关于干式风机盘管的几点说明

关于干式风机盘管机组的几点说明

广州太昊瑞风空调科技有限公司 侯东明 江立 何赞香

干式风机盘管机组是伴随温湿度独立调节空调技术的推广应用而出现的一种新的空调末端形式。当前，有关干式风机盘管机组的产品标准还没有制定，相关设计规范中也没有明确的设计选型原则，从而导致该机组在产品概念以及产品设计、生产、设计选型等方面出现种种混乱，甚至造成某些工程设计发生严重的设计错误。本文将就干式风机盘管机组的若干重要问题进行说明，以期对该产品的研究、生产以及设计选型有所助益。 （1） 关于干工况与干式风机盘管机组

所谓干工况，是指空气冷却过程没有冷凝水产生时的空气工况以及相应的冷冻水工况。干工况下的空气冷却过程，称为干式冷却过程。干式风机盘管是专门针对空气干式冷却过程特点而设计的空调末端设备。

干工况的实现条件，就是表冷器的表面温度必须高于被处理空气的露点温度。虽然铜管、翅片的导热性能优良，导热热阻几乎可以忽略，但由于表冷器水侧及空气侧存在一定的对流换热热阻，因此冷冻水的表冷器的表面温度略低于管内水温。

按干工况设计的干式风机盘管机组，本身并不能保证一定能实现干式冷却过程。真正的干式冷却过程，只能靠合理的水温控制来实现。

按干工况设计的干式风机盘管机组，也可以用于湿工况。但由于干式风机盘管机组的管程设计基于显热需求确定，因此盘管的过流能力必然不能适应湿工况时的需求，这必然将导致回水温度过高，盘管的供冷能力也必然无法与普通风机盘管机组相比。因此，干式风机盘管机组与普通风机盘管机组是两种不可以互换的产品，那些所谓“双工况风机盘管机组”是一个完全错误的概念。 （2） 普通风机盘管用于干工况带来的问题

普通风机盘管机组均按照湿工况设计，国家标准规定的标准夏季进风工况为DB27℃/WB19.5℃，冷冻水供回水温度为7/12℃。普通风机盘管用于干工况，会带来供冷能力的严重下降，原因如下：

1）普通风机盘管用于干工况时，管程水流速将大幅减小，水侧导热热阻大幅增加，导致盘管传热系数和设备供冷能力严重下降。从表1数据可见，普通风

机盘管用于进风温度27℃、供回水温度16/21℃的干工况时，其冷量仅有普通风机盘管设计全冷量的 %，设计显冷量的 %。

2）普通风机盘管普遍采用下进上出的供水方式，空气与盘管中的冷水换热属于典型的交叉流型。对于传统的7/12℃冷水系统而言，这样的换热器设计对盘管的换热性能影响并不大，但对于干工况而言，由于高温冷水（供水温度通常为15~17℃）与被处理空气之间的温差较小，若盘管仍沿用交叉流型，则其上部水温与空气进风温度之间的温差将更小，从而对盘管换热能力产生重要影响。

表1普通风机盘管在不同冷水工况下的性能对比 机组型号 风量 全冷量 Kw m3/h 7/12℃ 17/21℃ 7/12℃ 17/21℃ 7/12℃ 17/21℃ 34 350 2030 1410 350 51 550 3080 2140 530 68 710 4120 2860 710 85 850 4860 3320 835 102 1050 5770 4020 990 136 1360 7480 5200 1285 170 1700 9210 6510 1580 204 2020 10700 7730 1840 显冷量 Kw 水量 Kg/h 注：表列风量、冷量均为高档参数。

（3） 干式风机盘管机组设计选型要点

干式风机盘管机组的工作原理，就是采用高于被处理空气露点温度的高温冷冻水，通过表面式冷却器（盘管），将空气冷却至需要的送风温度。上述传热过程的驱动力，就是空气与冷冻水的温差。干式风机盘管机组的供冷能力，与表冷器的传热系数K、表冷器的传热面积F以及平均传热温差△Tm成正比，即：

Tw2Tw1 图1 逆流式盘管的流程示意 Ta1Ta2Q=K*F*△Tm

式中，

Q---机组供冷量W

K---表冷器传热系数W/m2/℃ F---表冷器传热面积m2 △Tm---平均传热温差℃ 为提高盘管的供冷（热）能力，干式风机盘管机组设计应采取以下措施：

1）增大平均传热温差的措施

图2 逆流盘管沿流程的温差分布示意 Tw2Ta2Tw1Ta1 盘管的平均传热温差是由冷冻水温度、空气温度以及盘管的管程排布方案决定的。为提高风机盘管的换热效果，提高平均传热温差，盘管应设计为逆流或准逆流型式，即通过对管程的设计，使温度最低的水接触温度最低的空气，使温度最高的水接触温度最高的空气，如图1所示。但即使在完全逆流的情况下，空气的出风温度（Ta2）也必然高于冷水进水温度（Tw1），如图2所示。

2）增大传热面积的措施

增大盘管换热面积是提高风机盘管的换热能力的有效措施，但增大盘管换热面积不宜通过加大盘管迎风面积实现，否则容易导致迎面风速下降，进而造成盘管传热系数下降。适当增加盘管排数的方式，是增大换热面积、提高换热效果的有效措施。在进风和进水温度一定的情况下，传热温差的大小主要取决于盘管排数。表2给出了干式风机盘管机组在不同盘管排数下出风温度及温差的对应关系。

表2 不同盘管排数下出风温度及温差的对应关系。 盘管排数 3排 4排 6排 8排 供/回水温度℃ Tw1/Tw2 16℃/19℃ 16℃/19℃ 16℃/19℃ 16℃/19℃ 进风工况℃ Ta1 25℃ 25℃ 25℃ 25℃ 出风工况℃ Ta2 19.5℃ 19.0℃ 18.5℃ 18.0℃ 最小温差℃ (Ta2-Tw1) 3.5℃ 3.0℃ 2.5℃ 2.0℃

从上面的分析可以看出，增加盘管排数可以增加空气与盘管之间的换热时间，因此可以得到更低的出风温度和更大的供冷量。但过分增加盘管排数会带来两方面问题，一是盘管阻力会增加，从而导致风机压头增加并造成机组噪声增大；

二是增加盘管后带来的冷量收益并不显著。

鉴于以上原因，干式风机盘管的理想排数是4排左右，为提高换热效果，应该在管程设计及翅片设计方面采取特别措施，而不应一味增加管排数。

3）提高传热系数的措施 提高水侧流速 保证风侧流速

采用开窗片，加大翅片间扰动效果 （4） 结论

1）干式风机盘管机组不同于普通风机盘管，是一种新型空调末端。

2）普通风机盘管应用于干工况，将导致供冷能力严重下降，并非简单修正参数就可以解决问题。

3）干式风机盘管机组必须在管排数、管程排布、管程设计等方面有所改变，才能保证较高的换热效率和供冷效果。