风机盘管型号选型及设计

风机盘管型号选型及设计

风机盘管机组作为半集中式空调系统的末端装置，其工程应用非常广泛。从总体上看，目前国内的风机盘管在名义供冷量、噪音、电机输入功率等项指标上，已接近于或优于国外产品，而风量则普遍低于国外同型号产品。但是，真正影响空调效果的，并不只是这些参数的绝对值大小，还取决于这些参数之间的配匹是否合理。因为我国的行业标准?中，对供冷量、噪声、输入功率等都有严格规定，因而形成了国产风机盘管高冷、低噪、小风量的总体特点，而风量与冷量的搭配(焓差)则不合理，这给选型工作的合理性和经济性带来问题。

2 目前风机盘管选型中常见的问题

2．1 按冷负荷选型的弊端

按空调房间的最大冷负荷选用风机盘管是空调系统设计中常见的做法，其目的是保证高峰负荷时的房间温度。而实际上空调房间运行的绝大部分时间都不会处于高峰负荷，使供冷量过剩，而切换到中、低档运行以降低冷量输出，从而维持房间的

热平衡。可见机组实际输出冷量取决于空调负荷的变化，与机组的名义供冷量关系不大。故供冷量只是实现空调的必要条件，但不能决定空调的使用效果。评价空调效果好坏，一是房间平均温度与设定温度的接近程度；二是室温分布(梯度)和变化(波

动)幅度。送风温差越大，换气次数越少，室温梯度和波动幅度也越大，故送风温差和换气次数才是影响空调精度和舒适性的主要因素。文献

[2]中明确规定了不同精度空调房间的最大送风温差和最

低换气次数。空调精度越高，要求送风温差越小、换气次数越多。可见按最大冷负荷选型，仅满足高峰负荷时的房间温度是不够的，还需满足适当的送风温差和换气次数，才能保证房间的舒适性要求。

2．2 不能保证足够的送风量

因送风温差、换气次数是决定空调精度和舒适性的主要因素，故保证足够的风量是实现预期空调效果的先决条件。这里所说的风量是指机组使用时的实际送风量，而不是产品样本中的名义风量(GB／T 19232-2003规定：名义风量须在盘管不通水、空气14—27℃，风机转速为高档，对低静压机组不带风口和过滤器等出口静压为12Pa测得的风量值)。而实际使用中，暗装机组因要加进、回风格栅、过滤器和短风管，加上盘管表面凝水、积尘、滤网堵塞等诸多因素影响，会导致风阻增大、风量下降，使得实际风量远低于名义风量(笔者通过大量实验证明：一般低l5—25％)。由于风量的明显减少，影响空调效果，主要带来以下问题：

1)换气次数少;

2)送风速度低，影响送风射流射程；

3)送风温度低，影响空调舒适度和可能造成送风格栅结露等。

另一方面，对于风机盘管机组本身而言，风量的下降直接影响盘管的换热效果，使盘管的制冷量下降，这样就会形成机组的实际性能(风量、冷量)都要低于名义值的不合理现象。因此，

产品样本上的名义风量、冷量只能作为选型时的参考，而不能作为选型的依据。加大风量不仅能增加换气次数、降低送风温差、改善空调效果，而且由于冷量也会提高，可相应地缩小机组的体积。故提高风量是风机盘管的发展方向之一。当然，风量的

提高也要受空调区域允许风速的制约。另一方面，为控制送风温差，冷量与风量之间应保持适当的匹配关系。全冷量与风量(质量流量)之比就是盘管进出口空气的焓差，它决定了机组供

冷能力和送风温差的大小。从控制送风温差角度，焓差过高不利，而国内的风机盘管的焓差和送风温差普遍偏高。按GB／T 19232-2003规定的名义参数计算，焓差为15．88k．1／kg，送风温差约为l2℃。若按风量下降20％计算，实际的焓差将超过19．85kJ／kg，实际的送风温差会高达l5℃，显然已超出文献[2]中规定的允许送风温差(6_-lO℃)，也就无法保证空调精度和舒适性要求。

2．3忽略风系统的阻力计算

一般地风机盘管空调系统的风系统规模较小，构成简单，阻力不大，约在

l5—5OPa范围内，但仅仅这一点阻力就足以对风机盘管系统的实际送风量有至关重要的影响。风机盘管分为低静压机组和高静压机组两类，在GB／T

19232-2003中，对于低静压机组，带风口和过滤器等出口静压为OPa，不带风口和过滤器等出口静压为12Pa，也就是说，风口及过滤器等构成的阻力为12Pa。而美国空调与制冷学会标准《房间风机盘管空调器》hRI 440— 84中明确规定：出厂时不带送、回风格栅或过滤器的风机盘管，应在12．4Pa机外静压下测试风量u 。这一规定正是为了保证实际风量与名义风量相符。而我国大气含尘量较高，滤网易堵塞，理应机外静压比12．4Pa高，相比之下，我国的行业标准中规定的测试条件合理性有待商榷。以客房中卧式暗装、吊顶回风FCU为例，附加阻力至少应包括回风格栅、回风滤网、送风短管及送风格栅阻力。若回风风速为1．Om／s，送风风速为1．5 m／s，经计算此时机外阻力为16Pa，若选用低静压机组肯定也会造成风量下降，此例在工程应用中应属于附加阻力较小的一例，对风量影响尚且如此，可见FCU风系统附加阻力不可忽视。再者，对于高静压机组，若不经过阻力计算，而是认为选用一个高静压机组就能满足要求的做法也是不合理的。

再举一例，图l为某办公楼安装于吊顶内的卧式暗装FCU及相应的风系统，FCU 的名义风量为750 m／h，散流器喉部风速2．5 m／s，回风风速1．5 m／s，经计算知FCU本体之外总阻力约为61Pa，其中散流器、回风口滤网阻力占总阻力的80％。此时即便采用机外静压30Pa或50Pa的高静压型FCU，风量也会下降15％左右。因此，在具体工程中笼统地提出高静压要求和认为只要采用高静压机组就不必进行相关风系统分析的做法是不可取的。

3 风机盘管机组改进设计的途径

3．1 保证风量的“名”“实”相符

造成机组风量“名”“实”不符的根本原因就在于：

1)湿工况下翅片管表面的水膜和水滴大大地增加了空气的流动阻力,这是主要原因；

2)名义测试工况与实际使用工况不同。因此，解决风

量的“名”“实”不符问题，设计时可从以下几方面入手：

(1)盘管排数的选择

目前国内风机盘管多采用9．53mrn管径的三排盘管，这种结构型式的盘管空气阻力较大。根据大量的盘管试验结果表明：相同结构参数的表冷器排数由三排减至二排，空气阻力约降30％t圳，这样在机组输入功率不变的条件下增加风量，以此来解决机组名义风量与实际风量相差太大的问题，而且又保证达到标准规定的供冷量要求。其理论依据是：虽然盘管由三排减至二排，传热面积减少，但盘管的空气阻力下降，风量明显增加使盘管传热性能增强的原理。并且2排管风机盘管省料、节能，多数场合使用效果要优于3排管机组，经济效益显著。

(2)翅片间距的确定

翅片间距的大小是影响风机盘管传热性能和空气阻力的主要因素之一。由理论分析和实验结论可知，翅片间距对风机盘管传热性能的影响是很复杂的。一般说来，换热系数会随着间距的增大而增大，而阻力则会随着间距的增加而减小。但是，当翅片间距变小时，单位体积的换热面积增加。因此，虽然换热系数变小了，但换热量却有可能是增加的。因此，合理确定翅片间距的大小使得换热量相同时空气的阻力最小，即单位阻力换热量最大应是优化的翅片间距。实验研究结果表明lJ 0J：对于水冷式盘管，在常用的翅片间距范围内，3．3mm左右较好。

(3)翅片形状和表面亲水处理

盘管在供冷工况时，对空气的处理是一个降焓析湿过程，在盘管翅片的表面会不