關(guān)于風(fēng)機(jī)盤管的應(yīng)用問題探討

庾健文

（珠海華發(fā)城市運(yùn)營投資控股有限公司，廣東 珠海 519000）

0 引言

風(fēng)機(jī)盤管是一種空氣處理設(shè)備，利用冷水/熱水對空氣進(jìn)行熱濕處理，處理后的空氣送入房間內(nèi)，使房間內(nèi)的溫濕度達(dá)到舒適度要求。風(fēng)機(jī)盤管現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于各種類型的項(xiàng)目當(dāng)中，2018年國內(nèi)規(guī)模以上企業(yè)的風(fēng)機(jī)盤管生產(chǎn)量已達(dá)412.6萬臺[1]。風(fēng)機(jī)盤管的構(gòu)成主要包含風(fēng)機(jī)、盤管、電機(jī)和凝結(jié)水盤等。從結(jié)構(gòu)形式上則可分為臥式、立式、卡式和壁掛式，安裝形式分為明裝和暗裝。典型的臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管如圖1所示。為保證設(shè)備的合理、高效使用，需要從設(shè)計(jì)、項(xiàng)目實(shí)施、運(yùn)行維護(hù)等各個階段進(jìn)行充分探討。

圖1 臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管

1 設(shè)計(jì)選型

風(fēng)機(jī)盤管的選型主要依據(jù)為室內(nèi)人員的舒適度要求、房間熱濕負(fù)荷、新風(fēng)負(fù)荷以及設(shè)備機(jī)組熱濕處理性能。當(dāng)設(shè)備熱濕處理能力與負(fù)荷需求匹配時(shí)，房間的溫度可維持在設(shè)計(jì)狀態(tài)點(diǎn)，即“設(shè)備熱濕處理量=房間內(nèi)熱濕負(fù)荷+新風(fēng)帶入房間的熱濕負(fù)荷”。

新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)（圖2）的選取將會影響室內(nèi)的熱濕負(fù)荷特性，從而影響風(fēng)機(jī)盤管的選型，新風(fēng)處理有以下4種典型方案[2-3]。

圖2 新風(fēng)送風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)

（1）新風(fēng)的送風(fēng)狀態(tài)處理至室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度下的新風(fēng)機(jī)組機(jī)器露點(diǎn)[4]（相對濕度95%）L1。

（2）新風(fēng)的送風(fēng)狀態(tài)處理至室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)焓值下的新風(fēng)機(jī)組機(jī)器露點(diǎn)（相對濕度95%）L2。

（3）新風(fēng)的送風(fēng)狀態(tài)處理至室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)含濕量下的新風(fēng)機(jī)組機(jī)器露點(diǎn)（相對濕度95%）L3。

（4）新風(fēng)的送風(fēng)狀態(tài)處理至小于室內(nèi)空氣含濕量的新風(fēng)機(jī)組機(jī)器露點(diǎn)（相對濕度95%）L4。

其中方案（1），新風(fēng)的焓值比室內(nèi)焓值要高，所以風(fēng)機(jī)盤管需要額外承擔(dān)新風(fēng)帶進(jìn)室內(nèi)的熱負(fù)荷、濕負(fù)荷；方案（2），新風(fēng)的焓值與室內(nèi)相等，但含濕量高于室內(nèi)空氣，風(fēng)機(jī)盤管需要額外承擔(dān)新風(fēng)帶進(jìn)室內(nèi)的濕負(fù)荷；方案（3），新風(fēng)的含濕量與室內(nèi)空氣相等，風(fēng)機(jī)盤管只需承擔(dān)房間內(nèi)的全部濕負(fù)荷和大部分熱負(fù)荷；方案（4），新風(fēng)的含濕量處理至低于室內(nèi)狀態(tài)，室內(nèi)濕負(fù)荷由新風(fēng)承擔(dān)。

如果簡單地按全熱來選取風(fēng)機(jī)盤管，由于風(fēng)機(jī)盤管的熱濕處理能力以及各個房間的熱濕負(fù)荷特性不同，可對比考慮新風(fēng)帶入負(fù)荷的房間綜合熱濕比ε與風(fēng)機(jī)盤管的空氣熱濕處理能力εFC，會產(chǎn)生以下3種結(jié)果。

（1）ε＞εFC時(shí)，設(shè)備需要處理比名義工況更多的濕負(fù)荷，更少的熱負(fù)荷，導(dǎo)致房間變得濕、冷。

（2）ε＞εFC時(shí)，設(shè)備需要處理比名義工況更多的熱負(fù)荷，更少的濕負(fù)荷，導(dǎo)致房間變得干、熱。

（3）ε=εFC時(shí)，設(shè)備的空氣熱濕處理能力與房間熱濕負(fù)荷匹配，房間內(nèi)溫濕度可達(dá)到設(shè)定值。

所以風(fēng)機(jī)盤管選用時(shí)需要校核設(shè)備的熱濕比線與室內(nèi)負(fù)荷的熱濕比線是否匹配。風(fēng)機(jī)盤管的換熱盤管通常為2排管或3排管，熱濕比為6900～11 000 kJ/kg，而新風(fēng)機(jī)組的換熱盤管則有4排管、6排管、8排管，4排管的新風(fēng)機(jī)組熱濕比約為4600 kJ/kg，6排管的新風(fēng)機(jī)組熱濕比約為4500 kJ/kg[4]。相較于風(fēng)機(jī)盤管，新風(fēng)機(jī)組的除濕能力更強(qiáng)，新風(fēng)的方案選用需要綜合考慮房間的熱濕負(fù)荷特性以及設(shè)備的熱濕處理能力，最終使室內(nèi)的舒適度達(dá)到設(shè)定目標(biāo)。但通過新風(fēng)對房間熱濕負(fù)荷特性調(diào)整的范圍也是有限的，超出范圍時(shí)則需要考慮放棄風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)的方案，改為采用其他除濕能力更強(qiáng)的空調(diào)設(shè)備。

風(fēng)機(jī)盤管生產(chǎn)商提供的設(shè)備參數(shù)均為標(biāo)準(zhǔn)工況下所測得，選用時(shí)需要根據(jù)實(shí)際使用工況進(jìn)行參數(shù)修正，包括全熱冷量修正、顯熱冷量修正、熱濕比修正[5]。

2 風(fēng)機(jī)盤管的電機(jī)及控制

2.1 電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管

普通風(fēng)機(jī)盤管一般采用電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電機(jī)電路（圖3）。電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動機(jī)的電路由定子繞組（U）、中間繞組（D1、D2）、啟動繞組（Z）、電容（C）組成。由于電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電動機(jī)定子繞組（U）產(chǎn)生的脈動磁場中軸線固定不變，需要并聯(lián)一組啟動繞組（Z）和電容（C），在啟動的時(shí)候提供旋轉(zhuǎn)磁場，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)后啟動繞組和電容也可提高電動機(jī)的功率因素和效率。電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電機(jī)的調(diào)速采用抽頭法，即在定子鐵芯上嵌入中間繞組D1和D2，使風(fēng)機(jī)盤管可以進(jìn)行快、中、慢三檔調(diào)速。風(fēng)機(jī)盤管的風(fēng)機(jī)和水管上的電動閥由溫控器進(jìn)行調(diào)節(jié)。兩管制風(fēng)機(jī)盤管接管及控制原理如圖4所示。

圖3 電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電機(jī)電路

圖4 兩管制風(fēng)機(jī)盤管接管及控制原理

從控制方式上來看，風(fēng)機(jī)盤管可分為遠(yuǎn)程控制和就地控制。遠(yuǎn)程控制采用聯(lián)網(wǎng)型風(fēng)機(jī)盤管，納入BA系統(tǒng)控制；就地控制主要為單臺風(fēng)機(jī)盤管的就地控制，也就是一個溫控器對應(yīng)一臺風(fēng)機(jī)盤管。

如果風(fēng)機(jī)盤管的型號不一致，不能簡單地將多臺風(fēng)機(jī)盤管并連接至同一個溫控器。因?yàn)檫@樣設(shè)置相當(dāng)于將多個線圈并聯(lián)在一起，當(dāng)并聯(lián)線圈匝數(shù)不相同且耦合系數(shù)較大時(shí)，線圈電流會出現(xiàn)暫態(tài)的反向情況，并產(chǎn)生電流過沖現(xiàn)象，甚至單個線圈中的電流會遠(yuǎn)大于電源輸出的總電流，導(dǎo)致電機(jī)局部繞組溫度升高，嚴(yán)重時(shí)致使電機(jī)局部繞組燒壞，風(fēng)機(jī)盤管停機(jī)[6]。當(dāng)一臺風(fēng)機(jī)盤管燒壞后，燒壞繞組與和它并聯(lián)的繞組形成短路，短時(shí)間內(nèi)會導(dǎo)致并聯(lián)繞圈燒壞，并聯(lián)風(fēng)機(jī)盤管也將會停機(jī)。部分廠商在產(chǎn)品手冊上注有允許兩臺型號相近的風(fēng)機(jī)盤管并聯(lián)，但筆者并不建議此種做法。如果風(fēng)機(jī)盤管型號一致時(shí)，不排除由于在制造過程中的差異或風(fēng)阻不一樣導(dǎo)致上述燒壞繞組的情況出現(xiàn)。

要想實(shí)現(xiàn)就地的集中控制，可將多個風(fēng)機(jī)盤管并聯(lián)接入配電箱，利用溫控器對配電箱的接觸器進(jìn)行控制。或采用聯(lián)網(wǎng)型風(fēng)機(jī)盤管，局部設(shè)置集中控制系統(tǒng)，通過R485通信線將該區(qū)域內(nèi)的所有設(shè)備納入統(tǒng)一的管理和監(jiān)控。

2.2 直流無刷風(fēng)機(jī)盤管

直流無刷風(fēng)機(jī)由永磁同步電機(jī)和控制電路組成，控制電路將交流電整流后變成直流電，再由逆變器轉(zhuǎn)換成頻率可調(diào)的交流電。

受制于成本原因，直流無刷風(fēng)機(jī)盤管尚未如電容運(yùn)轉(zhuǎn)單相異步電機(jī)風(fēng)機(jī)盤管一樣大規(guī)模使用。但無刷直流電機(jī)具有有刷直流電機(jī)相似的機(jī)械特性和線型轉(zhuǎn)矩，控制性能好、調(diào)速范圍寬、起動轉(zhuǎn)矩大、低速性能好、運(yùn)行平穩(wěn)。而且無刷直流電機(jī)的勵磁來源于永磁體，所以不像異步電機(jī)那樣需要從電網(wǎng)吸取勵磁電流。由于轉(zhuǎn)子中無交變磁通，其轉(zhuǎn)子上既無銅損又無鐵損，所以效率比同容量異步電機(jī)高10%左右[7]。直流無刷電機(jī)的調(diào)速通過脈沖寬度調(diào)制來控制，實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)速，而且具有較大的調(diào)速范圍，調(diào)速精度也大幅提高。

3 項(xiàng)目施工

風(fēng)機(jī)盤管的安裝必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，主要工作包括風(fēng)機(jī)盤管、風(fēng)管、水管、管道保溫、電氣回路等的安裝。

安裝工程中應(yīng)注意水系統(tǒng)內(nèi)的排氣問題，避免管道內(nèi)形成氣阻和噪聲，系統(tǒng)局部高點(diǎn)應(yīng)設(shè)置放氣閥，放氣閥設(shè)置在吊頂內(nèi)時(shí)還需預(yù)留有檢修口，出現(xiàn)故障后能夠有條件進(jìn)行檢修。

施工過程中若不注意，風(fēng)機(jī)盤管可能會出現(xiàn)冷凝水排水不暢，甚至冷凝水滴落到天花或地面上。產(chǎn)生的原因包括冷凝水坡度不夠、連接件滲漏、冷凝水盤保溫缺損產(chǎn)生二次凝結(jié)水等。

4 運(yùn)行維護(hù)

風(fēng)機(jī)盤管的運(yùn)行維護(hù)工作有日常清理和故障維護(hù)兩個方面。

正常運(yùn)行時(shí)，空氣從回風(fēng)口進(jìn)入設(shè)備，經(jīng)過風(fēng)機(jī)，然后由冷/熱盤管對空氣進(jìn)行處理，最后由送風(fēng)口送出，為保證空氣質(zhì)量，回風(fēng)口處會設(shè)置有濾網(wǎng)。風(fēng)機(jī)盤管日常需要定期清理部件包括了回風(fēng)口濾網(wǎng)、風(fēng)機(jī)葉輪、盤管翅片。

風(fēng)機(jī)盤管的常見故障有制冷制熱效果差、運(yùn)轉(zhuǎn)異響、電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)、滴水漏水，常見的故障檢查項(xiàng)目如表1所示。

表1 常見的故障檢查項(xiàng)目

無論是暗藏式風(fēng)機(jī)盤管還是天花式風(fēng)機(jī)盤管的日常清理和故障維護(hù)，大部分情況下都涉及拆裝設(shè)備、閥門管道及檢查線路等，天花上需留有檢修條件，一般的解決方式是在閥門和接線板旁邊設(shè)置一個檢修口，如果是暗裝式風(fēng)機(jī)盤管，則需另外設(shè)置一個約300 mm寬的門鉸式回風(fēng)口，打開回風(fēng)口即可對盤管進(jìn)行拆卸及清理工作。

通常室內(nèi)裝修的設(shè)計(jì)流程是由室內(nèi)設(shè)計(jì)師完成天花方案，報(bào)業(yè)主審批，審批通過后進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，這時(shí)候機(jī)電設(shè)計(jì)人員才介入。如果風(fēng)口和檢修口和裝修方案不兼容，出于進(jìn)度要求和溝通成本，加上大部分參與者往往只關(guān)注外觀，設(shè)計(jì)人員會首先考慮壓縮檢修口和回風(fēng)口尺寸來適應(yīng)天花，投入使用后，人員將會難以完成清理工作。筆者建議在天花方案設(shè)計(jì)的時(shí)候就要綜合考慮風(fēng)口和檢修口，機(jī)電設(shè)計(jì)人員提前介入，可根據(jù)裝修風(fēng)口采用異形的藝術(shù)風(fēng)口和檢修口，而不是完成方案后才提供機(jī)電設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語

（1）風(fēng)機(jī)盤管的設(shè)計(jì)選型需綜合考慮室內(nèi)的熱濕負(fù)荷和設(shè)備機(jī)組的熱濕處理能力，利用新風(fēng)機(jī)組的除濕能力來彌補(bǔ)風(fēng)機(jī)盤管，如果濕負(fù)荷超過了風(fēng)機(jī)盤管+新風(fēng)機(jī)組的處理能力，則需考慮采用其他空調(diào)系統(tǒng)。

（2）風(fēng)機(jī)盤管應(yīng)避免多臺設(shè)備合用同一個控制面板，必要時(shí)，可考慮利用動力配電箱來控制，或者設(shè)置一個小的聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)。

（3）施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按圖執(zhí)行，管線的排布需給設(shè)備留有足夠的檢修空間，局部高位需設(shè)置放氣閥，放氣閥應(yīng)放在方便操作的位置。

（4）檢修口、回風(fēng)口的設(shè)置需根據(jù)設(shè)備的維護(hù)需求設(shè)置，投入使用后風(fēng)機(jī)盤管應(yīng)定時(shí)清理濾網(wǎng)、盤管翅片、葉輪，避免造成室內(nèi)空氣的二次污染。