓機(jī)組和高靜壓機(jī)組兩類，在GB/T 19232-2003中，對(duì)于低靜壓機(jī)組，帶風(fēng)口和過濾器等出口靜壓為OPa，不帶風(fēng)口和過濾器等出口靜壓為12Pa，也就是說，風(fēng)口及過濾器等構(gòu)成的阻力為12Pa。而美國空調(diào)與制冷學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)房間風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)器hRI 440 84中明確規(guī)定：出廠時(shí)不帶送、回風(fēng)格柵或過濾器的風(fēng)機(jī)盤管，應(yīng)在1

7、2.4Pa機(jī)外靜壓下測(cè)試風(fēng)量u 。這一規(guī)定正是為了保證實(shí)際風(fēng)量與名義風(fēng)量相符。而我國大氣含塵量較高，濾網(wǎng)易堵塞，理應(yīng)機(jī)外靜壓比12.4Pa高，相比之下，我國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測(cè)試條件合理性有待商榷。以客房中臥式暗裝、吊頂回風(fēng)FCU為例，附加阻力至少應(yīng)包括回風(fēng)格柵、回風(fēng)濾網(wǎng)、送風(fēng)短管及送風(fēng)格柵阻力。若回風(fēng)風(fēng)速為1.Om/s，送風(fēng)風(fēng)速為1.5 m/s，經(jīng)計(jì)算此時(shí)機(jī)外阻力為16Pa，若選用低靜壓機(jī)組肯定也會(huì)造成風(fēng)量下降，此例在工程應(yīng)用中應(yīng)屬于附加阻力較小的一例，對(duì)風(fēng)量影響尚且如此，可見FCU風(fēng)系統(tǒng)附加阻力不可忽視。再者，對(duì)于高靜壓機(jī)組，若不經(jīng)過阻力計(jì)算，而是認(rèn)為選用一個(gè)高靜壓 機(jī)組就能滿足要求的做法

8、也是不合理的。 再舉一例，圖l為某辦公樓安裝于吊頂內(nèi)的臥式暗裝FCU及相應(yīng)的風(fēng)系統(tǒng)，F(xiàn)CU的名義風(fēng)量為750 m/h，散流器喉部風(fēng)速2.5 m/s，回風(fēng)風(fēng)速1.5 m/s，經(jīng)計(jì)算知FCU本體之外總阻力約為61Pa，其中散流器、回風(fēng)口濾網(wǎng)阻力占總阻力的80%。此時(shí)即便采用機(jī)外靜壓30Pa或50Pa的高靜壓型FCU，風(fēng)量也會(huì)下降15%左右。因此，在具體工程中籠統(tǒng)地提出高靜壓要求和認(rèn)為只要采用高靜壓機(jī)組就不必進(jìn)行相關(guān)風(fēng)系統(tǒng)分析的做法是不可取的。 3 風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組改進(jìn)設(shè)計(jì)的途徑 3.1 保證風(fēng)量的“名”“實(shí)”相符 造成機(jī)組風(fēng)量“名”“實(shí)”不符的根本原因就在于： 1濕工況下翅片管表面的水膜和水滴大大地增

9、加了空氣的流動(dòng)阻力,這是主要原因; 2名義測(cè)試工況與實(shí)際使用工況不同。因此，解決風(fēng) 量的“名”“實(shí)”不符問題，設(shè)計(jì)時(shí)可從以下幾方面入手： (1盤管排數(shù)的選擇 目前國內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管多采用9.53mrn管徑的三排盤管，這種結(jié)構(gòu)型式的盤管空氣阻力較大。根據(jù)大量的盤管試驗(yàn)結(jié)果表明：相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的表冷器排數(shù)由三排減至二排，空氣阻力約降30%t圳，這樣在機(jī)組輸入功率不變的條件下增加風(fēng)量，以此來解決機(jī)組名義風(fēng)量與實(shí)際風(fēng)量相差太大的問題，而且又保證達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的供冷量要求。其理論依據(jù)是：雖然盤管由三排減至二排，傳熱面積減少，但盤管的空氣阻力下降，風(fēng)量明顯增加使盤管傳熱性能增強(qiáng)的原理。并且2排管風(fēng)機(jī)盤管省料、節(jié)能，

10、多數(shù)場(chǎng)合使用效果要優(yōu)于3排管機(jī)組，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 (2翅片間距的確定 翅片間距的大小是影響風(fēng)機(jī)盤管傳熱性能和空氣阻力的主要因素之一。由理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知，翅片間距對(duì)風(fēng)機(jī)盤管傳熱性能的影響是很復(fù)雜的。一般說來，換熱系數(shù)會(huì)隨著間距的增大而增大，而阻力則會(huì)隨著間距的增加而減小。但是，當(dāng)翅片間距變小時(shí)，單位體積的換熱面積增加。因此，雖然換熱系數(shù)變小了，但換熱量卻有可能是增加的。因此，合理確定翅片間距的大小使得換熱量相同時(shí)空氣的阻力最小，即單位阻力換熱量最大應(yīng)是優(yōu)化的翅片間距。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明lJ 0J：對(duì)于水冷式盤管，在常用的翅片間距范圍內(nèi)，3.3mm左右較好。 (3翅片形狀和表面親水處理 盤管在

11、供冷工況時(shí)，對(duì)空氣的處理是一個(gè)降焓析濕過程，在盤管翅片的表面會(huì)不斷形成水珠，大部分水珠在重力作用下，沿著翅片由上往下流淌至凝結(jié)水盤，也有一部分掛貼在翅片表面，這部分水珠使得盤管的阻力增大，從而減少了出風(fēng)量。對(duì)于 相同規(guī)格的盤管來說，翅片的析水速度與翅 片的形狀有關(guān)，同時(shí)也與翅片表面是否做親水處理有關(guān)。有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：相同情況下，濕/干工況風(fēng)量比由條縫型翅片的75%提高到無縫型翅片的90%;由翅片表面未做親水處理的88%提高到親水處理的99%t制，可見，翅片的形狀和表面親水處理對(duì)機(jī)組的出風(fēng)量有重要影響。 3.2 保證機(jī)外靜壓和風(fēng)量 因盤管(特別是暗裝機(jī)組在使用中風(fēng)量會(huì)有大幅度衰減，因此為克服送風(fēng)

12、阻力必須具備一定的機(jī)外靜壓，以保證所需的風(fēng)量。為滿足用戶的不同使用要求，國外廠家提供有低噪聲、標(biāo)準(zhǔn)型、高靜壓三種機(jī)型供用戶選擇。低噪聲機(jī)組的機(jī)外靜壓一般低于lOPa：標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組為1525Pa;高靜壓機(jī)組高達(dá)305oPa。一般空調(diào)場(chǎng)合宜使用標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組，高精度及大面積房間則應(yīng)考慮選用高靜壓機(jī)組，低噪聲機(jī)組一般僅用于對(duì)噪聲水平要求嚴(yán)格的 場(chǎng)合，如高星級(jí)飯店中的豪華客房。因此，在選用國產(chǎn)暗裝風(fēng)盤管時(shí)，建議選擇機(jī)外靜壓不低于20Pa的產(chǎn)品，當(dāng)采用散流器送風(fēng)且回風(fēng)帶濾網(wǎng)時(shí)，F(xiàn)CU 的機(jī)外余壓不宜小于50Pa，方可取得較好的使用效果，當(dāng)然，生產(chǎn)廠家最好在產(chǎn)品樣本上附上機(jī)組的風(fēng)量一機(jī)外靜壓曲線，以方便于機(jī)組選

13、型時(shí)參考;并且應(yīng)生產(chǎn)高低不同的機(jī)外靜壓機(jī)型以供不同的使用場(chǎng)合選用。 3.3 提供多樣化焓差的機(jī)組 按照我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于某一型號(hào)的機(jī)組只能提供單一焓差(因供冷量和風(fēng)量一定，并且焓差偏高，使得機(jī)組送風(fēng)溫差偏大，用在高精度、要求嚴(yán)格的空調(diào)場(chǎng)合還必須采取一定的補(bǔ)救措施，比如可采用改變新風(fēng)參數(shù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。而國外的風(fēng)機(jī)盤管具有多種焓差，一般會(huì)提供2排管和3排管兩種不同冷量的盤管，分別配上低噪聲、標(biāo)準(zhǔn)型或高靜壓三種不同風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，形成名義風(fēng)量相同，但實(shí)際風(fēng)量、冷量、焓差都不相同的6種機(jī)型，可以滿 足不同地區(qū)、不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)、不同精度要求空調(diào)房間的使用要求。因此，國內(nèi)生產(chǎn)廠家也應(yīng)從實(shí)際使用情況出發(fā)，研制出多樣

14、化焓差的新型機(jī)組，以滿足不同空調(diào)場(chǎng)合的靈活選用。 3.4 合理的水路流程目前，多數(shù)廠家風(fēng)機(jī)盤管的水路流程采用單一的3進(jìn)3出的接法。合理的水路設(shè)計(jì)應(yīng)滿足： 1較高的水流速，以保證較高的換熱系數(shù); 2較低的水阻力，保證水泵較低的能耗，尤其是高層建筑 空調(diào)系統(tǒng)： 3水和空氣的逆交叉流動(dòng)，以保證最大的換熱溫差。然而實(shí)際水通路設(shè)計(jì)中，增強(qiáng)換熱系數(shù)往往會(huì)帶來水阻力的增加。因此，優(yōu)化的水通路設(shè)計(jì)應(yīng)做到： 1不同長(zhǎng)度的盤管應(yīng)采用不同的水路設(shè)計(jì)，如大長(zhǎng)度盤管采用多路并聯(lián)、加大過水截面積，既能保證換熱量又能有效 地降低水阻力; 2保證進(jìn)、回水之間5溫差， 以保證合適的流量、合適的水流速，從而保證換熱性能，同時(shí)又不

15、會(huì)使水阻過大。3不同使用工況的盤管，其水路應(yīng)區(qū)別設(shè)計(jì)。若進(jìn)風(fēng)參數(shù)不同，空氣處理過程必然不同，因此，水通路設(shè)計(jì)應(yīng)有所不同，以保證冷量、 水阻力的合理。4為冬季防凍放水及防止管內(nèi)空氣滯留，水路應(yīng)設(shè)計(jì)成由下至上的單向行程比較合 理、可行。 3.5 提供全冷量焓效率 和顯冷量效率 的計(jì)算公式 由于樣本上提供的風(fēng)量、冷量是名義工況下測(cè)定的，而在實(shí)際使用中，名義風(fēng)量和名義冷量一般都不會(huì)出現(xiàn)，依此作為選型依據(jù)是不合理的。因此，廠家在產(chǎn)品樣本上除了標(biāo)明名義風(fēng)量、名義冷量外，還應(yīng)提供每一種型號(hào)機(jī)組的全冷量焓效率和顯冷量效率 的計(jì)算公式，以供設(shè)計(jì)人員選型時(shí)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)工況進(jìn)行設(shè)計(jì)風(fēng)量、設(shè)計(jì)冷量的計(jì)算，以便合理選用風(fēng)機(jī)盤管，這樣既保證滿意的空調(diào)效果，又能節(jié)省初投資和運(yùn)行能耗，一舉兩得，應(yīng)是業(yè)內(nèi)人士共同追求的目標(biāo)。 4 結(jié)論 4.1 風(fēng)機(jī)盤管的實(shí)際送風(fēng)量是保證空調(diào)效果理想的關(guān)鍵， 產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮各參數(shù)的合理配匹，另一方面，可從盤管排數(shù)、翅片間距、翅片形式和表面做親水處理等方面考慮在濕工況下提高機(jī)組的送風(fēng)量，減少風(fēng)側(cè)阻力。 4.2