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风机盘管干工况运行的若干问题探讨
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内容提示：本文针对干工况风机盘管加新风的空调方式的几个相关问题进行了讨论，包括干工况风机盘管加新风的空调系统各种参数的确定、其节能情况和经济性，并提出了一种新型新风机组，用以实现我国风机盘管加新风系统从湿工况改造为干工况。
摘要：本文针对干工况风机盘管加新风的空调方式的几个相关问题进行了讨论，包括干工况风机盘管加新风的空调系统各种参数的确定、其节能情况和经济性，并提出了一种新型新风机组，用以实现我国风机盘管加新风系统从湿工况改造为干工况。（参考《建筑中文网》）
关键词：干工况 风机盘管 节能 新风机组
0 引言在我国传统的中央空调系统很多都采用风机盘管加新风系统（湿工况），存在盘管表面积存湿垢、产生霉菌的问题。SARS疫情以后社会有关方面对现有空调方式的偏见，使得人们再次对风机盘管干工况运行的利和弊进行思考。实际上，除了干工况风机盘管空调系统在运行时对建筑空气品质、隔绝污染方面所应承担的责任有意义以外，它在运行能耗的贡献是明显的。关键是针对我国现有的风机盘管加新风空调系统采用干工况运行时，出现的问题进行改造或在运行模式上进行必要的调整。
1 现有中央空调方式的弊病民用建筑的中央空调大部分是舒适性空调，过去我们偏重研究如何保证舒适度以及如何节能，而对室内空气品质的研究往往只停留在理论研究上，在标准规范中也缺少明确的约束。因此，对空调方式进行审视，提出或重新认识新的，更安全的空调方式是极为有必要的。
在我国传统的中央空调系统通常采用全空气系统及风机盘管加新风系统（湿工况）。这里只讨论风机盘管加新风系统。
新风机组和风机盘管系统指在空调房间内设置风机盘管，对室内空气进行处理，室外新风经集中处理的新风机组处理后送入房间。国内的该类系统在夏季通常将新风处理到室内焓值，不承担室内负荷，由风机盘管承担室内的湿负荷和显热负荷，因此，风机盘管通常处于湿工况。风机盘管加新风的空调系统存在以下问题：
1) 新风机组通常采用冷却盘管除湿，盘管表面长期带水，在停止运行时（夜间及非工作日），表面温度升高，并与空气接触，容易滋生细菌，污染新风。
2) 风机盘管根据室内温度调节，控制湿度的能力较弱。过渡季节中随着显热负荷的减少，为保持室内空气温度，风机盘管的水温相应提高，除湿能力相应下降，室内含湿量有所增加。
3) 风机盘管的凝结水。风机盘管承担室内的热湿负荷，去湿过程有冷凝水产生，容易出现细菌滋生和漏水污染天花板的问题。潮湿的盘管表面往往成为细菌等致病微生物的滋生地，微生物又随着空气的送入污染整个建筑内部环境。
2 干工况风机盘管系统相关参数的确定2.1 确定新风加干工况风机盘管空调方式的相关参数
2.1.1 负荷
1) 室内显热负荷Qx：室内显热负荷包括围护结构冷负荷，室内灯光产生的冷负荷，室内设备散热产生的冷负荷，以及人员显热负荷。
2) 室内潜热负荷Qq及室内散湿量W：对一般民用建筑来说，室内潜热负荷和湿负荷主要是由人员产生的潜热负荷及散湿量。
3) 新风负荷Qw：
其中，Qw：新风负荷，W；
Gw：新风量，kg/s；
iw：室外空气焓值，kJ/kg；
iN：室内空气焓值，kJ/kg；
2.1.2 风机盘管参数
1) 风机盘管风量GF：
其中，GF：风机盘管风量，kg/s；
Qx：由风机盘管负担的室内显热负荷，W；
to：风机盘管送风温度，oC；
tN：室内空气温度，oC；
c：干空气定压比热，kJ/kg. oC，计算中取c=1.01
2) 风机盘管进出水温度：
室内风机盘管在干工况下运行，冷冻水温度必须高于室内露点温度。当室内干球温度25℃，相对湿度50%，含湿量为9.8g/kg，露点温度为13.85℃。，考虑一定的安全因素，风机盘管送水温度可定为15℃，回水温度定为18℃。
2.1.3 新风机组参数
1) 新风量Gw：新风量对改善室内环境的空气品质起着重要的作用，但它也是增加建筑能耗的不利因素。房间新风量的合理确定应满足：
a 满足人的卫生要求；
b 补充房间局部排风量并维持其正压要求。
对多数采用风机盘管加新风系统的民用建筑来说，新风量主要是满足人员的最小新风量。各国根据建筑中房间的用途，都制定了每人所需新风量的标准，如美国的ASHRAE62-1989标准、我国的《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）。我国规定，影剧院、博物馆、体育馆、商店为8m3/（h·人）；办公室、图书馆、会议室、餐厅、舞厅、医院门诊部和病房17 m3/（h·人）；旅馆客房30 m3/（h·人）【2】。
2) 新风送风含湿量do：
其中，do：送风含湿量，g/kg；
dN：室内空气含湿量，g/kg；
W：室内湿负荷，g/s；
G：送风量，m3/h。
3) 新风送风温度
新风送风温度对风机盘管系统中诸多因素皆有影响，
a 送风温度决定了新风可承担室内显热负荷，
，新风温度越低，承担的显负荷越多，可相应减少风机盘管的承担量，节约风机盘管面积；
b 送风温度越低，对风管的保温要求越高，保温的一次投入会增加；
c 送风温度过低时，还可能出现由于低温空气易于下沉，使人有吹风不适感；送风装置表面温度低，稍不注意可能发生凝露现象。所以如果送风温度很低时，新风系统应该采用诱导比较大的诱导风口，高的混合比使得冷空气在0.3~0.4m处被加热到室内温度，因此避免了吹冷风的不适感。
2.2 新风机组的设计与研制
采用风机盘管干工况下运行的新风机组与一般的空气处理设备相比，处理风量相对较小，但单位风量所承担的热湿负荷相对较大。因此，需确定新风机组的设备配比形式。有必要研制一种新风机组，而且在确定这种新型的新风机组中的各种参数时，应具体考虑到对现有建筑的原有系统改造，从而带来更多的现实意义。
图1 新风通过表冷器在h-d图上的表示
2.2.1 表冷器的热工计算
新风机组处理的新风焓差较大，温度也较低（见图1），新风机组宜采用直接蒸发表冷器的空调机组处理新风。直接蒸发式表冷器即把制冷系统的蒸发器放在空调箱中直接冷却空气。进行直接蒸发式表冷器的热工计算也应用到湿球温度效率Es和通用热交换效率E'。
直接蒸发式表冷器的湿球温度效率定义为：
其中：t0是制冷系统的蒸发温度，ºC
ts1，ts2是处理前、后空气的湿球温度，ºC
通用热交换效率为：
其中：t1，t2是处理前、后空气的干球温度，ºC
t3是空气处理的理想终温，ºC
Es的大小与蒸发器的结构形式、迎面风速以及制冷剂性质有关，可由实验求得。有了生产厂家提供的产品结构参数及Es , E’,就可以进行直接蒸发式表冷器的热工计算。由于蒸发器是制冷系统中的一个部件，所以它能提供的冷量大小一定要和制冷系统的产冷量平衡，即被处理空气从直接蒸发式表冷器得到的冷量应与制冷系统提供的冷量相等。应根据空调系统和制冷系统热平衡的概念对蒸发器进行校核计算，定出合理的蒸发温度、冷凝温度、冷却水温、冷却水量等【1】。
2.2.2 表冷器的阻力计算
表冷器的阻力分为空气系统的阻力和水系统的阻力。
1) 空气阻力 表冷器作为空气处理设备中的一个重要部件，对流经其表面的空气会产生一定阻力，这一阻力与换热器型式、构造、以及空气流速有关，对于一定结构特性的表冷器阻力可由实验公式计算求出。但是由于表冷器有干、湿工况之分，而且湿工况的空气阻力△Hs比干工况的△Hg大，并与析湿系数有关，所以应区分干工况与湿工况的空气阻力计算公式【1】。新风机组中的表冷器为湿工况，△Hs=Bvy
2) 水阻力 表冷器对冷热媒介质在管内的流动也会产生阻力，△h=Cwq。对于直接蒸发式表冷器，它与制冷机是一个整体，它对与制冷机来说就是制冷机的蒸发器。
B，C，q，y为实验的系数和指数。
2.2.3 过滤段
对于大多数工业与民用建筑空调都以温湿度要求为主，对室内空气污染物浓度没有具体要求，通常设置一道粗效过滤器，对送入的空气只进行一般的净化处理。SARS疫情以后，人们更关心室内空气品质，对于多数设有空调系统的民用建筑在防止微生物的污染的问题上需要进一步研究并找到合理的解决办法。
图2 紫外灯设在新风机组的过滤段紫外线照射灭菌对微生物有较好的杀灭作用。但是不同种的微生物或微生物不同的生长阶段对紫外线的抵抗力是不同的。要想彻底灭菌需要有紫外线的充分照射和微生物在紫外线下的一定暴露时间，在滤料迎风侧安装紫外线照射灭菌系统（见图2），使被过滤器阻留的微生物充分暴露在紫外线下彻底不能生存。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200606/8565.htm
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