太陽冷水空調(diào)中風(fēng)機(jī)盤管供冷量的研究

鐘承堯，嚴(yán)世勝，王紅晨

（海南師范大學(xué) 物理與電子工程學(xué)院，海南 ?？?571158）

太陽冷水空調(diào)中風(fēng)機(jī)盤管供冷量的研究

鐘承堯，嚴(yán)世勝，王紅晨

（海南師范大學(xué) 物理與電子工程學(xué)院，海南 海口 571158）

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線圖分析了改變冷凍水流量對風(fēng)機(jī)盤管供冷量的影響，當(dāng)通過的水流量大于額定值的90%或小于額定值的78%時(shí)，產(chǎn)生的冷凝水較多，效率低；當(dāng)水流量為額定值的78%～90%時(shí)，產(chǎn)生的冷凝水較少甚至沒有，效率高.實(shí)驗(yàn)結(jié)果對風(fēng)機(jī)盤管變水量調(diào)節(jié)供冷的實(shí)際應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值.

風(fēng)機(jī)盤管；冷凍水流量；冷凝水；效率；實(shí)驗(yàn)研究

我國是一個(gè)能源相對匱乏的國家，能源的利用率也只有發(fā)達(dá)國家的62%[1].根據(jù)發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)，隨著社會(huì)的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)、人們生活水平越高的地區(qū)，建筑能源消費(fèi)（特別是空調(diào)）就越多.伴隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日愈突出，需要考慮如何減少空調(diào)的能源消耗，以應(yīng)對日后可能產(chǎn)生的更為嚴(yán)峻的能源問題.而太陽能是分布廣泛、豐富、清潔的可再生能源，在全世界范圍內(nèi)都得到了廣泛的研究和應(yīng)用，有很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益.

近年來隨著生活水平的提高，人們對空調(diào)性能要求越來越高，所以不少國內(nèi)外學(xué)者采用各種不同的方法，對太陽能中央空調(diào)水系統(tǒng)進(jìn)行了控制研究.變水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)，即保持供水溫度基本不變，當(dāng)空調(diào)負(fù)荷變化時(shí)，改變系統(tǒng)水流量的大小，以改變通過各風(fēng)機(jī)盤管的水流量，達(dá)到改變風(fēng)機(jī)盤管的性能和調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)盤管產(chǎn)生的冷凝水量等目的[2].正是在這樣的背景下，研究太陽冷水空調(diào)水系統(tǒng)中變水流量對風(fēng)機(jī)盤管性能的影響，從而使相關(guān)的設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)合理.

正是在這樣的背景下，研究太陽冷水空調(diào)水系統(tǒng)中變水流量對風(fēng)機(jī)盤管制冷量和制冷效率等性能的影響，從而使相關(guān)的設(shè)計(jì)方案更加科學(xué)合理.

1 太陽冷水空調(diào)系統(tǒng)簡介

太陽冷水空調(diào)由散熱器、水冷冷水空調(diào)機(jī)組、貯冷水箱和風(fēng)機(jī)盤管等組成.

圖1 太陽冷水空調(diào)組成Fig.1 The constitute of solar chilled-water air conditioning

冷凍水保溫箱中的水通過散熱器，自然循環(huán)，在不消耗任何能源的情況下把水降到當(dāng)天的最低溫度；水冷冷水空調(diào)機(jī)組在當(dāng)天的最低溫度時(shí)段制冷，把冷量貯存在冷凍水保溫箱中.需要制冷空調(diào)時(shí)，保溫水箱中的冷凍水送至風(fēng)機(jī)盤管，使房間的溫、濕度調(diào)節(jié)至設(shè)置值，并予以保持.

常規(guī)空調(diào)負(fù)荷的特點(diǎn)是絕大部分時(shí)間處于部分負(fù)荷下，而制冷機(jī)組部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)性能系數(shù)是較低的.太陽冷水空調(diào)系統(tǒng)的制冷機(jī)組在當(dāng)天的最低溫度時(shí)段滿負(fù)荷運(yùn)行，由冷凍水保溫箱蓄冷，實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)組始終滿負(fù)荷高效運(yùn)行而達(dá)到節(jié)能的目的.另外，利用蓄冷系統(tǒng)可適當(dāng)降低設(shè)備的裝機(jī)容量；采用水流量控制，如果控制在較好的位置，可以減少輸送能源和減少冷凝水的產(chǎn)生[3].

2 風(fēng)機(jī)盤管水流量調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)

2.1 水流量調(diào)節(jié)的實(shí)質(zhì)

風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組簡稱風(fēng)機(jī)盤管[4-5]，在空調(diào)的使用過程中，進(jìn)出水溫差和水流量是相互聯(lián)系的兩個(gè)參數(shù).冷水空調(diào)的標(biāo)準(zhǔn)JB/T4283-91中規(guī)定，風(fēng)機(jī)盤管的額定流量是進(jìn)出水溫差為5℃時(shí)的水流量.在水側(cè)熱平衡方程（1）式和傳熱方程（2）式[6]中，

式中：Δts—進(jìn)出水溫差（℃）；

GS—水流量（kg·s-1）；

K—傳熱系數(shù)（kW·m-2·℃-1）；

F—表冷器傳熱面積（m2）；

Δt—平均溫差（℃）.

由式（1）可知，在維持Q不變的情況下，如增大水流量GS，將會(huì)導(dǎo)致進(jìn)出水溫差Δts相應(yīng)減小，則水和空氣平均溫差Δt增大.但是，增大水流量GS，水的流速也會(huì)隨之增大，式（2）中的傳熱系數(shù)K隨之增大.若K和Δt增大，供冷量Q亦隨之增大，反之則變小.由此可見，水流量GS的大小對風(fēng)機(jī)盤管供冷量的影響最為顯著.

2.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)中使用的風(fēng)機(jī)盤管型號(hào)為FP-68，風(fēng)量為680 m3/h，水流量額定值為680 L/h；溫度測量采用宇電智能儀表AI-518；水流量測量采用LXS-25E旋翼式水表.在忽略其他因素影響的情況下，保持風(fēng)機(jī)盤管的進(jìn)水溫度基本不變，調(diào)節(jié)通過風(fēng)機(jī)盤管的水流量分別為：420、466、486、516、546、576、600、640、680、720、990 L/h，測試風(fēng)機(jī)盤管的制冷效率和產(chǎn)生的冷凝水，每5 min記錄一組數(shù)據(jù)，每個(gè)水流量測試時(shí)間為60 min，對所有數(shù)據(jù)取平均值，相關(guān)數(shù)據(jù)見表1.

表1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)Tab.1Experimental analysis

2.3 實(shí)驗(yàn)分析

根據(jù)表1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別繪制出制冷量、制冷效率和冷凝水與水流量的關(guān)系曲線圖見圖2～圖4.

圖2 制冷量與水流量的關(guān)系Fig.2The relationship diagram between cooling capacity and water flow

圖3 制冷效率與水流量的關(guān)系Fig.3 The relationship diagram between refrigeration efficiency and water flow

圖4 冷凝水與水流量的關(guān)系圖Fig.4The relationship diagram between condensate water and water flow

通過以上的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線圖可以看出，風(fēng)機(jī)盤管的制冷效率和產(chǎn)生的冷凝水都受到水流量大小的影響.當(dāng)水流量超過600 L/h即額定值的90%時(shí)，制冷量隨著水流量的增大而增大，產(chǎn)生的冷凝水也增多，而風(fēng)機(jī)盤管的制冷效率是越來越小.當(dāng)水流量小于546 L/h即額定值的78%時(shí)，風(fēng)機(jī)盤管的進(jìn)出水溫差增大，產(chǎn)生的冷凝水也增多，制冷效率低.當(dāng)水流量控制在546～600 L/h范圍內(nèi)，即額定值的78%～90%時(shí)，產(chǎn)生的冷凝水很少甚至沒有，制冷效率很高.因此，當(dāng)過度增大水流量時(shí)，不僅制冷效率降低而且冷凝水也增多，造成了很大的能源浪費(fèi).所以在空調(diào)的設(shè)計(jì)與安裝時(shí)，不可隨意的增大或減小水流量，而應(yīng)該把風(fēng)機(jī)盤管的水流量控制在一個(gè)最佳的范圍內(nèi)，以達(dá)大幅度節(jié)能減排的效果.

3 小結(jié)

通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和曲線圖的分析，在忽略其他因素影響的情況下，風(fēng)機(jī)盤管冷凍水流量小于額定值的78%時(shí)，供冷量低，產(chǎn)生的冷凝水較多，效率低；冷凍水流量為額定值的78%～90%時(shí)，供冷量較高，產(chǎn)生的冷凝水較少甚至沒有，效率高；冷凍水流量大于額定值的90%時(shí)，供冷量大，產(chǎn)生的冷凝水多，效率也低.在太陽能冷水空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用，有較好的前景.

[1]徐小軍,陳劍波.水量對風(fēng)機(jī)盤管性能的影響的實(shí)驗(yàn)研究[J].制冷與空調(diào),2007(2):1-5,20.

[2]羅桂榮.壓縮式制冷設(shè)備與太陽光熱轉(zhuǎn)換設(shè)備嫁接式制冷制熱系統(tǒng)[P].中國專利:CN200310103930.1,2005-05-04.

[3]吳德勝.中央空調(diào)水系統(tǒng)及風(fēng)機(jī)盤管的節(jié)能控制研究[D].長沙:湖南大學(xué)土木工程學(xué)院,2007.

[4]尹應(yīng)德,張泠,蘭麗,等.風(fēng)機(jī)盤管的模擬、調(diào)節(jié)和節(jié)能分析[J].制冷與空調(diào),2005,5(1):41-45.

[5]畢明華,唐良寶.機(jī)風(fēng)盤管技術(shù)性能及應(yīng)用分析[J].桂林航天工業(yè)高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2006,(1):34-36.

[6]劉光遠(yuǎn),王國云.風(fēng)機(jī)盤管水流量調(diào)節(jié)方法探討[J].揚(yáng)州大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2000,3(3):49-51.

The Experimental Study on Cold Capacity of Fan-coil in Solar Chilled-water Air Conditioning

ZHONG Chengyao，YAN Shisheng，WANG Hongchen
（College of Physical and Electrical Engineering，Hainan Normal University，Haikou571158，China）

This paper analyzes the influence on cold capacity of fan-coil by changing the flow of chilled water by means of the experimental data and curve diagram.When the passing flow of water is more than 90%of the rated flow or less than 78%of the rated flow,more condensate water will be produced and the refrigeration efficiency will be low;How?ever,while the water flow is between 78%and 90%of the rated flow,less or even none of the condensate water will be produced and the refrigeration efficiency will be high.The experimental result is of certain reference value for cold ca?pacity of fan-coil by adjusting VWV in practical application.

fan-coil；chilled-water flow；condensate water；refrigeration efficiency；experimental study

TK 519

A

1674-4942（2011）04-0408-03

2011-10-15

黃 瀾