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廠房通風(fēng)風(fēng)機盤管干工況運行的若干問題探討軸流式消防排煙風(fēng)機

摘要：本文針對干工況風(fēng)機盤管加新風(fēng)的空調(diào)方式的幾個相關(guān)問題進(jìn)行了討論，包括干工況風(fēng)機盤管加新風(fēng)的空調(diào)工程各種參數(shù)的確定、其節(jié)能情況和經(jīng)濟性，并提出了一種新型新風(fēng)機組，用以實現(xiàn)我國風(fēng)機盤管加新風(fēng)工程從濕工況改造為干工況。

關(guān)鍵詞：干工況 風(fēng)機盤管 節(jié)能 新風(fēng)機組

0 引言

在我國傳統(tǒng)的中央空調(diào)工程很多都采用風(fēng)機盤管加新風(fēng)工程（濕工況），存在盤管表面積存濕垢、產(chǎn)生霉菌的問題。SARS疫情以后社會有關(guān)方面對現(xiàn)有空調(diào)方式的偏見，使得人們再次對風(fēng)機盤管干工況運行的利和弊進(jìn)行思考。實際上，除了干工況風(fēng)機盤管空調(diào)工程在運行時對建筑空氣品質(zhì)、隔絕污染方面所應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任有意義以外，它在運行能耗的貢獻(xiàn)是明顯的。關(guān)鍵是針對我國現(xiàn)有的風(fēng)機盤管加新風(fēng)空調(diào)工程采用干工況運行時，出現(xiàn)的問題進(jìn)行改造或在運行模式上進(jìn)行必要的調(diào)整。

1 現(xiàn)有中央空調(diào)方式的弊病

民用建筑的中央空調(diào)大部分是舒適性空調(diào)，過去我們偏重研究如何保證舒適度以及如何節(jié)能，而對室內(nèi)空氣品質(zhì)的研究往往只停留在理論研究上，在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中也缺少明確的約束。因此，對空調(diào)方式進(jìn)行審視，提出或重新認(rèn)識新的，更安全的空調(diào)方式是極為有必要的。

在我國傳統(tǒng)的中央空調(diào)工程通常采用全空氣工程及風(fēng)機盤管加新風(fēng)工程（濕工況）。這里只討論風(fēng)機盤管加負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)。

新風(fēng)機組和風(fēng)機盤管工程指在空調(diào)房間內(nèi)設(shè)置風(fēng)機盤管，對室內(nèi)空氣進(jìn)行處理，室外新風(fēng)經(jīng)集中處理的新風(fēng)機組處理后送入房間。國內(nèi)的該類工程在夏季通常將新風(fēng)處理到室內(nèi)焓值，不承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷，由風(fēng)機盤管承擔(dān)室內(nèi)的濕負(fù)荷和顯熱負(fù)荷，因此，風(fēng)機盤管通常處于濕工況。風(fēng)機盤管加新風(fēng)的空調(diào)工程存在以下問題：

1) 新風(fēng)機組通常采用冷卻盤管除濕，盤管表面長期帶水，在停止運行時（夜間及非工作日），表面溫度升高，并與空氣接觸，容易滋生細(xì)菌，污染新風(fēng)。

2) 風(fēng)機盤管根據(jù)室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)，控制濕度的能力較弱。過渡季節(jié)中隨著顯熱負(fù)荷的減少，為保持室內(nèi)空氣溫度，風(fēng)機盤管的水溫相應(yīng)提高，除濕能力相應(yīng)下降，室內(nèi)含濕量有所增加。

3) 風(fēng)機盤管的凝結(jié)水。風(fēng)機盤管承擔(dān)室內(nèi)的熱濕負(fù)荷，去濕過程有冷凝水產(chǎn)生，容易出現(xiàn)細(xì)菌滋生和漏水污染天花板的問題。潮濕的盤管表面往往成為細(xì)菌等致病微生物的滋生地，微生物又隨著空氣的送入污染整個建筑內(nèi)部環(huán)境。

2 干工況風(fēng)機盤管工程相關(guān)參數(shù)的確定

2.1 確定新風(fēng)加干工況風(fēng)機盤管空調(diào)方式的相關(guān)參數(shù)

2.1.1 負(fù)荷

1) 室內(nèi)顯熱負(fù)荷Qx：室內(nèi)顯熱負(fù)荷包括圍護結(jié)構(gòu)冷負(fù)荷，室內(nèi)燈光產(chǎn)生的冷負(fù)荷，室內(nèi)設(shè)備排熱產(chǎn)生的冷負(fù)荷，以及人員顯熱負(fù)荷。

2) 室內(nèi)潛熱負(fù)荷Qq及室內(nèi)散濕量W：對一般民用建筑來說，室內(nèi)潛熱負(fù)荷和濕負(fù)荷主要是由人員產(chǎn)生的潛熱負(fù)荷及散濕量。

3) 新風(fēng)負(fù)荷Qw：

其中，Qw：新風(fēng)負(fù)荷，W；

Gw：新風(fēng)量，kg/s；

iw：室外空氣焓值，kJ/kg；

iN：室內(nèi)空氣焓值，kJ/kg；

2.1.2 風(fēng)機盤管參數(shù)

1) 風(fēng)機盤管風(fēng)量GF：

其中，GF：風(fēng)機盤管風(fēng)量，kg/s；

Qx：由風(fēng)機盤管負(fù)擔(dān)的室內(nèi)顯熱負(fù)荷，W；

to：風(fēng)機盤管送風(fēng)溫度，oC；

tN：室內(nèi)空氣溫度，oC；

c：干空氣定壓比熱，kJ/kg. oC，計算中取c=1.01

2) 風(fēng)機盤管進(jìn)出水溫度：

室內(nèi)風(fēng)機盤管在干工況下運行，冷凍水溫度必須高于室內(nèi)露點溫度。當(dāng)室內(nèi)干球溫度25℃，相對濕度50%，含濕量為9.8g/kg，露點溫度為13.85℃。，考慮一定的安全因素，風(fēng)機盤管送水溫度可定為15℃，回水溫度定為18℃。

2.1.3 新風(fēng)機組參數(shù)

1) 新風(fēng)量Gw：新風(fēng)量對改善室內(nèi)環(huán)境的空氣品質(zhì)起著重要的作用，但它也是增加建筑能耗的不利因素。房間新風(fēng)量的合理確定應(yīng)滿足：

a 滿足人的衛(wèi)生要求；

b 補充房間局部通風(fēng)量并維持其正壓要求。

對多數(shù)采用風(fēng)機盤管加負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)的民用建筑來說，新風(fēng)量主要是滿足人員的最小新風(fēng)量。各國根據(jù)建筑中房間的用途，都制定了每人所需新風(fēng)量的標(biāo)準(zhǔn)，如美國的ASHRAE62-1989標(biāo)準(zhǔn)、我國的《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》（GBJ19-87）。我國規(guī)定，影劇院、博物館、體育館、商店為8m3/（h·人）；辦公室、圖書館、會議室、餐廳、舞廳、醫(yī)院門診部和病房17 m3/（h·人）；旅館客房30 m3/（h·人）【2】。

2) 新風(fēng)送風(fēng)含濕量do：

其中，do：送風(fēng)含濕量，g/kg；

dN：室內(nèi)空氣含濕量，g/kg；

W：室內(nèi)濕負(fù)荷，g/s；

G：送風(fēng)量，m3/h。

3) 新風(fēng)送風(fēng)溫度

新風(fēng)送風(fēng)溫度對風(fēng)機盤管工程中諸多因素皆有影響，

a 送風(fēng)溫度決定了新風(fēng)可承擔(dān)室內(nèi)顯熱負(fù)荷，，新風(fēng)溫度越低，承擔(dān)的顯負(fù)荷越多，可相應(yīng)減少風(fēng)機盤管的承擔(dān)量，節(jié)約風(fēng)機盤管面積；

b 送風(fēng)溫度越低，對風(fēng)管的保溫要求越高，保溫的一次投入會增加；

c 送風(fēng)溫度過低時，還可能出現(xiàn)由于低溫空氣易于下沉，使人有吹風(fēng)不適感；送風(fēng)裝置表面溫度低，稍不注意可能發(fā)生凝露現(xiàn)象。所以如果送風(fēng)溫度很低時，負(fù)壓通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)該采用誘導(dǎo)比較大的誘導(dǎo)風(fēng)口，高的混合比使得冷空氣在0.3~0.4m處被加熱到室內(nèi)溫度，因此避免了吹冷風(fēng)的不適感。

2.2 新風(fēng)機組的設(shè)計與研制

采用風(fēng)機盤管干工況下運行的新風(fēng)機組與一般的空氣處理設(shè)備相比，處理風(fēng)量相對較小，但單位風(fēng)量所承擔(dān)的熱濕負(fù)荷相對較大。因此，需確定新風(fēng)機組的設(shè)備配比形式。有必要研制一種新風(fēng)機組，而且在確定這種新型的新風(fēng)機組中的各種參數(shù)時，應(yīng)具體考慮到對現(xiàn)有建筑的原有工程改造，從而帶來更多的現(xiàn)實意義。

2.2.1 表冷器的熱工計算

新風(fēng)機組處理的新風(fēng)焓差較大，溫度也較低（見圖1），新風(fēng)機組宜采用直接蒸發(fā)表冷器的空調(diào)機組處理新風(fēng)。直接蒸發(fā)式表冷器即把制冷工程的蒸發(fā)器放在空調(diào)箱中直接冷卻空氣。進(jìn)行直接蒸發(fā)式表冷器的熱工計算也應(yīng)用到濕球溫度效率Es和通用熱交換效率E。

直接蒸發(fā)式表冷器的濕球溫度效率定義為：

其中：t0是制冷工程的蒸發(fā)溫度，ºC

ts1，ts2是處理前、后空氣的濕球溫度，ºC

通用熱交換效率為：

其中：t1，t2是處理前、后空氣的干球溫度，ºC

t3是空氣處理的理想終溫，ºC

Es的大小與蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)形式、迎面風(fēng)速以及制冷劑性質(zhì)有關(guān)，可由實驗求得。有了生產(chǎn)廠家提供的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)及Es , E’,就可以進(jìn)行直接蒸發(fā)式表冷器的熱工計算。由于蒸發(fā)器是制冷工程中的一個部件，所以它能提供的冷量大小一定要和制冷工程的產(chǎn)冷量平衡，即被處理空氣從直接蒸發(fā)式表冷器得到的冷量應(yīng)與制冷工程提供的冷量相等。應(yīng)根據(jù)空調(diào)工程和制冷工程熱平衡的概念對蒸發(fā)器進(jìn)行校核計算，定出合理的蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、冷卻水溫、冷卻水量等【1】。

2.2.2 表冷器的阻力計算

表冷器的阻力分為空氣工程的阻力和水工程的阻力。

1) 空氣阻力 表冷器作為空氣處理設(shè)備中的一個重要部件，對流經(jīng)其表面的空氣會產(chǎn)生一定阻力，這一阻力與換熱器型式、構(gòu)造、以及空氣流速有關(guān)，對于一定結(jié)構(gòu)特性的表冷器阻力可由實驗公式計算求出。但是由于表冷器有干、濕工況之分，而且濕工況的空氣阻力△Hs比干工況的△Hg大，并與析濕系數(shù)有關(guān)，所以應(yīng)區(qū)分干工況與濕工況的空氣阻力計算公式【1】。新風(fēng)機組中的表冷器為濕工況，△Hs=Bvy

2) 水阻力 表冷器對冷熱媒介質(zhì)在管內(nèi)的流動也會產(chǎn)生阻力，△h=Cwq。對于直接蒸發(fā)式表冷器，它與制冷機是一個整體，它對與制冷機來說就是制冷機的蒸發(fā)器。

B，C，q，y為實驗的系數(shù)和指數(shù)。

2.2.3 過濾段

對于大多數(shù)工業(yè)與民用建筑空調(diào)都以溫濕度要求為主，對室內(nèi)空氣污染物濃度沒有具體要求，通常設(shè)置一道粗效過濾器，對送入的空氣只進(jìn)行一般的凈化處理。SARS疫情以后，人們更關(guān)心室內(nèi)空氣品質(zhì)，對于多數(shù)設(shè)有空調(diào)工程的民用建筑在防止微生物的污染的問題上需要進(jìn)一步研究并找到合理的解決辦法。


型號 風(fēng)量 全壓轉(zhuǎn)速 功率KW

FPB-I-3.5 4225 280 2900 0.75

FPB-I-12 62763 624 960 18.5

FPB-II-4 3050 110 1450 0.37

FPB-II-6 11000 152 1450 1.5

FPB-II-1253420 220 960 11

FPB-III-5 12083 498 2900 4

FPB-II-1274567 625 960 30

備注：另存其它風(fēng)量型號，請來電垂詢。



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