杨 毅

(天津惠普数据中心设计工程有限公司，天津300457)

1 引言

风机盘管加新风系统是目前国内中央空调系统常用的空调形式之一，风机盘管和表冷器做为中央空调系统的末端装置被广泛采用。风机盘管主要是由带肋片的盘管换热器和小型电机带动的风机组成，电机可用三速开关控制出风量，也可通过手动或自动控制进水量来跟踪室内负荷的动态变化。

盘管内通过冷水或热水的不断循环，以风机作为动力将室内空气从进风口吸进，通过盘管换热器表面进行热交换，使室内空气被冷却或升温经送风口再送至室内，风机不断使室内空气循环达到控制室内人工环境的目的。影响风机盘管和表冷器热工性能的因素很多［1］，熟悉这些影响规律对冷冻水系统的控制调节与节能运行有着指导意义。

2 换热的能量平衡

针对盘管换热器，从能量平衡角度考虑，室内空气得热、冷水放热量 (制冷量)与盘管的传热量三者应该是相等的，由三者之间的关系［2］:

联立 (1)、(2)、(3)式，得:

又根据传热系数

将 (5)式代入 (4)式，得:

式中:

式中:q、g、φ为相对供冷量、相对流量、析湿系数比，下标m均指标准工况。

由 (6)式可以看出，影响风机盘管热工性能的因素主要有:进风空气参数、风量、冷水系统的温度与流量等，对于空调房间，风机盘管的进风空气参数变化可忽略不计。

3 热工性能的影响规律

选取某一型号风机盘管进行模拟计算，设计条件是:进口干球为27℃，湿球温度19.5℃，取迎面风速2.5m/s，水流速为1.5m/s进行模拟计算，得出各种影响因素调节工况下与其供冷量的关系。

3.1 冷水温度的影响

冷水系统温度调节直接影响着空调系统的供冷，设定合理的冷水供水温度既要考虑主机的性能，还要兼顾表冷器及风机盘管等换热设备的热工性能。冷水供水温度升高可以使冷水机组的蒸发压力和蒸发温度升高，从而改善制冷主机的性能系数，制冷量增加;冷水温度降低则对表冷器的换热是有利的，提高了末端盘管的制冷能力与除湿能力。提高冷水温度，一般应用在对湿度要求不高的建筑。由于制冷剂蒸发温度一般比冷水温度低2～4℃，考虑避免蒸发器冻结，一般冷水供水温度不低于4℃［3］，即冷水温度下调的区间不大。如图1、图2表明了冷水温度调节对制冷量与除湿能力的影响关系。

图1 冷水温度调节对供冷能力的影响

图2 冷水温度调节对除湿能力的影响

但是，必须注意冷水温度的升高使供冷的品质降低，输送相同数量的冷量，不但会增大冷冻水的流量，使泵的功耗增加，而且会增加空调处理设备的换热面积，这说明在冷水系统供水温度调节时有着一定的限制，当然在一些热湿独立控制的项目中，比如数据中心，室内负荷绝大多数为显热负荷，湿负荷极小，这种情况下可提高冷冻水供水温度，使末端处于干工况运行状态，温、湿度独立进行控制，相比之下大大节省了主机能耗，正是节能的关键所在。

3.2 冷水流量的影响

在表冷器的进水管上安装电动调节阀，当室内温度变化时，通过设定在温控开关上的敏感元件和控制机构自动调节调节阀的开启度，控制进入盘管的水流量。图3即为盘管水流量变化时其供冷量的变化趋势，可以看出，当末端盘管的流量减少至设计值的60%时，传热能力 (供冷量)仍可高达82%左右，即使实际流量为设计流量的1.4倍甚至更高，盘管的传热量也只是有稍许增加而不随之成比例的变化，这在采用冷水变流量调节时是需要注意的。在大多数情况下，风机盘管只是双位调节，但分析流量调节对整个冷水系统的设计提供了依据。

图3 冷水流量调节对供冷能力的影响

在大多数变流量系统设计中，由于工程设计人员选择末端盘管及水泵扬程裕量过大，系统经常处于大流量小温差的运行工况。工程实例表明，很多空调系统供回水温差为2～3℃，与标准设计的5℃温差相差很大。这种大流量小温差的运行工况将使系统的调节性能变得极差，供回水温差越小，调节性能则越差，这违背了变流量系统设计的初衷，在设计中是应当避免的。

3.3 风量的影响

调节风机盘管的手动三速开关，当室内温度变化要求不严格的房间，可调节风机盘管的出风量，以适应室温的变化和要求。一般情况下，风机盘管的风量大小与电机的转速成正比，高、中、低三档风量之比为1∶0.75∶0.5［4］。风机盘管供冷量随风量变化的关系如图4所示。

图4 风量调节对供冷量的影响

以上分析了各个因素对风机盘管和表冷器换热的影响规律，对于风机盘管加新风系统，冷水系统经常运行在质－量并调的工况下，且各个末端根据室温要求经常用三速开关进行风量调节，而不是对某一影响因素进行单独调节。在实际工程中，应根据建筑物的负荷分布情况，采取最佳的运行调节措施，达到节能的效果。

4 结语

通过对风机盘管和表冷器的热工性能进行理论模拟计算，模拟出冷水温度、冷水流量及风量对末端供冷能力、除湿能力的影响规律，对冷冻水系统的控制调节与运行节能有着指导意义，但是由于多个风机盘管构成的水系统的整体特性与单个风机盘管水系统的特性完全不同，对于单个风机盘管与表冷器进行分析远远不够，尚需对风机盘管冷水系统的整体特性深入研究，为冷水系统的设计、调节与控制提供依据。

［1]韩伟国.风机盘管空调系统设计的若干问题研究［D］．哈尔滨工业大学，2000，(3):28－31

［2]陆亚俊，马最良，邹平华，等.暖通空调.北京:中国建筑工业出版社，2006

［3]于丹.空调冷冻水系统大温差设计的影响及能耗分析［D］.哈尔滨工业大学，2001，(3):16－17

［4]风机盘管机组 GB/T19232－2003［S］