旅馆风机盘管系统新风处理终状态选择分析

提要 　　对应于同一新风处理终状态，要求的冷水进水温度可能不同。本文给出了不同情况下冷水进水温度结果，并经分析提出了可行的方案。

1 前言 　　风机盘管加新风空调系统应用非常广泛，其中，新风送风状态的确定将直接影响新风机组及风机盘的选择。目前，广大设计人员对此有不同的看法。有的同志对新风处理终状态的选择进行了定性分析，提出许多可行方案；有的同志进行了定量计算，认为只有一种方案在技术上是可行的。一般地说，新风送风状态所需的冷水温度与风机盘管采用的相近，是判断该送风状态是否可行的关键。本文通过大量计算得知，为达到同一新风处理终状态，确因空气温湿度要求、室外气象条件以及表冷器热工性能不同，而要求不同的冷水进水温度。本文以旅馆热湿负荷状况为基准，给出各种情况下冷水进水温度的计算结果。由此入手，对新风处理终状态的选择进行了分析，从中寻求可行的方案。 2 室内温湿度及新风量标准的确定 　　表1给出了四种级别的旅馆双人客房室内空气参数及新风量标准。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表1 级别 干球温度 tn/℃ 湿球温度 tn/℃ 相对湿度 φn/% 含湿量 dn/g/kg 空气焓值 in/kJ/kg 新风量 m3/(h·人) 一级 二级 三级 四级 24 25 25 26 17.8 19.5 20.2 21.9 55 60 65 70 10.13 11.95 12.85 14.69 50.0 55.6 58.0 63.7 50 40 30 15 3 室外气象条件 　　表2给出了我国12个主要城市夏季空调室外计算参数。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表2 城市 哈尔滨 沈阳 北京 西安 武汉 重庆 南京 上海 杭州 福州 广州 海口 干球温度tn/℃ 30.3 31.4 33.2 35.2 35.2 36.5 35.0 34.0 35.7 35.2 33.5 34.5 湿球温度tn/℃ 23.4 25.4 26.4 26.0 28.2 27.3 28.3 28.2 28.5 28.0 27.7 27.9 空气焓值in/kJ/kg 69.7 75.5 80.0 78.5 88.5 84.0 89.0 88.5 90.0 87.5 86.0 89.9 4 选用的表冷器的类型 　　目前国内普遍采用的表冷器有铜管铜翅片、铜管铝翅片及铝管铝翅片三种类型。本文对UⅡ型（铜-铜）8排、TLⅡ型（铜-铝）6排以及PB型（铝-铝）8排表冷器，采用迎面风速vy=2.5m/s，水流速w=1.6m/s，分别进行了计算。 5 夏季新风处理终状态的四种典型方案 　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1 　　图1中： 　　W、N--夏季空调室外及室内计算参数状态点； 　　L1、L2--新风分别处理至室内状态等焓线和等含湿量线与95%等相对湿度线的交点； 　　L3及L4--新风处理至小于室内状态等含湿量线与95%等相对湿度线的交点。 　　5．1 L3点按新风负担室内湿负荷确定，则有： 　　 　　　　　　　　　　　　　　(1) 　　式中：dL3、dN--L3状态点及室内状态点的含湿量，g/kg； 　　W--室内湿负荷，g/h； 　　L--新风量，m3/h 　　ρ--空气密度，kg/m3。 　　5．2 4L4点按新风负担室内稳定冷负荷确定，则有： 　　　　　　　　　 　　　　　(2) 　　式中，iL、iN--L4及N点焓值，kJ/kg； 　　QLW--室内稳定冷负荷（人及灯），kW。 　　表3给出旅馆新风处理终状态各参数。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表3 级别 状态 干球温度 tL/℃ 湿球温度 tLs/℃ 相对湿度 φL/% 含湿量 dL/g/kg 空气焓值 iL/kJ/kg 一级 L1 18.4 17.8 95 12.4 50.0 L2 15.2 14.7 95 10.13 40.9 L3 12.6 12.2 95 8.53 34.4 L4 15.5 15.0 95 10.37 41.9 二级 L1 20.2 19.6 95 13.85 55.6 L2 17.7 17.2 95 11.95 48.2 L3 14.8 14.4 95 9.83 39.9 L4 16.9 16.4 95 11.28 45.4 三级 L1 20.9 20.3 95 14.5 58.0 L2 19.0 18.5 95 12.85 51.8 L3 15.0 14.6 95 10.02 40.5 L4 16.5 16.0 95 11.0 44.4 四级 L1 22.5 21.9 95 16.13 63.7 L2 21.1 20.5 95 14.69 58.8 L3 12.8 12.4 95 8.63 34.8 L4 13.4 13.0 95 9.02 36.4 6 达到新风处理终状态所需冷水进水温度的计算 　　6．1 新风处理过程的析湿系数ξ 　　ε=(iw-iL)/[Cp·(tw-tL)] (3) 　　式中 Cp--空气的定压比热，kJ/(kg·℃) 　　6．2 表冷器热交换效率系数ε1 　　一定结构型式的表冷器，ε1=f（vy, ω, ξ），可利用公式或图表求出。 　　6．3 新风机组所需冷水进水温度t1 　　t1= tw -（tw - tL）/（a·ε1） （4） 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表4 级别 状态 哈尔滨 沈阳 北京 西安 武汉 重庆 南京 上海 杭州 福州 广州 海口 平均 一级 L1 14.3 13.5 12.7 12.6 11.5 11.8 11.5 11.7 11.3 11.6 12.1 11.5 12.2 L2 9.6 8.8 8.0 7.9 6.8 7.1 6.8 7.0 6.6 6.9 7.3 6.8 7.5 L3 5.9 5.1 4.3 4.2 3.1 3.4 3.1 3.3 2.8 3.2 3.6 3.0 3.7 L4 10.1 9.3 8.5 8.3 7.3 7.5 7.2 7.4 7.0 7.4 7.8 7.2 7.9 二级 L1 17.0 16.2 15.4 15.2 14.2 14.5 14.2 14.4 14.0 14.3 14.8 14.2 14.9 L2 13.3 12.5 11.7 11.6 10.5 10.8 10.5 10.7 10.3 10.6 11.0 10.5 11.2 L3 9.1 8.3 7.5 7.3 6.2 6.5 6.2 6.4 6.0 6.3 6.8 6.2 6.9 L4 12.1 11.3 10.5 10.3 9.3 9.5 9.2 9.5 9.0 9.4 9.8 9.2 9.9 三级 L1 18.1 17.3 16.5 16.3 15.3 15.5 15.3 15.5 15.0 15.4 15.8 15.2 15.9 L2 15.2 14.4 13.6 13.5 12.4 12.7 12.4 12.6 12.2 12.5 12.9 12.4 13.1 L3 9.4 8.6 7.8 7.6 6.5 6.8 6.5 6.7 6.3 6.6 7.1 6.5 7.2 L4 11.5 10.7 9.9 9.8 8.7 9.0 8.7 8.9 8.4 8.8 9.2 8.6 9.4 四级 L1 20.5 19.7 19.0 18.8 17.8 18.0 17.7 18.0 17.5 17.9 18.3 17.7 18.4 L2 18.4 17.6 16.8 16.6 15.6 15.8 15.6 15.8 15.4 15.7 16.1 15.6 16.2 L3 6.2 5.4 4.6 4.4 3.4 3.6 3.3 3.6 3.1 3.5 3.9 3.3 4.0 L4 7.1 6.2 5.5 5.3 4.2 4.5 4.2 4.4 4.0 4.3 4.8 4.2 4.9 　　式中--a热交换效率修正系数，当表冷器冷热两用时，a=0.9 　　6．4 表冷器接触系数 　　对一定结构型式的表冷器，ε1值与和vy表冷器排数n有关，即ε2=f(vy，n) 　　当vy=2.5m/s，8排UⅡ型、6排TLⅡ型及8排PB型表冷器可达到的ε2值分别为0.937、0.98和0.945。 　　新风处理过程要求的ε2值可用下式计算： 　　　　　　　　　　ε2=1 - （tL - tLS）/（tW - tWS）　　　 （5）

7 结果汇总
　　根据上述计算步骤，可分别计算出ξ、ε₁、ε₂及t₁。表4给出了使用TLⅡ型表冷器，旅馆所需冷冻水进水温度t₁值。表5给出12城市旅馆新风处理过程要求的ε2值的最大值及最小值。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表5

级别 状态	一、二、三级				四级
	L1	L2	L3	L4	L1	L2	L3	L4
min	0.897	0.914	0.931	0.914	0.897	0.897	0.931	0.931
max	0.935	0.947	0.957	0.947	0.935	0.935	0.957	0.957

8 计算结果分析
　　8．1 室内温湿度标准对t₁的影响
　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图2

　　图2示出旅馆夏季新风机组终状态四种典型方案的冷水进水温度平均值随室内温湿度标准变化的曲线。
　　由表1可知，由于室内温湿度标准级别不同，旅馆室内状态焓值二、三、四级与一级可分别相关5.6、8.0及13.7kJ/kg。由表4可知，对应L₁点，所需冷水温度可分别相关2.7、3.7和6.2℃。由图2可知，当室内温湿度标准为四级时，L₃、L₄点所需冷水进水温度反而降低，这是因为此时室内新风量骤减，则单位新风量负担的除湿量骤增，而造成L₃点所需t₁需降。同理，此时单位新风量负荷的除热量猛增，造成L₄点的t₁也突降。

　　8．2 室外气象条件对t₁的影响
　　由表2可知，12个城市室外设计状态焓值相差可高达20.3KJ/kg，对应的冷冻水所需进水温度相关可高至3.0℃。由此可见，不同城市，由于夏季室外设计参数变化引起的t1值的变化也是很大的，而其中，北京与西安较相近，武汉、重庆、南京、上海、杭州、福州及海口较相近。
　　图3给出了12个城市t₁值的影响。
　　　　　　 　　　　　　
　　　　　　　　图3　　　　　　　　　　　　　　　　图4　　　　　　　　　　　　　　　　　图5

　　8.3 同样材料但不同片型或不同排数表冷器对t₁的影响
　　图4中曲线1，2，3分别代表翅片之间距为2.4、2.8及 3.2mm的表冷器的t1值。由图4可知，对应L1点，曲线2与曲线1和曲线3的差值分别为1.7℃和1.3℃。由图5可知，TLⅡ型（片型I）8排和6排表冷器，对应L₁点，t₁值可相差2℃。从图4和图5中还可看出，片型及排数对L₁、L₂、L₃及L₄各点的影响是均匀的。

　　8．4 不同材料的表冷器对t₁的影响
　　图6分别给出三种材料的表冷器t₁值的变化状况。由图6可知，UⅡ型表冷器与TLⅡ型和PB型表冷器相比，对应于L₁点的t₁值分别相差1℃及2.9℃。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　图6　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　图7

　　8．5 新风处理终状态对t₁值的影响
　　如图7所示，对旅馆二级而言，L₁状态点与L₂、L₃和L₄状态点需新风机组处理的焓差值分别相差7.4、15.7和10.2kJ/kg，对应所需t₁值分别相差3.7、8.0及5.0℃。一级时L₄所需t₁高于L₂的，是因为此级别新风量很大，单位新风量需处理的室内稳定量需处理的室内稳定热负荷减少，相应地所需t₁则升高。

9 结论
　　9．1 新风处理终状态所需的t₁值与旅馆室内温湿度标准，室外气象条件，表冷器材料、片型和排数以及新风处理终状态有关。其中新风处理终状态对t1值影响最大。
　　9．2 一般风机盘管要求供冷水温度为6～9℃，以TLⅡ型表冷器计算结果为准可知，大多数情况下新风处理终状态可到L₃点及L₄点。这样的新风机组承担室内湿负荷，风机盘管作干工况运行，避免凝结水盘长期潮湿而引起的卫生等方面的问题。并且，新风机组承担室内稳定的冷负荷，可用一个送风参数来满足多个房间的使用要求，风机盘管以其特有的自动调节方式能满足变化的冷负荷要求。另外，风机盘管和新风机组的送风状态点都接近于机器露点温度，可用露点温度控制新风机组，这种控制方法运行中稳定，易于保养，室内设计状态点不易发生偏差。鉴于以上诸点，本文推荐采用L3、L4状态点为瓣风处理终状态点。
　　采用最通用的铜管-铝翅片表冷器TLⅡ型（6排、片型I），表6为推荐新风处理终状态。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　表6

级别 城市	哈尔滨	沈阳	北京等	武汉等	广州
一级	L3	L2	L2，L4	L2，L4	L2，L4
二级	L3	L3	L3	L3	L3
三级	L3	L3	L3	L3，L4	L3
四级	L4	L4	L4	/	/

　　注：北京、西安一组；武汉、重庆、南京、上海、杭州、福州、海口为一组；/表示没有全适的处理状态。

　　9．3 本文所用表冷器可达到的接触系数ε₂值大部分可满足L₃，L₄状态所要求的ε₂值。

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　　1 汪训昌，吴元炜，高层建筑空调工程中若干问题的分析，空调（第一辑），1988.
　　2 马树连等，风机盘管系统新风处理终参数的选择，暖通空调，1993，（2）：40.