風(fēng)洞式空氣焓值風(fēng)機(jī)盤管檢測(cè)系統(tǒng)節(jié)能性能解析

葛大中 （安徽省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，安徽 合肥 230601）

風(fēng)洞式空氣焓值風(fēng)機(jī)盤管檢測(cè)系統(tǒng)節(jié)能性能解析

葛大中 （安徽省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，安徽 合肥 230601）

圍繞風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的供冷量和供熱量性能檢測(cè)，闡述智能化自動(dòng)控制風(fēng)洞式空氣焓值風(fēng)機(jī)盤管性能測(cè)試系統(tǒng)的節(jié)能方案，運(yùn)用焓熵的能量轉(zhuǎn)換原理，采用雙向換熱器、恒溫水機(jī)組和精密補(bǔ)償式管道補(bǔ)償加熱器的方法，闡述其節(jié)能的基本解決方案。

風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組；焓差法；雙向換熱器；恒溫水機(jī)組；補(bǔ)償加熱器

風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的供冷量、供熱量試臉[1]需要消耗大量的電能，在建筑節(jié)能工程驗(yàn)收中，屬于通風(fēng)空調(diào)節(jié)能工程的復(fù)檢項(xiàng)目[2]，大量的檢測(cè)試驗(yàn)室上風(fēng)機(jī)盤管的檢測(cè)項(xiàng)目。

目前國(guó)內(nèi)測(cè)定風(fēng)機(jī)盤管供冷（熱）量的方法主要有風(fēng)管熱平衡法、焓差法和房間熱平衡法3種。國(guó)外研究較早，美國(guó)有“環(huán)路式空氣焓值試驗(yàn)法”、“風(fēng)洞式空氣焓值試驗(yàn)法”、“量熱式空氣焓值試驗(yàn)法”3種測(cè)試方法[3]。

我國(guó)的房間熱平衡法作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法雖然其精度高，但因其投資運(yùn)行費(fèi)用高，難以推廣；風(fēng)機(jī)盤管檢測(cè)使用較普通的是風(fēng)管熱平衡法和焓差法，風(fēng)管熱平衡法測(cè)定風(fēng)機(jī)盤管供冷（熱）量的精度較高，但功能單一；焓差法的測(cè)試功能多，運(yùn)用較廣，但存在使用能耗高的缺點(diǎn)。焓差法傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案采用測(cè)試箱體內(nèi)空氣冷卻方式：其核心機(jī)理就是制冷加熱組成的空氣控溫系統(tǒng)，其中制冷壓縮機(jī)始終運(yùn)行，靠加熱補(bǔ)償和風(fēng)機(jī)循環(huán)方式將環(huán)境室的空氣溫度補(bǔ)償?shù)綔y(cè)量規(guī)定的數(shù)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(jìn)水溫度達(dá)到65℃，能耗很高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上述兩項(xiàng)控制過程能耗高達(dá)70kW，其范圍為50kW～70kW。

安徽省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究開發(fā)研制的智能化自動(dòng)控制風(fēng)洞式空氣焓值風(fēng)機(jī)盤管性能測(cè)試系統(tǒng)，采用雙向換熱器、恒溫水機(jī)組、不銹鋼式水箱補(bǔ)償加熱器、精密補(bǔ)償式管道加熱器、熱水循環(huán)水泵、微電腦控制型除濕加濕一體機(jī)，解決了能耗的問題，達(dá)到本身檢測(cè)節(jié)能的目的。利用焓熵的能量轉(zhuǎn)換原理，通過精確測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)機(jī)組出口（風(fēng)側(cè)）的所“獲得能量”與傳熱介質(zhì)流過機(jī)組盤管后所“釋放能量”的平衡誤差，以求得風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的熱工性能參數(shù)。當(dāng)該平衡誤差≤5%時(shí)，上述“獲得能量”與“釋放能量”兩者的平均值即為風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的供冷（熱）量。

測(cè)試系統(tǒng)可根據(jù)能耗大小不同的試件，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)該測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)所需能耗的增減。在滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的試件檢測(cè)范圍內(nèi)，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(cè)試系統(tǒng)整機(jī)能耗將約為8kW。若被試件的名義功率為30kW，則該測(cè)試系統(tǒng)整機(jī)能耗將約為37kW。通過整機(jī)試驗(yàn)?zāi)芎挠?jì)算得出：能耗范圍8kW～42kW。系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)出口水溫確定流量,從而達(dá)到無人職守完成測(cè)試。具體的節(jié)能保證措施分為硬件節(jié)能和軟件檢測(cè)控制措施。

采用AFC系列卡式雙吹式風(fēng)機(jī)盤管2臺(tái)，其總風(fēng)量為4000m3/h，其循環(huán)風(fēng)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(jī)組、水箱補(bǔ)償加熱器和精密補(bǔ)償式管道加熱器。

4.3.1 室外制冷機(jī)組

檢測(cè)系統(tǒng)配備了5臺(tái)5P室外制冷機(jī)，系統(tǒng)操作軟件可根據(jù)試件在檢測(cè)工況下的供熱能力在線自動(dòng)選擇開啟室外制冷機(jī)的臺(tái)數(shù)，最低啟動(dòng)單臺(tái)制冷機(jī)組的功率為4kW。如此設(shè)計(jì)可極大降低冷卻循環(huán)水控溫所需的補(bǔ)償加熱功率，這也是本系統(tǒng)在同類檢測(cè)設(shè)備節(jié)能設(shè)計(jì)的突出特點(diǎn)。

4.3.2 不銹鋼式水箱補(bǔ)償加熱器（1.5kW～6.0kW）

用于補(bǔ)償冷水機(jī)組產(chǎn)冷量的不銹鋼水箱內(nèi)的不銹鋼加熱器組（4套），可根據(jù)能耗大小不同的試件，本測(cè)試系統(tǒng)將無級(jí)自動(dòng)輸出該組加熱器的供電電壓，使加熱器產(chǎn)生相應(yīng)的加熱功率，用于補(bǔ)償冷水機(jī)組的產(chǎn)冷量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制雙向換熱器的入口溫度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“供熱量”、“供冷量”測(cè)試工況的溫度控制。

最低啟動(dòng)單套水箱補(bǔ)償加熱器的功率為0.5kW。

4.3.3 精密補(bǔ)償式管道加熱器（1.0kW～4.0kW）

本系統(tǒng)采用1臺(tái)精密補(bǔ)償式管道加熱器，串聯(lián)于熱水循環(huán)管道中，對(duì)流經(jīng)的恒溫水進(jìn)行加熱，可明顯降低管路的熱損失，實(shí)現(xiàn)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(jié)能特點(diǎn)。

雖然單臺(tái)精密補(bǔ)償式管道加熱器的總功率為4kW，但由于采用PID無級(jí)控制加熱器輸入電壓的控制方案，每臺(tái)管道加熱器的輸出功率均可從0開始，因此最低啟動(dòng)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(jī)組組成，機(jī)組具有可靠性高，具備斷流、過壓、過流、欠壓等保護(hù)功能。冷水系統(tǒng)的保溫水箱連接供壓水泵，泵由變頻控制，可接受計(jì)算機(jī)控制信號(hào)改變循環(huán)水量。儲(chǔ)水箱內(nèi)有加熱器和溫度傳感器，計(jì)算機(jī)根據(jù)溫度傳感器反饋信號(hào)控制水箱內(nèi)加熱功率來保證恒溫水箱水溫穩(wěn)定。

采用恒溫不銹鋼保溫水箱，在恒溫水箱內(nèi)將水溫預(yù)處理到40℃，然后經(jīng)精密補(bǔ)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(jì)算機(jī)控制，完成熱水水流量的調(diào)整功能。精密補(bǔ)償式管道加熱器，串聯(lián)于熱水循環(huán)管道中，對(duì)流經(jīng)的恒溫水進(jìn)行加熱，可明顯降低管路的熱損失，實(shí)現(xiàn)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(jié)能特點(diǎn)。

采用精密補(bǔ)償式管道加熱器可僅對(duì)流經(jīng)的水量加熱，依據(jù)最大風(fēng)機(jī)盤管試件的供熱量（18kW），由風(fēng)機(jī)盤管散失的熱量進(jìn)入到空氣中，根據(jù)熱平衡原理，流經(jīng)的恒溫水散失的熱量為18kW，那么在管道前端相應(yīng)的補(bǔ)償18kW熱量就可以使水溫從新恢復(fù)到原來的進(jìn)口溫度，由于在流經(jīng)管道過程中勢(shì)必有熱量散失，因此管道加熱器留有一定余量，系統(tǒng)采用4kW精密補(bǔ)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(yīng)較大測(cè)試范圍的需要，應(yīng)自動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)流量。下面分別對(duì)供冷量測(cè)量和供熱量測(cè)量分別說明：利用風(fēng)機(jī)盤管換熱器內(nèi)通入熱循環(huán)水的方式來提高環(huán)境室內(nèi)的溫度，通過變頻改變循環(huán)水流量以控制所需的溫度，不需要加熱或制冷補(bǔ)償。極大的降低了能耗，并且設(shè)備組件達(dá)到綜合利用，故障點(diǎn)少。

當(dāng)測(cè)量試件供冷量時(shí)，冷水供水泵啟動(dòng)，通過控制冷水循環(huán)管路的電磁閥使恒定溫度的冷水流經(jīng)被試件，改變冷水供水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速可控制冷水供水流量，從而調(diào)整試件的進(jìn)出水溫差達(dá)到測(cè)試工況要求。此時(shí)熱水供水泵啟動(dòng)，通過切換電磁閥使熱水流經(jīng)測(cè)試系統(tǒng)環(huán)境室內(nèi)吊頂換熱器，改變熱水供水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速來控制熱水流量達(dá)到控制房間溫度的目的。

采用風(fēng)機(jī)盤管換熱器內(nèi)通入冷卻循環(huán)水的方式來降低小室內(nèi)的溫度，改變循環(huán)水流量以控制所需的溫度，不需要加熱或制冷補(bǔ)償，極大的降低了能耗。

當(dāng)測(cè)量試件供熱量時(shí)，熱水供水泵啟動(dòng)，通過控制熱水循環(huán)管路的電磁閥使恒定溫度的熱水流經(jīng)被試件，改變熱水供水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速控制流量，從而調(diào)整試件的進(jìn)出水溫差達(dá)到測(cè)試工況要求。此時(shí)冷水供水泵啟動(dòng)，通過切換電磁閥使冷水流經(jīng)測(cè)試系統(tǒng)小室內(nèi)吊頂換熱器，改變冷水供水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速來控制冷水流量達(dá)到控制房間溫度的目的。

傳統(tǒng)多采用分水器，在測(cè)試時(shí)候需要控制分水器的不同工作位置，由于在轉(zhuǎn)換的過程中不可避免的計(jì)時(shí)不精確和水損失，造成流量測(cè)試的不精確。本系統(tǒng)采用主要由高精度電磁流量傳感器、電子稱、量筒型托盤、進(jìn)口電磁氣動(dòng)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(dá)±1%。同時(shí)采用電子稱進(jìn)行計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量作為精確的質(zhì)量流量計(jì)量。電磁流量傳感器作為流量的粗略調(diào)整，然后利用電子秤單位水量的增加精確調(diào)整流量，既保證了流量調(diào)整的快速，又保證了測(cè)量的準(zhǔn)確性。水流量測(cè)試系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)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(yuǎn)人，畢業(yè)于陸軍軍官學(xué)院，碩士，高級(jí)工程師，國(guó)家注冊(cè)二級(jí)建造師。