阎占宇 王梦琦

沈阳建筑大学市政与环境工程学院（110168）

1 焓差试验室简介

焓差试验台由控制台、机房和环境室构成（如图 1、2 所示），环境室的外尺寸为 6 500 mm×3 500 mm×3 500 mm。依照《风机盘管机组》（GB/T 19232—2003）设计标准，采用房间水流量计法以及空气焓差法，准确测定风机盘管机组风量、出口静压、输入功率、供冷量、供热量等技术参数。其中，设备启停、工况调节、数据的采集及计算、原始记录的生成均在监控电脑完成。

图1 焓差试验室控制台、机房

图2 焓差试验室环境室

本试验台的风系统由室内组合空调机组和风量测量装置组成。 室内组合空调机组包括水表冷段、风机段、风侧电加热段和加湿段组成，用以调节被试机的进口空气干湿球温度；风量测量装置包括进风段、混流段、整流段、取样段、喷嘴测量段及出风段，是测量风量及出口空气干湿球温度的主要装置。 环境室采用全面孔板送风，保证了环境室内具有较为均匀的温度场和速度场。 试验台冷源采用水冷冷水机组，独立的3 台压缩机实现冷量分级控制，通过PLC 控制各设备的启停，可根据冷水箱的水温确定3 台独立压缩机的启停； 采用电加热作为试验室的热源。 同时， 试验台包含监控软件和联锁保护说明，采集的数据以数字、曲线图的形式进行实时连续监测， 事故实时报警； 对水泵及风机电流过载保护，冷却水路断流保护，水冷冷水机组压缩机高低压保护[1]。

2 风机盘管结垢基本原理

根据对文献的梳理发现， 风机盘管性能对建筑能耗有不同程度的影响，具体方式为:结垢（颗粒污垢，腐蚀污垢，生物污垢，凝固污垢，物理因素结垢、化学因素结垢）、风机盘管的结构（管束数翅片间距、管径、翅片放置角度）及风机盘管的运行方式（风调节、水调节、混合调节）。 通过查看沈阳建筑大学教学楼图纸进行分析，确定在学校教室中，风机盘管的数量及布置安装情况: 沈阳建筑大学二层教学楼内空调运行过程绝大多数采用风机盘管， 总数高达834 个。 文章运用焓差试验台对沈阳建筑大学教学楼内风机盘管结垢前后进行试验对比分析，旨在得出风机盘管结垢对风机盘管性能的影响[2]。

风机盘管污垢沉积主要是由于物理和化学过程引起的，污垢大致可分为以下六类:①颗粒污垢是指换热面上聚集的流体中的固体颗粒。 颗粒污垢包括胶体粒子沉积物和沉淀污垢等；②化学反应污垢是指通过化学反应在换热面上形成的沉积物。 化学反应污垢的实例有碳氢化合物的聚合和裂化；③腐蚀污垢是指由于材料自身参与了化学反应使腐蚀物产生的聚集。腐蚀污垢污染了换热面自身，也会使潜在的污垢在换热面附着产生垢层；④生物污垢是指由微生物和其排泄物聚集在换热面表面生长形成的有机物膜或生物新膜；⑤凝固污垢是指在过冷的换热面上凝固而成的公制及其组成部分；⑥混合污垢是指在换热面的换热过程中，由以上五种污垢机制一种以上同时发生从而形成的污垢[3]。

污垢的形成伴随着质量、热量、动量交换，影响这一过程的因素包括:流体的性质、露点温度、表面粗糙度、流体流速、污秽物质粒子的形状、浓度、粒径等。 影响因素不同，污垢特性也各不相同，但不同特性的污垢形成过程基本相同，一般都要经历以下5 个阶段:起始、输运、附着、剥蚀和老化。 ①起始阶段。 污垢在洁换热面上的形成的第一阶段，换热面被污垢组分完全覆盖时结束；②输送阶段。 污垢形成过程各阶段中研究得最为充分的一个过程；③附着过程。 污秽粒子穿过流动边界层被输运到固体表面,通常不会全部附着在固体表面形成污垢；④剥蚀过程。 换热面上的污垢脱离换热面或污垢层被流体带走；⑤老化过程。 污垢沉积的老化从换热上一开始就逐步形成，其表现为晶体结构的变化、沉积物质的聚合作用、热应力的发展等（见表1）。

表1 二层教学楼风机盘管数量及布置安装情况

3 清洗前后风机盘管的对比试验及性能分析

焓差试验台可测FP-34 至FP-238 型风机盘管机组，被测机组类型广，文章选取选取学校教学楼内使用的典型风机盘管进行测试，被测试风机盘管型号信息见表2。

由于测试现场条件限制, 对一台风机盘管结垢前后进行测试，测试结果见表3。

根据 GB 19232—2019 对 TCR300FL3SNNNTN型号的风机盘管进行试验，采用控制变量的方法对清洗后，运行一年及运行两年的风机盘管进行对比分析。 三次检测中， 试验室干球温度保持在 （27±0.5） ℃，湿球温度保持在（19.5±0.3） ℃，进水温度保持在（7±0.2） ℃。 出口静压为 TCR300FL3SNNNTN型号风机盘管的额定静压30 Pa。 由试验数据可以看出清洗后的盘管， 与结垢一年两年的盘管相比，风机盘管中水的流量并没有发生变化，风机盘管的功率也几乎不变，但进出口干球温差和进出口湿球温度温差均发生了变化。 其中运行两年的风机盘管平均进出口干球温差为2.76 ℃，平均进出口湿球温差为2.85 ℃，运行一年的风机盘管平均进出口干球温差为3.43 ℃，平均进出口湿球温差为3.43 ℃，清洗后的风机盘管平均进出口干球温差为3.91 ℃，平均进出口湿球温差为3.82 ℃，送风温差的改变直接会影响盘管的焓差， 进而影响到风机盘管的效率，使能耗增加。 还可以看出随着使用年限的增加污垢的增长率也会升高，使能耗进一步增大[4]。

表2 被测试风机盘管信息

表3 清洗后风机盘管测试数据

表4 运行一年风机盘管测试数据

表5 运行两年风机盘管测试数据

4 结论

随着风机盘管使用年限的增加，盘管内的污垢也会随着使用年限累积， 从而使送风温差降低，使能耗增加。 所以定期对风机盘管进行清理对空调系统的节能意义重大。