空調系統風機盤管技術應用與節能

陳喬華

摘 要：風機盤管空調系統是目前應用最為廣泛的一種空調系統形式。為適應全年不同季節空調冷負荷的變化，采用不同的冷水溫度，可以達到空調系統運行節能的目的。本文主要是對空調風機盤管的特性、風機盤管的調節與節能及其應用進行分析論述。

關鍵詞：空調系統；風機盤管技術；節能

空調系統已普遍應用到現代建筑中，風機盤管作為末端設備，因其具有方便、靈活等特點在空調系統中也被廣泛應用。不同的風機盤管由于設計及特性的差別對運行管理、能量調節等節能效果都有影響。因此，掌握其特性使其得到合理應用，達到理想的節能效果。下文將對空調系統風機盤管技術的相關內容進行詳細的論述。

一、空調風機盤管的特性

風機盤管有兩個主要的性能指標，即風量和熱交換量。風量由風機選型確定；熱交換量則與盤管的傳熱面積、冷、（熱）媒的溫度和流量以及經過盤管的空氣溫度和流速等因素有關。風機與盤管的設計匹配，不同廠家的產品略有不同。總的來說，它們都具有一定程度處理顯熱負荷和潛熱負荷的能力。

根據產品特性資料，當風量變化時，供冷量和空氣處理焓差隨之改變。風量減少，供冷量減少，空氣處理焓差增大，單位空氣減濕量增大，意味著處理空氣濕負荷能力增大。隨著風量的減少，風機盤管的冷量和減濕量均減少，但減濕量減少的幅度遠小于風量的減少幅度，說明在低風量運行時，風機盤管的冷量有較大部分用于處理濕負荷。風機盤管處理焓差隨風量的減少而增大也說明在風量減少時，由于風機盤管的換熱面積不變，風機盤管的單位空氣減濕量增加。

2.水流量和冷量

風機盤管的供、回水溫度一定，空調房間空氣參數一定，供水量的變化對冷量也有一定的影響。風機盤管的供水量減小，供冷量隨著減小，但減小的幅度要遠小于供水量的減少幅度，這有利于空調水系統的水力穩定性。

3.供水溫度、冷量與焓差

風機盤管的供水量一定，供冷量隨供水溫度的升高而減小。

二、風機盤管的調節與節能

風機盤管的供冷能力，對于既定設備主要取決于進、出口空氣的焓值，冷負荷中包含有潛熱與顯熱。風機盤管進口空氣參數，采用室內空氣參數（以供冷為例，新風另行處理） ，經處理后的空氣出口參數與房間熱、濕負荷有關，如圖1所示。

n為室內空氣狀態點，s為房間熱、濕負荷比，0為房間所要求的空氣處理終狀態點，0為風機盤管處理能力下空氣處理終狀態點。從圖1可以看出，為保證室內空氣參數，空氣處至0點即可，此時，空氣處理焓差△，=（，l—L），含濕量差/Xd=（d一d。）；而一般情況下，風機盤管的冷卻能力往往可以把空氣處理至0點，此時，△，>AI，△d>Ad，增大了空氣處理焓差和濕差，而‘；p.<機，降低了房間的相對濕度。顯然，增大了處理潛熱消耗的能量，不利于能量的有效利用。因此，風機盤管處理空氣的終狀點應得到控制。目前，風機盤管主要采用風機三檔調速或另加溫控電動水閥的能量調節方式，控制方法簡單，使用方便。也有的提出風機無級變速變風量調節方式。它們共同的特點。主要是利用改變風量來調節能量。風量減少，處理空氣的焓差、濕差都增大，從而空氣減濕過程所消耗的能量增加。具體而言，如圖1，空氣本來處理至0點即可，而實際上把它處理到了0點，意味著單位空氣減濕量增加，有部分冷量被用于不必要的處理潛熱負荷。為了便于分析，將前文計算結果中假定送風狀態點不變，在減少風量后由于風機盤管的實際處理能力使得處理后的空氣 含濕量低于送風狀態點的空氣含濕量而導致的多余減濕量。

27℃工況下處理1kg的含濕量要消耗2436kJ冷量，也就是說，每小時處理1kg的含濕量的耗冷量為677W，相當于消耗電能約145W，而風機盤管中風機的耗電量僅為80 w。從分析可知，風機盤管采用變風量來調節能量，雖然風機可以減少運行能耗，但風機盤管的運行狀態不夠合理，多消除的潛熱使能量由此被隱性消耗掉了。可見僅靠改變風量來調節能量是很不完善的控制方法，應對空氣處理終點參數進行控制，如改變供水量對空氣露點溫度進行控制。利用三通調節閥調節風機盤管的示意圖，由室內溫度控制器控制風機風量，送風露點溫度控制三通閥供水量，部分供水經旁通管流向回水管。

三、水力和熱力特性對工程應用的影響

供冷量和焙差隨供水量的減少而減小。但供冷量減小幅度遠小于供水量的變化。當供水量減小至73%時，供冷量還可以達到約92.6%，它減少了因供水量不平衡對空調效果的影響程度，給空調水系統的變流量運行創造了有利條件。對那些空調負荷比較穩定的房間，不會因水流量減少而受到很大的影響。另外，風機盤管水力阻力比較大，有利于水系統的水力平衡，再加上本特性，它給供水半徑較小的異程式水系統的應用提供了根據。

在超高層建筑空調設計中，往往在中間層設置二次換熱器來減小低區靜水壓力，從而提高了高區的供水溫度（一般8.5—9.0度）。當供水溫度為9℃時，供冷量還可達到7℃供水時的83.7%，焓差為13.31kJ/kg.說明換熱器處理空氣的能力仍然比較大，一般情況下，高區的風機盤管型號并沒有必要因供水溫度升高而加大。

風機盤管減少風量運行時，送風溫度會降低，送風溫度太低，容易造成金屬送風口結露，同時，也增加了風機盤管外殼結露的可能性。另外，根據風機盤管的特性和變風量的能量調節方式，說明風機盤管干工況運行方式在一般情況下是不大可能的。一方面是因為空氣處理后露點溫度并沒有得到控制，露點溫度可以在很大范圍內波動，室內空氣參數難以控制；再者，風機盤管多為間斷運行，開機前，房間內空氣露點溫度比較高，需要減濕。

通常情況下，風機盤管為通用定型設備，為了擴大適用范圍，表冷器處理空氣的能力一般設計得比較大，而對于濕負荷比較小的房間，就顯得大材小用了。因此，建議設備生產廠家開發多種風量與表冷器匹配的產品，增加品種，擴充系列，為設計提供較大的選擇范圍，讓設備做到物盡其用。

四、結束語

綜上所述，空調是一項系統工程，工藝與設備、設備與設備之間相互影響。風機盤管的節能往往容易把注意力集中在風機的電機耗電上，而忽略了其減濕而浪費的能量，這種浪費具有一定的隱蔽性。因此，空調設計應該進行全過程全方位的分析，盡量把空調全過程的工況設計到最佳狀況，充分發揮空調設備和能源的應有作用。

參考文獻

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