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风机盘管加新风系统的设计
发布时间:2019.01.23
    风机盘管机组、室内热湿比和新风三者之间的相互关系,指出常规设计方法在实际设计中很难获得满意的结果,并提出了一种风机盘管加新风系统的设计方法。
  关键字风机盘管新风设计风机盘管加独立新风系统是目前应用广泛的一种空调形式,旅馆建筑的客房、写字楼的办公间、医院病房等大都采用这种系统,有些设计者还把它应用到餐厅、茶座、KTV包房等场合。不同的房间功能,其空调负荷特性是不同的,即所要求的室内热湿过程是不同的。但目前设计人员设计时,通常只根据负荷大小来选取风机盘管,根据推荐的新风处理终状态来对新风进行处理~,而并未顾及是否真正满足室内空气处理过程的要求。虽然,有关手册、教科书、期刊上有很多关于风机盘管加新风系统的各种处理过程分析,但均较少考虑到风机盘管的热湿能力,而且设计时可操祚性较差,因而也很难真正应用到设计中进行必要的计算。本文拟从风机盘管对空气处理的热湿过程和新风处理终状态对室内热湿比的影响两个方面进行分析,从而得出一种较为合理可行的风机盘管加新风系统设计方法。
  一、风机盘管空气处理过程的热湿比过程的热湿比Erc呢,可根据风机盘管的样本,按照己确定的室内设计参数、冷水水温和流量及风机盘管的运转档次,得风机盘管的全热冷量Qt和显热冷量Qs,则风机盘管空气处理过程的热湿比为:不同型号的风机盘管,在不同档次运转时,对于不同的室内温、湿度条件,在不同的冷冻水水温与流量下,风机盘管的热工性能(即其提供的冷量和除湿能力)是不同的。如何求得风机盘管对空气处理但仅有少数厂家的样本中有较详细的风机盘管多工况热工性能数据,而大多数厂家的样本仅有标准工况(进口空气干球温度1:1.=27‘(:,湿球温度1.=19.5'进0水温1;11.=71,进出口温差5-下的风机盘管的热工性能数据,不能满足多工况多的要求。笔者通过对Carrier风机盘管的热工性能数据(四种型号:002型、003型、004型、006型,分别在六种水温:510C,四种水流量和十一种温、湿度条件下,约2000多个数据)进行整理和分析,运用多元回归的数学方法得出如下的风机盘管全热冷量、显热冷量方程:;Qs,风机盘管在使用工况、标准工况下的显热冷量:G,G0风机盘管在使用工况、标准工况下的水流量,kg/s;V,V-风机盘管在使用工况、标准工况下的风量,mVs;tl0风机盘管在使用工况、标准工况下的空气进口干球温度,C;tsl,tsl0风机盘管在使用工况、标准工况下的空气进口湿球温度,c:twl,tmo风机盘管在使用工况、标准工况下的冷水进口温度,I:。
  eFC=2500/认为,应以风机盘管只承担变化冷负荷(围护结构冷负荷)、新风机组除承担新风负荷外还承担稳定冷负荷(人员、照明负荷)为基准来确定新风终态,即终状态点。认为,当分散设置新风系统,控制点多L7 m1时,新风宜处理至L1;当集中设置新风系统,控制点少时,新风宜处理至L3.根据新风机组冷水温度与风机盘管冷水温度一致,而且当关闭风机盘管只送新风时,室内温、湿度变化不大的原则,分析得出L5为合理的新风终状态。、也都从不同的角度(室外气象条件、内外分区)进行了分析,认为L6,L7较好,这样新风承担室内湿负荷,风机盘管可作干工况运行,避免了凝结水盘长期潮湿引起的卫生问题,盘管肋片不易积尘而减少了清洗工作量。设计手册中也认为1点最合理,风机盘管为干工况,承担负荷小,可选小一型号。但笔者认为风机盘管是否作干工况运行与新风无关。当风机盘管的析湿系数=1时,风机盘管对空气处理过程的热湿Ksre=,风机盘管处于干工况;当>1时,sF,风机盘管处于湿工况。由公式(4)可知,风机盘管对空气处理过程的热湿仅与空气进口温、湿度条件、冷水水温、水流量和风量有关,当新风直接送入室内时,于新风无关,即风机盘管干、湿工况与新风无关。在舒适性空调的室内设计参数范H内,风机盘管的干工况要求较高的冷水水温,而水温升高,风机盘管提供的冷量将下降。例如,室内设计参数tN=25'C、cpN=50%,标准水量,高档风量时,只有冷水水温高于11.5X:,风机盘管才为干工况;而此时风机盘管的冷量仅是冷水水温为7‘C(其它不变)时风机盘管冷量的60%.虽然风机盘管负担部分室内负荷,但其提供的冷量减少很多。可能风机盘管非但不能选小一型号,反而要求选大一号,使得造价提高和安装不便。
  以上这些作法~虽然考虑了诸如冷水度的一致、控制和运行调节、内外分区、风机盘管接近干工况运行等因素。但均只考虑了按风机盘管所提供的焓差(即全热冷量),而没有综合考虑风机盘管的降温、除湿能力,即风机盘管对空气处理过程的热湿比eFe.往往造成水不同热湿性质的房间(如旅馆客房、餐厅),采用同样的风机盘管运行参数和相同的新风终状态,这显然不能满足要求。室内热湿过程的不同,及不同的新风处理终状态,其要求的风机盘管提供的冷量和空气处理过程是不一样的。从理计中,很少有人去校核风机盘管mere是否符合要求,而只注意其总冷量是否满足要求,也很少有人真正考察风机盘管空调的房间内室内状态(主要是湿度)是否达到要求。
  三、风机盘管加新风系统设计的e值比较法在中,风机盘管往往是按冷负荷进行选择的,只考虑风机盘管处理焓差(全热冷量)是否大于冷负荷,而不考虑风机盘管的除湿能力,不考虑风机盘管对空气的处理过程是否满足室内设计所需的处理过程。对新风终参数的选择也抛开风机盘管的热工性能,仅从前述的一些非主要因素来分析。
  果全热处理能力的裕量>显热处理能力的裕量,那么潜热处理能力必有裕量;如果全热处理能力的裕量<显热处理能力的裕量,那么必要校核潜热处理能力是否足够。“该方法考虑了风机盘管的除湿能力,但过于简单。
  笔者认为,对风机盘管加新风系统的设计及设备选择,必须综合考虑室内热湿过程、新风终参数和风机盘管热工性能这三者之间的关系。这里提出了一种风机盘管加新风系统的设计选择方法,沿用中的提法,仍称作s值比较法。即比较室内所需的热湿比与风机盘管对空气处理过程的热湿比,使二者相近。
  设新风处理到状态点L(L点在等相对湿度线仇上,根据新风机组队为95%或90%),参见表1.己知:f新风处理终状态点参数表1考虑新风的室内厩合热湿比为:为随着新风状态点的变化,室内综合热湿比f的变化示意。从中可以看出,随着新风温度的降低,室内综合热湿比,变大;当新风状态点为室内热湿比f线与cpt的交点时,=当新风状态点为17点(新风负担室内湿负荷)当f时,室内的温、湿度将发生变化。假设风机盘管提供的冷量正好满足室内热负荷和新风负荷之和,且不考虑房间的热容和湿容。当££>(;时,相当于湿负荷小、要求高热湿比(如旅馆客房),而新风处理终状态点偏低的情况,如,室内的温、湿度将向干、热方向变化。当"〈f/时,相当于湿负荷大、要求低热湿比(如餐厅),而新风处理终状态点偏高的情况,如,室内的温、湿度将向冷、湿方向变化。
  s值比较法即为通过沿队线改变新风处理终状态点L,使室内综合热湿比与风机盘管对空气处理过程的热湿比相近,即有:由分析可知,当室内热湿比f较大(如旅馆客房)时,应选较高的新风终状态点,如l2,l3a,使而当室内热湿比f较小(如餐厅)时,应选较低的新风终状态点,如l6,l7a,使。当然由公式(6)可知,也可通过调整新风量来改变但众所周知,新风量的调整是有限的。;可由公式(1)或公式(4)求得。考虑到负荷变化和运行调节,对室内余热量减小、余湿量不变(旅馆客房)的情况,应有对室内余热量不变、余湿量减小(餐厅)的情况,应有由上述分析可知,风机盘管加新风系统的设计可分为以下四个步骤:1、确定新风终参数。根据舒适性或工艺要求,合理确定室内设计温、湿度参数,计算出室内冷负荷和湿负荷;根据冷源和冷水系统确定风机盘管的水温和水流量;因设计计算出的冷负荷己是考虑了最不利情况的最大负荷,且风机盘管选型时将考虑修正,故按高档风量进行设计;应用S值比较法,参照表1中新风终参数的数据,通过试算,选择适合的新风终状态点,使其满足公式(7)。
  2、风机盘管选型。按照风机盘管全热冷量大于等于室内热负荷与新风带进室内的热负荷之和,艮P:a修正系数,考虑机组的盘管用后积垢积尘对传热的影响;仅冷却使用:a此外,这里认为所选风机盘管的机外余压应当足以克服风机盘管进出口等的风阻力。当进出口的阻力大于风机盘管的机外余压时,则风量与冷量都会下降,选择时还应考虑这些影响(将在另文中论述)。
  3、风量校核。对夏季舒适性空调,规范中规定送风温差不宜大于ior,换气次数不少于每小时5次。
  所以风机盘管的风量应按房间换气次数不少于每小时5次进行校核。或者按射流理论进行气流组织分析。
  4、新风机组选择。由己知的总新风量和室外气象条件(新风初参数)以及前述确定的新风终参数和冷水水温,按照表面式冷却器的热工计算方法,进行新风机组选型设计,得出新风机组的型号、台数、冷却盘管的排数。一个新风系统通常是负担若干个房间的新风供应,不可能根据每个房间来进行设计。
  只能根据其中的典型房间来进行设计,该典型房间应能代表该新风系统中大多数房间的负荷特征。
  1、确定新风终参数(1)、己知风机盘管选用7t:冷水水温,标准水流量G风机盘管对空气处理的热湿比=250/=11468k/kg客房室内热湿比:经试算,确定新风终状态点为队=90%,室内综合热湿比= 2、风机盘管选型Carrier风机盘管004型的标准全热冷量为3300kcal/h=3838ww,计算其在题设工况下的全热冷量:3、风量校核:004型Carrier.风机盘管高档风量为680irVh,中档风量为470mVh,经计算高档风量时换气次数为7.6次/h,中档风量时换气次数为5.2次/h满足要求。
  4、新风机组选择(略)五、结语风机盘管是一种定型产品,其热湿能力仅与进口空气参数、风量、冷冻水水温和水流量有关。
  空调设计时,虽然可通过调整上述参数来改变风机盘管的热湿能力,但这种改变是很有限的。然而,风机盘管作为半集中空调系统的末端装置被应用于各种场合,不同的场合要求不同的热湿过程,这样只能通过对新风终参数的调整来满足设计要求。一般地,室内热湿比高,如旅馆客房,要求新风温度高;室内热湿比低,如餐厅,要求新风温度低。
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