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風機盤管加新風係統的設計
發布時間:2019.01.23
    風機盤管機組、室內熱濕比和新風三者之間的相互關係,指出常規設計方法在實際設計中很難獲得滿意的結果,並提出了一種風機盤管加新風係統的設計方法。
  關鍵字風機盤管新風設計風機盤管加獨立新風係統是目前應用廣泛的一種空調形式,旅館建築的客房、寫字樓的辦公間、醫院病房等大都采用這種係統,有些設計者還把它應用到餐廳、茶座、KTV包房等場合。不同的房間功能,其空調負荷特性是不同的,即所要求的室內熱濕過程是不同的。但目前設計人員設計時,通常隻根據負荷大小來選取風機盤管,根據推薦的新風處理終狀態來對新風進行處理~,而並未顧及是否真正滿足室內空氣處理過程的要求。雖然,有關手冊、教科書、期刊上有很多關於風機盤管加新風係統的各種處理過程分析,但均較少考慮到風機盤管的熱濕能力,而且設計時可操祚性較差,因而也很難真正應用到設計中進行必要的計算。本文擬從風機盤管對空氣處理的熱濕過程和新風處理終狀態對室內熱濕比的影響兩個方麵進行分析,從而得出一種較為合理可行的風機盤管加新風係統設計方法。
  一、風機盤管空氣處理過程的熱濕比過程的熱濕比Erc呢,可根據風機盤管的樣本,按照己確定的室內設計參數、冷水水溫和流量及風機盤管的運轉檔次,得風機盤管的全熱冷量Qt和顯熱冷量Qs,則風機盤管空氣處理過程的熱濕比為:不同型號的風機盤管,在不同檔次運轉時,對於不同的室內溫、濕度條件,在不同的冷凍水水溫與流量下,風機盤管的熱工性能(即其提供的冷量和除濕能力)是不同的。如何求得風機盤管對空氣處理但僅有少數廠家的樣本中有較詳細的風機盤管多工況熱工性能數據,而大多數廠家的樣本僅有標準工況(進口空氣幹球溫度1:1.=27‘(:,濕球溫度1.=19.5'進0水溫1;11.=71,進出口溫差5-下的風機盤管的熱工性能數據,不能滿足多工況多的要求。筆者通過對Carrier風機盤管的熱工性能數據(四種型號: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多個數據)進行整理和分析,運用多元回歸的數學方法得出如下的風機盤管全熱冷量、顯熱冷量方程:;Qs,風機盤管在使用工況、標準工況下的顯熱冷量:G,G0風機盤管在使用工況、標準工況下的水流量,kg/s;V,V-風機盤管在使用工況、標準工況下的風量,mVs;tl0風機盤管在使用工況、標準工況下的空氣進口幹球溫度,C;tsl,tsl0風機盤管在使用工況、標準工況下的空氣進口濕球溫度,c:twl,tmo風機盤管在使用工況、標準工況下的冷水進口溫度,I:。
  eFC=2500/認為,應以風機盤管隻承擔變化冷負荷(圍護結構冷負荷)、新風機組除承擔新風負荷外還承擔穩定冷負荷(人員、照明負荷)為基準來確定新風終態,即終狀態點。認為,當分散設置新風係統,控製點多L7 m1時,新風宜處理至L1;當集中設置新風係統,控製點少時,新風宜處理至L3.根據新風機組冷水溫度與風機盤管冷水溫度一致,而且當關閉風機盤管隻送新風時,室內溫、濕度變化不大的原則,分析得出L5為合理的新風終狀態。、也都從不同的角度(室外氣象條件、內外分區)進行了分析,認為L6,L7較好,這樣新風承擔室內濕負荷,風機盤管可作幹工況運行,避免了凝結水盤長期潮濕引起的衛生問題,盤管肋片不易積塵而減少了清洗工作量。設計手冊中也認為1點最合理,風機盤管為幹工況,承擔負荷小,可選小一型號。但筆者認為風機盤管是否作幹工況運行與新風無關。當風機盤管的析濕係數=1時,風機盤管對空氣處理過程的熱濕Ksre=,風機盤管處於幹工況;當>1時,sF,風機盤管處於濕工況。由公式(4)可知,風機盤管對空氣處理過程的熱濕僅與空氣進口溫、濕度條件、冷水水溫、水流量和風量有關,當新風直接送入室內時,於新風無關,即風機盤管幹、濕工況與新風無關。在舒適性空調的室內設計參數範H內,風機盤管的幹工況要求較高的冷水水溫,而水溫升高,風機盤管提供的冷量將下降。例如,室內設計參數tN=25'C、cpN=50%,標準水量,高檔風量時,隻有冷水水溫高於11.5X:,風機盤管才為幹工況;而此時風機盤管的冷量僅是冷水水溫為7‘C(其它不變)時風機盤管冷量的60%.雖然風機盤管負擔部分室內負荷,但其提供的冷量減少很多。可能風機盤管非但不能選小一型號,反而要求選大一號,使得造價提高和安裝不便。
  以上這些作法~雖然考慮了諸如冷水度的一致、控製和運行調節、內外分區、風機盤管接近幹工況運行等因素。但均隻考慮了按風機盤管所提供的焓差(即全熱冷量),而沒有綜合考慮風機盤管的降溫、除濕能力,即風機盤管對空氣處理過程的熱濕比eFe.往往造成水不同熱濕性質的房間(如旅館客房、餐廳),采用同樣的風機盤管運行參數和相同的新風終狀態,這顯然不能滿足要求。室內熱濕過程的不同,及不同的新風處理終狀態,其要求的風機盤管提供的冷量和空氣處理過程是不一樣的。從理計中,很少有人去校核風機盤管mere是否符合要求,而隻注意其總冷量是否滿足要求,也很少有人真正考察風機盤管空調的房間內室內狀態(主要是濕度)是否達到要求。
  三、風機盤管加新風係統設計的e值比較法在中,風機盤管往往是按冷負荷進行選擇的,隻考慮風機盤管處理焓差(全熱冷量)是否大於冷負荷,而不考慮風機盤管的除濕能力,不考慮風機盤管對空氣的處理過程是否滿足室內設計所需的處理過程。對新風終參數的選擇也拋開風機盤管的熱工性能,僅從前述的一些非主要因素來分析。
  果全熱處理能力的裕量>顯熱處理能力的裕量,那麽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,那麽必要校核潛熱處理能力是否足夠。“該方法考慮了風機盤管的除濕能力,但過於簡單。
  筆者認為,對風機盤管加新風係統的設計及設備選擇,必須綜合考慮室內熱濕過程、新風終參數和風機盤管熱工性能這三者之間的關係。這裏提出了一種風機盤管加新風係統的設計選擇方法,沿用中的提法,仍稱作s值比較法。即比較室內所需的熱濕比與風機盤管對空氣處理過程的熱濕比,使二者相近。
  設新風處理到狀態點L(L點在等相對濕度線仇上,根據新風機組隊為95%或90%),參見表1.己知:f新風處理終狀態點參數表1考慮新風的室內廄合熱濕比為:為隨著新風狀態點的變化,室內綜合熱濕比f的變化示意。從中可以看出,隨著新風溫度的降低,室內綜合熱濕比,變大;當新風狀態點為室內熱濕比f線與cpt的交點時,=當新風狀態點為17點(新風負擔室內濕負荷)當f時,室內的溫、濕度將發生變化。假設風機盤管提供的冷量正好滿足室內熱負荷和新風負荷之和,且不考慮房間的熱容和濕容。當££>(;時,相當於濕負荷小、要求高熱濕比(如旅館客房),而新風處理終狀態點偏低的情況,如,室內的溫、濕度將向幹、熱方向變化。當"〈f/時,相當於濕負荷大、要求低熱濕比(如餐廳),而新風處理終狀態點偏高的情況,如,室內的溫、濕度將向冷、濕方向變化。
  s值比較法即為通過沿隊線改變新風處理終狀態點L,使室內綜合熱濕比與風機盤管對空氣處理過程的熱濕比相近,即有:由分析可知,當室內熱濕比f較大(如旅館客房)時,應選較高的新風終狀態點,如l2,l3a,使而當室內熱濕比f較小(如餐廳)時,應選較低的新風終狀態點,如l6,l7a,使。當然由公式(6)可知,也可通過調整新風量來改變但眾所周知,新風量的調整是有限的。;可由公式(1)或公式(4)求得。考慮到負荷變化和運行調節,對室內餘熱量減小、餘濕量不變(旅館客房)的情況,應有對室內餘熱量不變、餘濕量減小(餐廳)的情況,應有由上述分析可知,風機盤管加新風係統的設計可分為以下四個步驟:1、確定新風終參數。根據舒適性或工藝要求,合理確定室內設計溫、濕度參數,計算出室內冷負荷和濕負荷;根據冷源和冷水係統確定風機盤管的水溫和水流量;因設計計算出的冷負荷己是考慮了最不利情況的最大負荷,且風機盤管選型時將考慮修正,故按高檔風量進行設計;應用S值比較法,參照表1中新風終參數的數據,通過試算,選擇適合的新風終狀態點,使其滿足公式(7)。
  2、風機盤管選型。按照風機盤管全熱冷量大於等於室內熱負荷與新風帶進室內的熱負荷之和,艮P:a修正係數,考慮機組的盤管用後積垢積塵對傳熱的影響;僅冷卻使用:a此外,這裏認為所選風機盤管的機外餘壓應當足以克服風機盤管進出口等的風阻力。當進出口的阻力大於風機盤管的機外餘壓時,則風量與冷量都會下降,選擇時還應考慮這些影響(將在另文中論述)。
  3、風量校核。對夏季舒適性空調,規範中規定送風溫差不宜大於ior,換氣次數不少於每小時5次。
  所以風機盤管的風量應按房間換氣次數不少於每小時5次進行校核。或者按射流理論進行氣流組織分析。
  4、新風機組選擇。由己知的總新風量和室外氣象條件(新風初參數)以及前述確定的新風終參數和冷水水溫,按照表麵式冷卻器的熱工計算方法,進行新風機組選型設計,得出新風機組的型號、台數、冷卻盤管的排數。一個新風係統通常是負擔若幹個房間的新風供應,不可能根據每個房間來進行設計。
  隻能根據其中的典型房間來進行設計,該典型房間應能代表該新風係統中大多數房間的負荷特征。
  1、確定新風終參數(1)、己知風機盤管選用7t:冷水水溫,標準水流量G風機盤管對空氣處理的熱濕比=250/=11468k/kg客房室內熱濕比:經試算,確定新風終狀態點為隊=90%,室內綜合熱濕比= 2、風機盤管選型Carrier風機盤管004型的標準全熱冷量為3300kcal/h=3838ww,計算其在題設工況下的全熱冷量:3、風量校核:004型Carrier.風機盤管高檔風量為680irVh,中檔風量為470mVh,經計算高檔風量時換氣次數為7.6次/h,中檔風量時換氣次數為5.2次/h滿足要求。
  4、新風機組選擇(略)五、結語風機盤管是一種定型產品,其熱濕能力僅與進口空氣參數、風量、冷凍水水溫和水流量有關。
  空調設計時,雖然可通過調整上述參數來改變風機盤管的熱濕能力,但這種改變是很有限的。然而,風機盤管作為半集中空調係統的末端裝置被應用於各種場合,不同的場合要求不同的熱濕過程,這樣隻能通過對新風終參數的調整來滿足設計要求。一般地,室內熱濕比高,如旅館客房,要求新風溫度高;室內熱濕比低,如餐廳,要求新風溫度低。