風洞式空氣焓值風機盤管檢測系統節能性能解析

葛大中 （安徽省產品質量監督檢驗研究院，安徽 合肥 230601）

風洞式空氣焓值風機盤管檢測系統節能性能解析

葛大中 （安徽省產品質量監督檢驗研究院，安徽 合肥 230601）

圍繞風機盤管機組的供冷量和供熱量性能檢測，闡述智能化自動控制風洞式空氣焓值風機盤管性能測試系統的節能方案，運用焓熵的能量轉換原理，采用雙向換熱器、恒溫水機組和精密補償式管道補償加熱器的方法，闡述其節能的基本解決方案。

風機盤管機組；焓差法；雙向換熱器；恒溫水機組；補償加熱器

風機盤管機組的供冷量、供熱量試臉[1]需要消耗大量的電能，在建筑節能工程驗收中，屬于通風空調節能工程的復檢項目[2]，大量的檢測試驗室上風機盤管的檢測項目。

目前國內測定風機盤管供冷（熱）量的方法主要有風管熱平衡法、焓差法和房間熱平衡法3種。國外研究較早，美國有“環路式空氣焓值試驗法”、“風洞式空氣焓值試驗法”、“量熱式空氣焓值試驗法”3種測試方法[3]。

我國的房間熱平衡法作為標準測量方法雖然其精度高，但因其投資運行費用高，難以推廣；風機盤管檢測使用較普通的是風管熱平衡法和焓差法，風管熱平衡法測定風機盤管供冷（熱）量的精度較高，但功能單一；焓差法的測試功能多，運用較廣，但存在使用能耗高的缺點。焓差法傳統的設計方案采用測試箱體內空氣冷卻方式：其核心機理就是制冷加熱組成的空氣控溫系統，其中制冷壓縮機始終運行，靠加熱補償和風機循環方式將環境室的空氣溫度補償到測量規定的數值。試件的供熱方式：采用不銹鋼加熱器控制的高溫水箱，使試件進水溫度達到65℃，能耗很高。據統計，上述兩項控制過程能耗高達70kW，其范圍為50kW～70kW。

安徽省產品質量監督檢驗研究開發研制的智能化自動控制風洞式空氣焓值風機盤管性能測試系統，采用雙向換熱器、恒溫水機組、不銹鋼式水箱補償加熱器、精密補償式管道加熱器、熱水循環水泵、微電腦控制型除濕加濕一體機，解決了能耗的問題，達到本身檢測節能的目的。利用焓熵的能量轉換原理，通過精確測量單位時間內機組出口（風側）的所“獲得能量”與傳熱介質流過機組盤管后所“釋放能量”的平衡誤差，以求得風機盤管機組的熱工性能參數。當該平衡誤差≤5%時，上述“獲得能量”與“釋放能量”兩者的平均值即為風機盤管機組的供冷（熱）量。

測試系統可根據能耗大小不同的試件，自動實現該測試系統檢測所需能耗的增減。在滿足標準要求的試件檢測范圍內，其能耗的消耗范圍僅為8kW～42kW，其中，固定消耗的能耗約為7kW，若被試件的名義功率為1kW，則該測試系統整機能耗將約為8kW。若被試件的名義功率為30kW，則該測試系統整機能耗將約為37kW。通過整機試驗能耗計算得出：能耗范圍8kW～42kW。系統由計算機自動調節進出口水溫確定流量,從而達到無人職守完成測試。具體的節能保證措施分為硬件節能和軟件檢測控制措施。

采用AFC系列卡式雙吹式風機盤管2臺，其總風量為4000m3/h，其循環風用總功率為0.5kW 。

為雙向換熱器提供冷熱水源。

包含室外制冷機組、水箱補償加熱器和精密補償式管道加熱器。

4.3.1 室外制冷機組

檢測系統配備了5臺5P室外制冷機，系統操作軟件可根據試件在檢測工況下的供熱能力在線自動選擇開啟室外制冷機的臺數，最低啟動單臺制冷機組的功率為4kW。如此設計可極大降低冷卻循環水控溫所需的補償加熱功率，這也是本系統在同類檢測設備節能設計的突出特點。

4.3.2 不銹鋼式水箱補償加熱器（1.5kW～6.0kW）

用于補償冷水機組產冷量的不銹鋼水箱內的不銹鋼加熱器組（4套），可根據能耗大小不同的試件，本測試系統將無級自動輸出該組加熱器的供電電壓，使加熱器產生相應的加熱功率，用于補償冷水機組的產冷量，實現自動控制雙向換熱器的入口溫度，進而實現“供熱量”、“供冷量”測試工況的溫度控制。

最低啟動單套水箱補償加熱器的功率為0.5kW。

4.3.3 精密補償式管道加熱器（1.0kW～4.0kW）

本系統采用1臺精密補償式管道加熱器，串聯于熱水循環管道中，對流經的恒溫水進行加熱，可明顯降低管路的熱損失，實現低功耗下的精確控溫，具有熱效率高、精確控制試件入口溫度、易于更換等節能特點。

雖然單臺精密補償式管道加熱器的總功率為4kW，但由于采用PID無級控制加熱器輸入電壓的控制方案，每臺管道加熱器的輸出功率均可從0開始，因此最低啟動功率為1.0kW。

耗電量為1.5kW。

采用恒溫不銹鋼保溫水箱和制冷室外機組組成，機組具有可靠性高，具備斷流、過壓、過流、欠壓等保護功能。冷水系統的保溫水箱連接供壓水泵，泵由變頻控制，可接受計算機控制信號改變循環水量。儲水箱內有加熱器和溫度傳感器，計算機根據溫度傳感器反饋信號控制水箱內加熱功率來保證恒溫水箱水溫穩定。

采用恒溫不銹鋼保溫水箱，在恒溫水箱內將水溫預處理到40℃，然后經精密補償式管道加熱器提升溫度到60℃，恒溫水箱接有熱水供水水泵，水泵由變頻器接受計算機控制，完成熱水水流量的調整功能。精密補償式管道加熱器，串聯于熱水循環管道中，對流經的恒溫水進行加熱，可明顯降低管路的熱損失，實現低功耗下的精確控溫，具有熱效率高，精確控制試件入口溫度、易于更換等節能特點。

采用精密補償式管道加熱器可僅對流經的水量加熱，依據最大風機盤管試件的供熱量（18kW），由風機盤管散失的熱量進入到空氣中，根據熱平衡原理，流經的恒溫水散失的熱量為18kW，那么在管道前端相應的補償18kW熱量就可以使水溫從新恢復到原來的進口溫度，由于在流經管道過程中勢必有熱量散失，因此管道加熱器留有一定余量，系統采用4kW精密補償式管道加熱器。

卡式雙吹吊頂式換熱器的表冷器水流量的控制，為適應較大測試范圍的需要，應自動連續調節流量。下面分別對供冷量測量和供熱量測量分別說明：利用風機盤管換熱器內通入熱循環水的方式來提高環境室內的溫度，通過變頻改變循環水流量以控制所需的溫度，不需要加熱或制冷補償。極大的降低了能耗，并且設備組件達到綜合利用，故障點少。

當測量試件供冷量時，冷水供水泵啟動，通過控制冷水循環管路的電磁閥使恒定溫度的冷水流經被試件，改變冷水供水泵的電機轉速可控制冷水供水流量，從而調整試件的進出水溫差達到測試工況要求。此時熱水供水泵啟動，通過切換電磁閥使熱水流經測試系統環境室內吊頂換熱器，改變熱水供水泵的電機轉速來控制熱水流量達到控制房間溫度的目的。

采用風機盤管換熱器內通入冷卻循環水的方式來降低小室內的溫度，改變循環水流量以控制所需的溫度，不需要加熱或制冷補償，極大的降低了能耗。

當測量試件供熱量時，熱水供水泵啟動，通過控制熱水循環管路的電磁閥使恒定溫度的熱水流經被試件，改變熱水供水泵的電機轉速控制流量，從而調整試件的進出水溫差達到測試工況要求。此時冷水供水泵啟動，通過切換電磁閥使冷水流經測試系統小室內吊頂換熱器，改變冷水供水泵的電機轉速來控制冷水流量達到控制房間溫度的目的。

傳統多采用分水器，在測試時候需要控制分水器的不同工作位置，由于在轉換的過程中不可避免的計時不精確和水損失，造成流量測試的不精確。本系統采用主要由高精度電磁流量傳感器、電子稱、量筒型托盤、進口電磁氣動三通閥組成。

采用帶不銹鋼直管段高精度電磁流量傳感器，精度可達±1%。同時采用電子稱進行計算機自動測量作為精確的質量流量計量。電磁流量傳感器作為流量的粗略調整，然后利用電子秤單位水量的增加精確調整流量，既保證了流量調整的快速，又保證了測量的準確性。水流量測試系統設備結構原理圖下圖。

TU831.3+5

A

1007-7359（2016）05-0249-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.089

葛大中（1979-），男，安徽定遠人，畢業于陸軍軍官學院，碩士，高級工程師，國家注冊二級建造師。