金奕

摘要：从干盘管系统设计的角度出发，分析新风系统设计选择和干盘管系统结合，确定新风出口空气参数要求和干盘管冷媒温度确定。分析干盘管系统设计的设计要点。

关键词：干盘管系统 新风机组 空调设计

中图分类号：TB494文献标识码： A

一、研究背景及问题的提出

非典以后国内关于抗菌干盘管空调系统进行了深入的研究，在理论上进行了充分的讨论，随后干盘管空调系统转入了工程实际应用，虽然干盘管空调系统基于传统的风机盘管加新风的空调系统，但传统的设备及样本无法提供相应的信息支持。随着近年来人们对室内空气品质要求的不断提高，干盘管系统的综合研究的建立，本文就干盘管系统设计的一些要点进行探讨。

二、干盘管加独立新风的特点

新风系统采用低温送风机送风，新风系统除了承担新风负荷还承担潜热负荷和部分显热负荷。干盘管系统主要承担室内剩余显热负荷。由于干盘管在系统运行中没有凝结水，无凝结水盘，干盘管系统无湿垢杜绝了微生物的滋生，避免了霉菌和异味等问题，同时保证了冷却过程中换热效率的稳定。有效的保证了室内空气品质的稳定。

三、干盘管系统的风机盘管冷量的确定

为保证盘管系统处于干盘管状态，干盘管系统冷水供水温度必须高于室内露点温度，根据风机盘管干工况运行判断要求及软件计算，依据国内相关文献显示，计算温度与理论温度约有1℃，实际设计温度建议高于计算温度2℃。

将风机盘管中的空气处理过程等价为一个具有相同制冷能力的干工况运行方式来判断其是否为干工况、湿工况或半湿工况，即等效干球温度法。

风机盘管在干工况下运行时，为防止出现凝结水，冷水温度不能低于室内空气露点，因此影响冷水进水温度的主要因素为室内空气露点。

在通常的温度范围内，室内空气露点的计算式为：

Tln=8.22+1.24h(φpdx)+1.9[ln(φpdx)]2+273

Tln——室内空气露点，K

Φ——室内空气的相对湿度

Pdx——室内干球温度下得饱和水蒸气分压力，Pa

对于大空间房间，温、湿度均存在梯度，因此在计算露点时，应根据回风口处饱和水蒸气分压及相对湿度计算露点。当回风口位于房间顶部或底部时，回风口处的露点比工作区的设计露点高0.5℃左右。

现行国家标准《风机盘管机组》（GB/T19232-2003）中所要求的风机盘管产品供冷量性能实验的工况点只是一个，因此很多生产商就将该实验工况下的产品性能参数作为其产品的样本参数。在普通风机盘管加新风系统的设计中，由于绝大部分工程均采用了风机盘管提供7℃冷冻水的做法，因此干盘管系统中风机盘管工况点必须予以修正。对于某一型号的风机盘管，通过一定的风量（分别为高、中、低3档）和水量（额定水量），若在实验工况（也就是样本所给出的工况）下测得冷量为Q0，设计人员在进行设备选型时，就可以利用下式根据实际工况进行冷量修正：

QR=(tR 1-tR W1)Q0/（t0 1-t0 w1）(8)

式中：t1，t2分别为空气进、出表冷器状态点的干球温度（℃）；tw1为冷冻水进水温度（℃）；Vy为迎面风速（m/s）；w为冷冻水流速度（m/s）；W为冷冻水质量流量（kg/s）；F为表冷器总换热面积（㎡）；G为空气质量流量（kg/s）；Cp为空气定压比热容（1.01kJ/(kg·℃)）;Cw为水的比热容（4.18（kJ/(kg·℃））；Λ，C，m，n均为表冷器固有的参数；QS为风机盘管的显热供冷量（kW）；QR为实际工况下风机盘管的供冷量（kW）；Q0为样本工况下风机盘管的供冷量（kW）；tR 1、t0 1分别为实际工况、样本工况下风机盘管的进口空气干球温度（℃）；tR W1，t0 w1分别为实际工况、样本工况下风机盘管的进口冷冻水温度（℃）。

从设计干盘管系统的角度出发，设计人员所需要的理想新风机组样本应该能给出在不同室外空气参数下，一定的水量和水温变化范围内，所能达到的不同的空气出口状态。然而一个表格式的机组样本不可能涵盖机组所有的情况去满足用户所有的要求，提供足够的信息。因此，针对干盘管系统中新风机组设计选型的要求和问题，在保证一定精度的前提下，建立起实际数据和理论计算相结合的新风机组电子样本是十分必要的，该电子样本能满足设计人员的设计要求，又要能从一定程度上减少生产商对其产品性能的实验量。

根据以上思路，归纳得到干盘管系统用新风机组的电子样本所应包含的信息主要由以下几点组成：

新风机组所能处理的风量；

在标准工况下（额定风量、一定的空气进口参数、一定的冷冻水进水水温以及一定的冷冻水水量），空气出口状态点和处理的冷量；

非标准工况下（额定风量，不同的空气进口参数、不同的冷冻水水温，一定的冷冻水水量可调范围之内），空气出口状态点和处理的冷量。

图3.1 干工况下空气处理过程示意图

在此首先对“等价干工况法”理论进行简单的介绍：

“对于风量、水量和冷水进水温度相同的同一冷表器的工况而言，若某一干工况的进风焓值与一湿工况的进风焓值相等，且它们的出风焓值和接触系数均相等，则称该干工况为该湿工况的等价干工况。”图3.1中线1~2为表冷器在某湿工况下空气处理过程的示意线，根据定义，在风量、水量和冷水温度相同的前提下，线1~2所示意的空气处理过程即为该湿工况的等价干工况（其中空气状态点1与1，2与2分别为在它们各自的等焓线h1和h2上）。

四、干盘管加独立新风系统

图4.1干盘管加独立新风系统原理图

新风机组大焓差处理新风，送风温度可达7℃左右，机组的进回水温度低，而风机盘管干工况下运行，进水温度可提高到室内空气露点温度以上，如在tn=26℃，￠N=60%设计条件下，风机盘管的供水温度在18℃左右，风机盘管可使用新风机组的回水，实现新风机组和风机盘管的水系统串连，如图4.1所示。适当提高冷冻机进回水温差，有利于节能。

图4.2干盘管加独立新风系统冷水系统串联原理图

1.一次泵；2.阀门；3.温控电动三通阀；4.二次泵

图4.3干盘管独立新风系统夏季空气处理焓湿图

W-室外状态点；N-室内状态点；N-回风处理点；O-室内混合点；ε-热湿比线

tw和ts2分别为室外空气干球温度，湿球温度；tw和ts1分别为处理新风干球温度，湿球温度。

五、干盘管系统的控制

为保障风机盘管运行的全程干工况，在系统设计时，设计人员以典型设计日负荷为依据进行系统部件容量的配置，然而系统运行的实际工况具有一定的随机性和不确定性，设计日工况并不能涵盖实际运行中所有工况。设计能够保证干盘管系统在设计日工况下风机盘管不产生冷凝水，但无法保证在其他工况下（如室内湿负荷大大超出设计负荷、系统启动阶段室内空气露点较高）风机盘管始终不产生冷凝水，因此必须对风机盘管采取保护措施，保障其在运行过程中的“全程干工况”。

1.水温控制，通过调节进入风机盘管的冷水温度，使其高于室内空气露点，从而保障风机盘管在干工况下运行。该方案可用进入风机盘管的冷水温度代替风机盘管表冷器风侧表面的最低温度来与室内露点温度直接进行比较，由于这种替代偏于保守，水温控制方式控制温度高于露点温度1℃。

2.简单关断控制比较室内空气露点温度和风机盘管冷水进水温度。当测得冷水温度低于露点温度时，切断风机盘管的电动温度控制阀门，从而保证不结露。简单关断控制的优点在于控制逻辑简单，易于实现，不存在冷热抵消的能量浪费。在采取这种控制方式时，应配合排风及热能回收系统设计，当室内控制参数偏离设计值时启动排风系统，加大新风量排除室内余湿。使室内空气参数控制在合理范畴。使风机盘管充分发挥其去除室内余热能力。

六、结束语

空调系统的设计是一项集舒适、节能、经济和环保等各方面的综合设计，干盘管系统设计提供了一个节能、环保、卫生的思路。如果把干盘管系统和诱导、置换式通风结合起来，通过循环风量设计及能量回收集成在提升卫生条件和节能都有重大意义。具体设计中还有很多系统与控制的问题尚需完善改进，有待工程实践的检验。

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