低溫工況風(fēng)機(jī)盤(pán)管熱工性能測(cè)試分析

施智輝

（福州市建筑工程檢測(cè)中心有限公司 350005）

0 前言

目前市場(chǎng)上對(duì)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的主要性能測(cè)試一般是以數(shù)學(xué)仿真或是經(jīng)驗(yàn)公式等為主。采用實(shí)測(cè)的方式在不同的工況下展開(kāi)對(duì)風(fēng)機(jī)盤(pán)管性能的測(cè)試相對(duì)較少。因此，本文主要介紹了低溫大溫差工況下風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組性能的測(cè)試研究結(jié)果。

1 低溫大溫差工況下風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組性能的測(cè)試背景

伴隨著區(qū)域供冷以及冰蓄冷技術(shù)發(fā)展的逐步優(yōu)化完善，低溫大溫差供冷已經(jīng)發(fā)展成為市面上供冷系統(tǒng)新的發(fā)展方向。但是廠家和檢測(cè)機(jī)構(gòu)所提供的風(fēng)機(jī)盤(pán)管的測(cè)試都是標(biāo)準(zhǔn)工況下的，非標(biāo)準(zhǔn)工況下的測(cè)試數(shù)據(jù)很少，因此在設(shè)計(jì)階段，無(wú)法給設(shè)計(jì)人員提供有效數(shù)據(jù)，選型偏差會(huì)導(dǎo)致節(jié)能效果的偏離。因此對(duì)低溫大溫差工況環(huán)境下風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組性能的測(cè)試研究是非常必要的。

2 實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用原理

現(xiàn)階段國(guó)外主流的測(cè)試風(fēng)機(jī)盤(pán)管熱工性能的檢測(cè)方法大概有三種：A、風(fēng)洞式空氣焓值實(shí)驗(yàn)法；B、量熱式空氣焓值實(shí)驗(yàn)法；3、環(huán)路式空氣焓值實(shí)驗(yàn)法。放眼國(guó)內(nèi)主要集中為三種：1、焓差法；2、房間熱平衡法；3 風(fēng)管熱平衡法。實(shí)際實(shí)驗(yàn)的案例中主要應(yīng)用的是以GB/T19232—2003《風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組》為實(shí)驗(yàn)的依據(jù)。本文實(shí)驗(yàn)的平臺(tái)是采用風(fēng)洞式風(fēng)機(jī)盤(pán)管檢測(cè)裝置，它可以對(duì)風(fēng)機(jī)盤(pán)管在不同的溫度環(huán)境工況下，進(jìn)行的熱性能轉(zhuǎn)化進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試，測(cè)試性能包括：風(fēng)量（高、中、低檔）、供冷量、供熱量、水量、水阻、輸入功率、出口靜壓、噪聲等。風(fēng)機(jī)盤(pán)管風(fēng)側(cè)所要求的額定供冷量主要采用的是焓差測(cè)試法，即利用焓熵的能量轉(zhuǎn)換原理，通過(guò)測(cè)試風(fēng)機(jī)盤(pán)管內(nèi)的進(jìn)風(fēng)口以及出風(fēng)口之間的空氣焓差，與其相關(guān)的循環(huán)風(fēng)量，精確測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)機(jī)組出口（風(fēng)測(cè)）的所獲得能量與傳熱介質(zhì)流過(guò)風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組后釋放的能量的平衡誤差，進(jìn)而測(cè)試出熱工性能參數(shù)。規(guī)范19232 中規(guī)定當(dāng)兩方的平衡誤差小于5%時(shí)候，用其風(fēng)測(cè)供冷量和水側(cè)供冷量的平均值作為測(cè)試最終值。風(fēng)機(jī)盤(pán)管熱工性能檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)，詳見(jiàn)圖1。

圖1 風(fēng)機(jī)盤(pán)管熱工性能檢測(cè)試驗(yàn)平臺(tái)

圖2 低溫大溫差供水檢測(cè)數(shù)據(jù)

3 標(biāo)準(zhǔn)工況下的風(fēng)機(jī)盤(pán)管性能測(cè)試

本文測(cè)試了不同型號(hào)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組共101 臺(tái)，進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)工況下的換熱性能測(cè)試。測(cè)試樣本涵蓋了市面上工裝常用的機(jī)組型號(hào)。測(cè)試表明：一般的機(jī)組風(fēng)量是在340～2400m3/h，供冷量是在2200～12600W 之間，冷風(fēng)比的分布平均值一般是在6.56KW/(m3/h)，而在實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)工況下，風(fēng)機(jī)盤(pán)管的析濕因數(shù)分布的范圍也是相對(duì)的集中，結(jié)合實(shí)際的數(shù)據(jù)分析，一般都是在1.34～1.52 之間，其中的平均值是出于1.43 之間。此外在標(biāo)準(zhǔn)工況下檢測(cè)風(fēng)機(jī)盤(pán)管中需要注意的是：風(fēng)機(jī)盤(pán)管熱工性能的檢測(cè)過(guò)程復(fù)雜，且風(fēng)管和水管管路數(shù)量眾多，傳統(tǒng)的管路設(shè)計(jì)存在諸多不足，如：1、傳熱管道一般由恒溫水箱供熱，由于恒溫水箱的容積較大，選用的加熱功率也大，這就造成檢測(cè)設(shè)備的電源容量需要加大，增加用電風(fēng)險(xiǎn)；2、其次空氣制冷系統(tǒng)中大多采用抽濕機(jī)和除濕機(jī)，占用空間大，環(huán)境能量損失高，耗電量大，且另外一方面試驗(yàn)過(guò)程很難維持國(guó)標(biāo)19232 中的精確指標(biāo)要求。因此對(duì)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的檢測(cè)設(shè)備中的管路優(yōu)化設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。

4 低溫大溫差供水工況下風(fēng)機(jī)盤(pán)管的性能測(cè)試

這一實(shí)驗(yàn)的過(guò)程主要運(yùn)用為其30 天的時(shí)間，實(shí)驗(yàn)中選用的是FP-101 型號(hào)的風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組（額定風(fēng)量1010m3/h，額定供冷量5810W，額定功率94W），一共采用的是36 組風(fēng)機(jī)盤(pán)管的性能對(duì)其不同的供水溫度以及相應(yīng)的不同的供回水溫差進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)結(jié)果，分析總結(jié)出不同的低溫大溫差工況環(huán)境下，風(fēng)機(jī)盤(pán)管的實(shí)際換熱性。

本文測(cè)試機(jī)組型號(hào)是FP-101（36 組），實(shí)驗(yàn)分為6 組，一般的冷水進(jìn)水溫度主要在3～8℃之間展開(kāi)，冷水進(jìn)水溫度為：3、4、5、6、7、8 攝氏度。供回水溫差為：5、6、7、8、9、10 攝氏度。綜合一共有36 種不同類(lèi)別的工況，室內(nèi)的空氣干球的溫度是27℃，濕球的溫度19.5℃，風(fēng)量1010m2/h，額定冷量5810W，功率94W。數(shù)據(jù)詳見(jiàn)圖2。

4.1 供冷能力。當(dāng)進(jìn)水溫度不斷加大的情況下，供回水的溫差在不斷的加大，其相應(yīng)的供冷量是在不斷的減少的，這主要是由于供回水的溫差加大，使得冷水的流量逐漸的減少，逐漸導(dǎo)致盤(pán)管換熱的能力逐漸的降低。而在相同的供回水溫差之下，伴隨著冷水的之間的進(jìn)水溫差的不斷的加大，而實(shí)際呈現(xiàn)出的風(fēng)機(jī)管盤(pán)機(jī)的整個(gè)機(jī)組的供冷量呈現(xiàn)出不斷增大的趨勢(shì)。所以，通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明，低溫供水可以大大的加大高風(fēng)機(jī)盤(pán)管的實(shí)際供冷能力，結(jié)合實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果，得出特別是在當(dāng)供回水溫度處于3℃/13℃，以及5℃/12℃時(shí)，整個(gè)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的實(shí)際供冷能力要相比于7℃/12℃的標(biāo)準(zhǔn)工況下均有實(shí)際的增強(qiáng)。

4.2 對(duì)除濕能力的分析。結(jié)合實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，當(dāng)進(jìn)水的溫度處于一樣的狀態(tài)下，風(fēng)機(jī)管盤(pán)的整個(gè)機(jī)組的析濕因數(shù)伴隨著供回水溫差的增大而呈現(xiàn)出不斷的減小的趨勢(shì)，因而相應(yīng)的除濕能力也是不斷的逐漸降低。另外，在相同的供回水溫差下，整個(gè)機(jī)組的進(jìn)水溫度越高，整個(gè)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的析濕因素是越小的，因而潛在的制冷量呈現(xiàn)出越低的趨勢(shì)，整個(gè)機(jī)組相應(yīng)的除濕能力也就越弱。

4.3 水阻力方面的分析。經(jīng)過(guò)大量的風(fēng)機(jī)盤(pán)管測(cè)試總結(jié)出，第一當(dāng)相同的進(jìn)水溫度下，水阻力會(huì)隨著回水溫差的變大，風(fēng)機(jī)盤(pán)管的水阻力逐漸減小，但是下降率逐漸降低，因此水阻和回水溫差不是線性關(guān)系。第二，采用低溫大溫差供水的非標(biāo)工況，會(huì)有效的減小風(fēng)機(jī)盤(pán)管的水阻力，也同時(shí)弱化水泵揚(yáng)程，進(jìn)而大幅度的降低了水泵的能耗，節(jié)能性大大的提高。因此如果設(shè)計(jì)院在早期設(shè)計(jì)（非標(biāo)工況）選型水泵時(shí)候，應(yīng)該二次核算水阻力，方便選取合適的水泵型號(hào)。

表1

5 總結(jié)

綜上所述，結(jié)合實(shí)驗(yàn)得出的相關(guān)數(shù)據(jù)分析，可以得出結(jié)論是，低溫大溫差工況下風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組性能的測(cè)試可以為實(shí)際的風(fēng)機(jī)管盤(pán)機(jī)組型號(hào)的選型提供良好的選擇依據(jù)。本文提供的數(shù)據(jù)具有一定參考價(jià)值，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中可以擁有較好的社會(huì)效益。

另外GB/T19232-2003 自發(fā)布至今已有10 多年，且目前風(fēng)機(jī)盤(pán)管行業(yè)中非標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品占比越來(lái)越大，本人通過(guò)多年的風(fēng)機(jī)盤(pán)管檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)存在一種特殊情況，比如：A 國(guó)標(biāo)型風(fēng)機(jī)盤(pán)管和B 非標(biāo)型風(fēng)機(jī)盤(pán)管，兩者供冷、供熱量均符合19232規(guī)范要求，由于B 型非標(biāo)風(fēng)機(jī)盤(pán)管輸入功率稍大于規(guī)范規(guī)定限定值，依照19232規(guī)范，B 非標(biāo)型產(chǎn)品就判定為不合格，但是就綜合節(jié)能性能而言，B 非標(biāo)型風(fēng)機(jī)盤(pán)管供冷/熱量明顯優(yōu)于A 國(guó)標(biāo)型風(fēng)機(jī)盤(pán)管，B 型非標(biāo)產(chǎn)品相對(duì)于A 型國(guó)標(biāo)產(chǎn)品更加節(jié)能環(huán)保，綜合性能更好。如果強(qiáng)行依照國(guó)標(biāo)19232 來(lái)判定，就會(huì)造成判定失誤。A、B 型風(fēng)機(jī)盤(pán)管檢測(cè)數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表2。

風(fēng)機(jī)盤(pán)管檢測(cè)數(shù)據(jù)表2

因此筆者對(duì)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19232 中的技術(shù)判定存在的問(wèn)題，提出以下修訂意見(jiàn)：

1、建議將原標(biāo)準(zhǔn)中“輸入功率不大于表2規(guī)定值”更改為“不大于產(chǎn)品額定值”。目前市場(chǎng)上眾多非標(biāo)產(chǎn)品的輸入功率均大于表2值，這樣可以滿足目前市場(chǎng)大量非標(biāo)產(chǎn)品的合格判定的需求，從實(shí)際角度出發(fā)，提高節(jié)能效益。

2、由于舊版規(guī)范中缺少一個(gè)綜合能效測(cè)評(píng)的指標(biāo)，無(wú)法真實(shí)反映產(chǎn)品的節(jié)能效果，建議在新版標(biāo)準(zhǔn)中可以增加一個(gè)綜合節(jié)能評(píng)價(jià)指標(biāo)——E 單位功率下的制冷/制熱量（E=供冷量W/N 功率），這樣可以從大局的角度綜合評(píng)價(jià)風(fēng)機(jī)盤(pán)管節(jié)能水平，規(guī)范和推進(jìn)風(fēng)機(jī)盤(pán)管的產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)。