風(fēng)機(jī)盤管的選型，是按照風(fēng)量？還是按照冷量進(jìn)行選擇？一直都有爭論，各說各有理，你怎么看呢？

1 前言

風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組作為半集中式空調(diào)系統(tǒng)的末端裝置，其工程應(yīng)用非常廣泛。從總體上看，目前國內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管在名義供冷量、噪音、電機(jī)輸入功率等項(xiàng)指標(biāo)上，已接近于或優(yōu)于國外產(chǎn)品，而風(fēng)量則普遍低于國外同型號產(chǎn)品。但是，真正影響空調(diào)效果的，并不只是這些參數(shù)的絕對值大小，還取決于這些參數(shù)之間的配匹是否合理。因?yàn)槲覈男袠I(yè)標(biāo)準(zhǔn)中，對供冷量、噪聲、輸入功率等都有嚴(yán)格規(guī)定，因而形成了國產(chǎn)風(fēng)機(jī)盤管高冷、低噪、小風(fēng)量的總體特點(diǎn)，而風(fēng)量與冷量的搭配（焓差）則不合理，這給選型工作的合理性和經(jīng)濟(jì)性帶來問題。

2 目前風(fēng)機(jī)盤管選型中常見的問題

2.1 按冷負(fù)荷選型的弊端

按空調(diào)房間的最大冷負(fù)荷選用風(fēng)機(jī)盤管是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常見的做法，其目的是保證高峰負(fù)荷時(shí)的房間溫度。而實(shí)際上空調(diào)房間運(yùn)行的絕大部分時(shí)間都不會(huì)處于高峰負(fù)荷，使供冷量過剩，而切換到中、低檔運(yùn)行以降低冷量輸出，從而維持房間的熱平衡。可見機(jī)組實(shí)際輸出冷量取決于空調(diào)負(fù)荷的變化，與機(jī)組的名義供冷量關(guān)系不大。故供冷量只是實(shí)現(xiàn)空調(diào)的必要條件，但不能決定空調(diào)的使用效果。評價(jià)空調(diào)效果好壞，一是房間平均溫度與設(shè)定溫度的接近程度；二是室溫分布（梯度）和變化（波動(dòng)）幅度。送風(fēng)溫差越大，換氣次數(shù)越少，室溫梯度和波動(dòng)幅度也越大，故送風(fēng)溫差和換氣次數(shù)才是影響空調(diào)精度和舒適性的主要因素。文獻(xiàn)[2]中明確規(guī)定了不同精度空調(diào)房間的最大送風(fēng)溫差和最低換氣次數(shù)。空調(diào)精度越高，要求送風(fēng)溫差越小、換氣次數(shù)越多。可見按最大冷負(fù)荷選型，僅滿足高峰負(fù)荷時(shí)的房間溫度是不夠的，還需滿足適當(dāng)?shù)乃惋L(fēng)溫差和換氣次數(shù)，才能保證房間的舒適性要求。

2.2 不能保證足夠的送風(fēng)量

因送風(fēng)溫差、換氣次數(shù)是決定空調(diào)精度和舒適性的主要因素，故保證足夠的風(fēng)量是實(shí)現(xiàn)預(yù)期空調(diào)效果的先決條件。這里所說的風(fēng)量是指機(jī)組使用時(shí)的實(shí)際送風(fēng)量，而不是產(chǎn)品樣本中的名義風(fēng)量（GB/T 19232-2003 規(guī)定：名義風(fēng)量須在盤管不通

水、空氣14—27℃，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速為高檔，對低靜壓機(jī)組不帶風(fēng)口和過濾器等出口靜壓為 12Pa 測得的風(fēng)量值）。而實(shí)際使用中，暗裝機(jī)組因要加進(jìn)、回風(fēng)格柵、過濾器和短風(fēng)管，加上盤管表面凝水、積塵、濾網(wǎng)堵塞等諸多因素影響，會(huì)導(dǎo)致風(fēng)阻增大、風(fēng)量下降，使得實(shí)際風(fēng)量遠(yuǎn)低于名義風(fēng)量（筆者通過大量實(shí)驗(yàn)證明：一般低15—25%）。由于風(fēng)量的明顯減少，影響空調(diào)效果，主要帶來以下問題：1）換氣次數(shù)少；2）送風(fēng)速度低，影響送風(fēng)射流射程；3）送風(fēng)溫度低，影響空調(diào)舒適度和可能造成送風(fēng)格柵結(jié)露等。另一方面，對于風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組本身而言，風(fēng)量的下降直接影響盤管的換熱效果，使盤管的制冷量下降，這樣就會(huì)形成機(jī)組的實(shí)際性能（風(fēng)量、冷量）都要低于名義值的不合理現(xiàn)象。因此，產(chǎn)品樣本上的名義風(fēng)量、冷量只能作為選型時(shí)的參考，而不能作為選型的依據(jù)。加大風(fēng)量不僅能增加換氣次數(shù)、降低送風(fēng)溫差、改善空調(diào)效果，而且由于冷量也會(huì)提高，可相應(yīng)地縮小機(jī)組的體積。故提高風(fēng)量是風(fēng)機(jī)盤管的發(fā)展方向之一。當(dāng)然，風(fēng)量的提高也要受空調(diào)區(qū)域允許風(fēng)速的制約。

另一方面，為控制送風(fēng)溫差，冷量與風(fēng)量之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)钠ヅ潢P(guān)系。全冷量與風(fēng)量（質(zhì)量流量）之比就是盤管進(jìn)出口空氣的焓差，它決定了機(jī)組供冷能力和送風(fēng)溫差的大小。從控制送風(fēng)溫差角度，焓差過高不利，而國內(nèi)的風(fēng)機(jī)盤管的焓差和送風(fēng)溫差普遍偏高。按GB/T 19232-2003 規(guī)定的名義參數(shù)計(jì)算，焓差為15.88kJ/kg，送風(fēng)溫差約為12℃。若按風(fēng)量下降20% 計(jì)算， 實(shí)際的焓差將超過19.85kJ/kg，實(shí)際的送風(fēng)溫差會(huì)高達(dá)15℃，顯然已超出文獻(xiàn)中規(guī)定的允許送風(fēng)溫差（6—10℃），也就無法保證空調(diào)精度和舒適性要求。

2.3 忽略風(fēng)系統(tǒng)的阻力計(jì)算

一般地風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)系統(tǒng)規(guī)模較小，構(gòu)成簡單，阻力不大，約在15—50Pa 范圍內(nèi)，但僅僅這一點(diǎn)阻力就足以對風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)的實(shí)際送風(fēng)量有至關(guān)重要的影響。風(fēng)機(jī)盤管分為低靜壓機(jī)組和高靜壓機(jī)組兩類，在GB/T 19232-2003 中，對于低靜壓機(jī)組，帶風(fēng)口和過濾器等出口靜壓為0Pa，不帶風(fēng)口和過濾器等出口靜壓為12Pa，也就是說，風(fēng)口及過濾器等構(gòu)成的阻力為12Pa。而美國空調(diào)與制冷學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《房間風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)器》ARI 440—84 中明確規(guī)定：出廠時(shí)不帶送、回風(fēng)格柵或過濾器的風(fēng)機(jī)盤管，應(yīng)在12.4Pa 機(jī)外靜壓下測試風(fēng)量。這一規(guī)定正是為了保證實(shí)際風(fēng)量與名義風(fēng)量相符。而我國大氣含塵量較高，濾網(wǎng)易堵塞，理應(yīng)機(jī)外靜壓比12.4Pa 高，相比之下，我國的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的測試條件合理性有待商榷。以客房中臥式暗裝、吊頂回風(fēng)FCU 為例，附加阻力至少應(yīng)包括回風(fēng)格柵、回風(fēng)濾網(wǎng)、送風(fēng)短管及送風(fēng)格柵阻力。若回風(fēng)風(fēng)速為1.0m/s，送風(fēng)風(fēng)速為1.5 m/s，經(jīng)計(jì)算此時(shí)機(jī)外阻力為16Pa，若選用低靜壓機(jī)組肯定也會(huì)造成風(fēng)量下降，此例在工程應(yīng)用中應(yīng)屬于附加阻力較小的一例，對風(fēng)量影響尚且如此，可見FCU風(fēng)系統(tǒng)附加阻力不可忽視。再者，對于高靜壓機(jī)組，若不經(jīng)過阻力計(jì)算，而是認(rèn)為選用一個(gè)高靜壓機(jī)組就能滿足要求的做法也是不合理的。再舉一例，圖1 為某辦公樓安裝于吊頂內(nèi)的臥式暗裝FCU 及相應(yīng)的風(fēng)系統(tǒng)，F(xiàn)CU 的名義風(fēng)量為750 m/h，散流器喉部風(fēng)速為2.5 m/s，回風(fēng)風(fēng)速1.5 m/s，經(jīng)計(jì)算知FCU 本體之外總阻力約為61Pa，其中散流器、回風(fēng)口濾網(wǎng)阻力占總阻力的80%。此時(shí)即便采用機(jī)外靜壓30Pa 或50Pa的高靜壓型FCU，風(fēng)量也會(huì)下降15%左右。因此，在具體工程中籠統(tǒng)地提出高靜壓要求和認(rèn)為只要采用高靜壓機(jī)組就不必進(jìn)行相關(guān)風(fēng)系統(tǒng)分析的做法是不可取的。

3 風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組改進(jìn)設(shè)計(jì)的途徑

3.1 保證風(fēng)量的“名”“實(shí)”相符

造成機(jī)組風(fēng)量“名”“實(shí)”不符的根本原因就在于：1）濕工況下翅片管表面的水膜和水滴大大地增加了空氣的流動(dòng)阻力[7]，這是主要原因；2）名義測試工況與實(shí)際使用工況不同。因此，解決風(fēng)量的“名”“實(shí)”不符問題，設(shè)計(jì)時(shí)可從以下幾方面入手：

（1）盤管排數(shù)的選擇

目前國內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管多采用 9.53mm管徑的三排盤管，這種結(jié)構(gòu)型式的盤管空氣阻力較大。根據(jù)大量的盤管試驗(yàn)結(jié)果表明：相同結(jié)構(gòu)參數(shù)的表冷器排數(shù)由三排減至二排，空氣阻力約降低30%，這樣在機(jī)組輸入功率不變的條件下增加風(fēng)量，以此來解決機(jī)組名義風(fēng)量與實(shí)際風(fēng)量相差太大的問題，而且又保證達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的供冷量要求。其理論依據(jù)是：雖然盤管由三排減至二排，傳熱面積減少，但盤管的空氣阻力下降，風(fēng)量明顯增加使盤管傳熱性能增強(qiáng)的原理。并且2排管風(fēng)機(jī)盤管省料、節(jié)能，多數(shù)場合使用效果要優(yōu)于3 排管機(jī)組，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

（2）翅片間距的確定

翅片間距的大小是影響風(fēng)機(jī)盤管傳熱性能和空氣阻力的主要因素之一。由理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)論可知，翅片間距對風(fēng)機(jī)盤管傳熱性能的影響是很復(fù)雜的。一般說來，換熱系數(shù)會(huì)隨著間距的增大而增大，而阻力則會(huì)隨著間距的增加而減小。但是，當(dāng)翅片間距變小時(shí)，單位體積的換熱面積增加。因此，雖然換熱系數(shù)變小了，但換熱量卻有可能是增加的。因此，合理確定翅片間距的大小使得換熱量相同時(shí)空氣的阻力最小，即單位阻力換熱量最大應(yīng)是優(yōu)化的翅片間距。實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：對于水冷式盤管，在常用的翅片間距范圍內(nèi)，3.3mm 左右較好。

（3）翅片形狀和表面親水處理

盤管在供冷工況時(shí)，對空氣的處理是一個(gè)降焓析濕過程，在盤管翅片的表面會(huì)不斷形成水珠，大部分水珠在重力作用下，沿著翅片由上往下流淌至凝結(jié)水盤，也有一部分掛貼在翅片表面，這部分水珠使得盤管的阻力增大，從而減少了出風(fēng)量。對于相同規(guī)格的盤管來說，翅片的析水速度與翅片的形狀有關(guān)，同時(shí)也與翅片表面是否做親水處理有關(guān)。有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：相同情況下，濕/干工況風(fēng)量比由條縫型翅片的75%提高到無縫型翅片的90%；由翅片表面未做親水處理的88%提高到親水處理的99%，可見，翅片的形狀和表面親水處理對機(jī)組的出風(fēng)量有重要影響。

3.2 保證機(jī)外靜壓和風(fēng)量

因盤管（特別是暗裝機(jī)組）在使用中風(fēng)量會(huì)有大幅度衰減，因此為克服送風(fēng)阻力必須具備一定的機(jī)外靜壓，以保證所需的風(fēng)量。為滿足用戶的不同使用要求，國外廠家提供有低噪聲、標(biāo)準(zhǔn)型、高靜壓三種機(jī)型供用戶選擇。低噪聲機(jī)組的機(jī)外靜壓一般低于10Pa；標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組為15—25Pa；高靜壓機(jī)組高達(dá)30—50Pa。一般空調(diào)場合宜使用標(biāo)準(zhǔn)型機(jī)組，高精度及大面積房間則應(yīng)考慮選用高靜壓機(jī)組，低噪聲機(jī)組一般僅用于對噪聲水平要求嚴(yán)格的場合，如高星級飯店中的豪華客房。因此，在選用國產(chǎn)暗裝風(fēng)機(jī)盤管時(shí)，建議選擇機(jī)外靜壓不低于20Pa 的產(chǎn)品，當(dāng)采用散流器送風(fēng)且回風(fēng)帶濾網(wǎng)時(shí)，F(xiàn)CU 的機(jī)外余壓不宜小于50Pa，方可取得較好的使用效果，當(dāng)然，生產(chǎn)廠家最好在產(chǎn)品樣本上附上機(jī)組的風(fēng)量—機(jī)外靜壓曲線，以方便于機(jī)組選型時(shí)參考；并且應(yīng)生產(chǎn)高低不同的機(jī)外靜壓機(jī)型以供不同的使用場合選用。

3.3 提供多樣化焓差的機(jī)組

按照我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對于某一型號的機(jī)組只能提供單一焓差（因供冷量和風(fēng)量一定），并且焓差偏高，使得機(jī)組送風(fēng)溫差偏大，用在高精度、要求嚴(yán)格的空調(diào)場合還必須采取一定的補(bǔ)救措施，比如可采用改變新風(fēng)參數(shù)來進(jìn)行調(diào)節(jié)。而國外的風(fēng)機(jī)盤管具有多種焓差，一般會(huì)提供2 排管和3 排管兩種不同冷量的盤管，分別配上低噪聲、標(biāo)準(zhǔn)型或高靜壓三種不同風(fēng)量的風(fēng)機(jī)，形成名義風(fēng)量相同，但實(shí)際風(fēng)量、冷量、焓差都不相同的6 種機(jī)型，可以滿足不同地區(qū)、不同圍護(hù)結(jié)構(gòu)、不同精度要求空調(diào)房間的使用要求。因此，國內(nèi)生產(chǎn)廠家也應(yīng)從實(shí)際使用情況出發(fā)，研制出多樣化焓差的新型機(jī)組，以滿足不同空調(diào)場合的靈活選用。

3.4 合理的水路流程

目前，多數(shù)廠家風(fēng)機(jī)盤管的水路流程采用單一的3 進(jìn)3 出的接法。合理的水路設(shè)計(jì)應(yīng)滿足：1）較高的水流速，以保證較高的換熱系數(shù)；2）較低的水阻力，保證水泵較低的能耗，尤其是高層建筑空調(diào)系統(tǒng)；3）水和空氣的逆交叉流動(dòng)，以保證最大的換熱溫差。然而實(shí)際水通路設(shè)計(jì)中，增強(qiáng)換熱系數(shù)往往會(huì)帶來水阻力的增加。因此，優(yōu)化的水通路設(shè)計(jì)應(yīng)做到：1）不同長度的盤管應(yīng)采用不同的水路設(shè)計(jì)，如大長度盤管采用多路并聯(lián)、加大過水截面積，既能保證換熱量又能有效地降低水阻力；2）保證進(jìn)、回水之間5℃溫差，以保證合適的流量、合適的水流速，從而保證換熱性能，同時(shí)又不會(huì)使水阻過大。3）不同使用工況的盤管，其水路應(yīng)區(qū)別設(shè)計(jì)。若進(jìn)風(fēng)參數(shù)不同，空氣處理過程必然不同，因此，水通路設(shè)計(jì)應(yīng)有所不同，以保證冷量、水阻力的合理。4）為冬季防凍放水及防止管內(nèi)空氣滯留，水路應(yīng)設(shè)計(jì)成由下至上的單向行程比較合理、可行。

3.5 提供全冷量焓效率εh 和顯冷量效率εS 的計(jì)算公式

由于樣本上提供的風(fēng)量、冷量是名義工況下測定的，而在實(shí)際使用中，名義風(fēng)量和名義冷量一般都不會(huì)出現(xiàn)，依此作為選型依據(jù)是不合理的。因此，廠家在產(chǎn)品樣本上除了標(biāo)明名義風(fēng)量、名義冷量外，還應(yīng)提供每一種型號機(jī)組的全冷量焓效率εh和顯冷量效率εS的計(jì)算公式，以供設(shè)計(jì)人員選型時(shí)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)工況進(jìn)行設(shè)計(jì)風(fēng)量、設(shè)計(jì)冷量的計(jì)算（文獻(xiàn)中有詳細(xì)的分析，此處不再贅述），以便合理選用風(fēng)機(jī)盤管，這樣既保證滿意的空調(diào)效果，又能節(jié)省初投資和運(yùn)行能耗，一舉兩得，應(yīng)是業(yè)內(nèi)人士共同追求的目標(biāo)。

4 結(jié)論

4.1 風(fēng)機(jī)盤管的實(shí)際送風(fēng)量是保證空調(diào)效果理想的關(guān)鍵， 產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮各參數(shù)的合理配匹，另一方面，可從盤管排數(shù)、翅片間距、翅片形式和表面做親水處理等方面考慮在濕工況下提高機(jī)組的送風(fēng)量，減少風(fēng)側(cè)阻力。

4.2 風(fēng)機(jī)盤管的風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行阻力計(jì)算和校核，使之與配匹風(fēng)機(jī)相吻合，認(rèn)為FCU 風(fēng)系統(tǒng)規(guī)模小而不必進(jìn)行風(fēng)阻計(jì)算是不妥的。

4.3 生產(chǎn)廠家應(yīng)提供多樣化焓差、多種機(jī)外靜壓的機(jī)型，以滿足不同的使用場合；還應(yīng)根據(jù)盤管不同長度、不同使用工況設(shè)計(jì)成不同的水路流程，以保證水側(cè)較高的換熱系數(shù)和較低的水阻力。

4.4 產(chǎn)品樣本上最好應(yīng)附上機(jī)組的風(fēng)量—機(jī)外靜壓曲線，以及全冷量焓效率εh和顯冷量效率εS的計(jì)算公式，以便于設(shè)計(jì)人員在機(jī)組選型時(shí)根據(jù)不同的設(shè)計(jì)工況合理選用，既保證空調(diào)使用效果，又節(jié)省初投資和運(yùn)行費(fèi)用。