风机盘管空调系统的选型计算
摘 要：中央空调系统选用风机盘管时，合理的选用原则是在设计工况下的冷量和风量都应满足设计的要求；不同的使用场合，对风机盘管性能的要求还应有所不同。通过对焓湿图分析和风机盘管选择计算，对现有风机盘管的选型计算中存在的问题进行了阐述，提出了一定的见解。
关键词：风机盘管，选型，焓湿图分析。
风机盘管空调系统是目前广泛应用的一种空调形式，办公楼、旅馆客房、医院病房等大都采用这种系统，有些设计者还把它应用到茶座、KTV包厢等场合。不同功能的房间，其空调负荷特性是不同的，即所要求的室内热湿处理过程是不同的。根据具体条件合理地选用风机盘管、进行风系统设计是保证风机盘管空调系统成功的重要环节。在暖通空调工程设计中，通常存在设计工况与空调设备标注的额定工况(标准工况)不符的情况，导致实际运行工况与设计工况存在一定的误差或达不到设计的要求。[1]本文的目的是在“风机盘管加新风系统”的空调设计选型中，应如何根据室内、外空气设计参数值、计算得出的房间冷负荷Q和湿负荷W值，还有设计新风量以及新风被处理后的设计参数值，来选用合适的风机盘管产品。
一风机盘管的选型计算方法
1.根据室内、外空气设计参数，计算得出的房间冷负荷Q和湿负荷W值；然后根据设计要求，确定房间的新风量以及新风被处理后的状态点，计算得到新风负荷。
2. 根据房间冷负荷Q和湿负荷W以及新风量和新风被处理后的状态点，得到房间的送风量和送风状态点。
3. 根据风机盘管样本，查得其名义冷量和名义热量，根据风量修正、工况修正及污垢修正，求得风机盘管实际工况下的冷、热量。
4. 当其大于或等于计算冷负荷时则满足要求；当其小于计算冷负荷时则需增风机大盘管继续校核。
二风机盘管的选型算例分析
以文献二P116上的一道例题进行分析：
例题：已知一房间夏季室内冷负荷Q＝5.38KW，湿负荷W＝0.22g/s；室内空气设计温度为
tN＝27℃，?＝60％；室外空气干球温度
tW＝34℃，相对湿度
GW?W＝65％；新风机
组和送风管道的温升?t＝0.5℃，该房间要求的新风量为
＝0.08Kg/s。拟采用风机盘
管加独立新风系统，新风被处理到相对湿度90％线上的L点，等湿升温0.5℃后送新风状态K点在与室内空气等焓线上。试为该房间确定风机盘管的选型。
文献二给出的解题过程简述如下：
⑴室内负荷热湿比??Q/W?5.38/0.00022?24500KJ/Kg
过N点作??24500线与?＝95％线相交得（新风与室内风混合的）送风点O，则总送风量
G?Q/?hN?hO??5.38/?61.5?51.5??0.538１
Kg/s
⑵风机盘管风量GF?G?GW?0.538?0.08?0.458Kg/s＝1410m3/h ⑶风机盘管出口状态M点空气的比焓值为
hM??G?hO?GW?hN?/GF??0.538?51.5?0.08?61.5?/0.458?49.8KJ/Kg
⑷所选风机盘管的显冷量为
QS?GF?Cpa??tN?tM??0.458?1.01??27?18.2??4.07KW
⑸选用42CM-003型风机盘管3台，每台机组高档风量0.142 m3/s（＝510 m3/h）。在进水温度
tw1＝10℃，水流量0.1Kg/s时，每台机组全冷量1.99KW，显冷量1.57KW均
能满足要求。并且高档风量、全冷量、显冷量分别有11％、11％、16％的富裕量。 以上选型计算过程有几点值得商榷之处，具体分析如下：
⑴（新风与室内风混合的）送风点O是“虚拟”而不实际的。风机盘管的实际送风点M通常认为应在相对湿度?＝90％线上。而以上解题过程中先虚拟O点然后再连线确定M点的说服力不强。
⑵解题过程中仅用到新风送风点K的比焓值，却没有涉及K点的含湿量值。实际上风机盘管的除湿量不仅是室内湿负荷，还包括新风送入房间的湿负荷。这就需要计算K点的含湿量与室内状态N点的含湿量的差值。
⑶最终所选的风机盘管，要求在tw1＝10℃工况下运行，不大符合传统空调工艺设计，因为新风机组往往要求较低的冷冻水进水温度才能达到把新风处理到与室内等焓的状态点。而当冷冻水供水温度比10℃更低时，所选3台风机盘管的冷量及除湿量明显过大，可能因出风温度过低引起风机盘管出风口结露。并且会使室内空气状态参数偏离原设计参数。
对于风机盘管选型计算，应该使其“冷风比”值与负荷计算时得出的需求冷量、需求除湿量等相吻合，否则就不可能完全符合设计要求。具体分析如下：
对于空调末端设备的换热量分析，有以下三个计算式：[3]
Q?K?F??tm?K?F??tmax??tmin??t?ln?max???tmin??K?F??ta1?tw2???ta2?tw1??ta1?tw2?ln??t?tw1??a2
Q?Ga??ha1?ha2???a?Va??ha1?ha2?
Q?Gw??hw1?hw2??Gw?Cpw??tw2?tw1? 式中Cpw?4.186KJ/(Kg·℃)
对于风机盘管而言，其标准工况为：
ta1＝27℃，ta1s＝19.5℃，ha1＝55.52KJ/Kg，da1＝11.13g/Kg，
?a1＝1.169Kg/m3 ,tw1＝7℃，tw2＝12℃。
于是依据厂家产品样本中性能参数可得出风机盘管出风状态比焓值。
２
ha2?ha1?3.6?QVa??a1
假定风机盘管出风状态?＝90％，查湿空气焓湿图可得ta2、da2等值。 进一步还可计算出风机盘管在标准工况下的K?F值：
?t?t?Q?ln?a1w2??ta2?tw1?K?F? (W/℃)
t?t?t?t?a1w2??a2w1?以下利用Excel表格计算出某厂两类风机盘管产品在标准工况下出风状态参数、空
气处理过程的除湿量和热湿比值，以及表冷器KF值等性能参数。表中A、B、C、H列数据为厂家产品样本提供，其余各列数据均为编辑Excel公式计算所得，风机盘管出风状态点假定在相对湿度?＝90％线上。
表一、两类不同风机盘管在标况下性能参数对比
从表中数据可看出，2排管风盘比3排管风盘在标准工况下出风温度约高1℃，除湿量明显少于对应风量的3排管风盘。
以下再利用Excel表格计算出某厂3排管风机盘管产品在标准工况，高、中、低三档不同风量条件下出风状态参数、空气处理过程的除湿量和热湿比值，以及表冷器KF值等性能参数。表中A、B、C列数据为厂家产品样本提供，其余各列数据均为编辑Excel公式计算所得，风机盘管出风状态点假定在相对湿度?＝90％线上。
３
表二、风机盘管在三种不同档位风量下性能参数对比
从表中数据可看出，当风量从高档开始依次递减为中、低档风量时，同一台风盘在标准工况下出风温度约递减1℃，冷风比值随之明显递增。
假如上述例题拟采用表一中所列的某款风机盘管产品，合理的选型计算过程如下：
KJ/Kg，⑴查表确定室内空气状态（tn?27℃，?n?0.60）参数：hn?61.31dn?13.40g/Kg，?n?1.1674Kg/m3。
KJ/Kg， ⑵查表确定室外空气状态（tw?34℃，?w?0.65）参数：hw?90.49dw?21.97g/Kg，?w?1.1352Kg/m3。
⑶计算拟选新风机组出风状态参数
新风机全冷量Qw?1000Gw?hw?hn?1.01?t??2374.8W（?t＝0.5℃为新风管温升） 新风机出风比焓hwl?hw?Qw/1000Gw?60.81KJ/Kg
假定新风机出风状态在相对湿度?＝90％线上，计算（或查图）得
twl?22.2℃，dwl?15.142g/Kg
⑷计算拟选风机盘管需求性能参数
需求除湿量Wf?W?Gw?dwl?dn??0.3594g/s，需求冷量Q?5380W（已知） 空气处理热湿比?f?Q/Wf?14970KJ/Kg
４
假定风机盘管出风状态在相对湿度?＝90％线上，查图得（不很准确）
hfl?52KJ/Kg，dfl?12.75g/Kg，tfl?19.6℃。
3.6Q3?1782m/h
需求风量Vf??n?hn?hfl?⑸选型后校核计算
根据以上风盘需求的冷量、除湿量、风量等参数，很难在表一中选到合适的风机盘管产品，主要原因就是这些风盘产品的“冷风比”值太大。
考虑尽可能接近要求，只好选额定风量为500m3/h、额定冷量为2550W的风盘一台，以及额定风量为630m3/h、额定冷量为3140W的风盘一台，均为2排管产品（如选3排管产品则效果更差）。这样选型显然可以满足房间空调冷负荷需求，但经校核计算结果显示，2台风盘在标况下实际除湿量各为0.37g/s和0.448g/s，总计除湿量大大超过需求除湿量。当然这是假定室内空气状态为设计参数时得出的结论，实际情况是室内需求湿负荷没有这么多，结果必然会导致室内空气状态偏移设计参数，此时（偏移后）室内空气状态参数为（粗略计算，如精确计算须反复迭代）：
风盘出口空气比焓及含湿量（用风盘实际冷量、风量，室内空气初始参数校核计算）
hfl1?45.76KJ/Kg，dfl1?11.161g/Kg
室内空气含湿量（用房间需求除湿量，风盘出风参数校核计算）
hn1?60.44KJ/Kg，dn1?12.142g/Kg
查图得此时（hn1?60.44KJ/Kg，dn1?12.142g/Kg）的房间空气干球温度、相对湿度约为29℃和48.5％。表三中列出了风机盘管选型后的校核计算，由此可以分析得出当选用“冷风比”值较大的风机盘管后，房间温度会比原先设计值升高，相对湿度会比原先设计值降低。
三结论分析
风机盘管的热湿处理能力仅与进口空气参数、风量、冷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处理能力，但这种改变是有限的。风机盘管作为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处理过程，这样只能通过对设计工况下风机盘管空调系统处理空气的能力进行计算校核，以期望设计工况与标准工况之间的误差在一定的范围之内，使选型满足设计要求。合理的选用原则是在设计工况下的显冷、全冷量和风量都应满足设计的要求。如果仅保证全冷量，而选用“冷风比”值较大的风机盘管后，房间温度会比原先设计值升高，相对湿度会比原先设计值降低。
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表三、风机盘管选型的校核计算
1 吴元炜．暖通空调新技术．北京：中国建筑工业出版社，2002． 2赵荣义.简明空调设计手册. 北京：中国建筑工业出版社，2004． 3薛殿华．空气调节．北京：清华大学出版社，2000．
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