风机盘管加新风系统的典型设计与控制.docx

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风机盘管加新风系统的典型设计与控制

风机盘管加新风系统的典型设计与控制

在风盘加新风系统的分类上，会出现一些分类的形式。

如果按照新风机组在工作时所承担的室内负荷状况来进行分类则可以分为以下几类，即新风不承担室内负荷、新风承担部分室内负荷Ⅰ，（承担部分显热负荷，不承担潜热负荷）、新风承担部分室内负荷Ⅱ（承担部分显热负荷，并承担全部潜热负荷）。

下面，分别就这些类型的设计特点以及其控制逻辑的设计思路进行说明。

新风不承担室内负荷

新风不承担室内负荷，由风机盘管承担全部室内负荷。

这样设计要求新风机组在处理室外新风时将其处理到室内状态的等焓线上。

即，送入室内的经过处理后新风不会与室内的经过风盘处理的空气产生热量的搬运。

送风温湿度的确定

新风机组控制的是通过冷、热盘管上水阀的调节进而调节机组送风的温湿度。

那么根据焓湿图上对于该类型系统工作状态的描述可以得出。

这一类型系统新风机组的送风温湿度应该处理到机器露点，或者是考虑一定温升（管道或风机）后的机器露点。

机器露点的确定

机器露点通过焓湿图可以看出，是由室外状态和室内状态的等焓线以及90%的相对湿度线所确定的。

在这三个量中，只有90%相对湿度线是确定的，其余两个状态在空调系统的实际运行过程中都是变化的。

在确定送风状态点时，首先要确定室内状态点。

确定室内状态点的温湿度参数后，可以很容易的确定出基于这一组参数的焓值，这个焓值也就是室内状态的焓值。

沿该焓值所在等焓线与90%相对湿度线相交后得到的就是新风机组所需要处理到的机器露点，同时也就是新风机组的送风状态点。

所以可以看出，新风机组的送风状态点的确定是与室内状态参数相关的，其与室外状态参数无关。

室内状态参数的改变导致了机器露点的变化。

冬季运行工况

相对于制冷季而言，在冬季的运行工况下，新风机组处理新风的任务变成了对新风进行加温加湿处理。

其送风状态点的确定也有所变化。

送风状态点依旧是可以由室内状态参数求得。

但是，在求取送风状态点时，一些对于每个项目来讲是个性化的参数将会出现在计算过程中，例如风机盘管的加热能力（KW）、空调房间的冬季计算热、湿负荷等。

综合这些参数即可确定出新风机组冬季运行工况下的送风状态参数。

送风状态控制回路

对于新风机组来讲，其需要进行自控调节的有大概两点即送风状态和送风风量。

对于送风状态的控制前面已经讲到，送风状态点与室内状态点有关。

是要根据室内状态参数经过计算得到位于室内状态等焓线上的送风状态。

那么也就是说，是通过监测室内状态点之后来对表冷器进行水量上的调节，进而实现对于送风温度的控制。

对于新风风量的控制则需要考虑在新风机组风机上加装变频设备，通过改变风机运行频率进而实现对于送入室内的新风风量的调节。

其具体的控制依据可以是新风竖井内的压差或者某制冷区域内风机盘管开启的数量等。

小结

通过上面的分析我们可以得出这种系统结构下的新风机组送风状态的确定方法。

可以看出，对于新风机组的控制而言，所需要确定的是新风机组的送风状态参数。

同时，送风状态参数又是由室内状态参数确定的，由此看来，在风盘加新风系统中，对于室内状态参数的监测还是很有必要的。

在以前的控制逻辑的编写中，把新风机组的送风状态设定为室内状态，这样的做法没有发挥出新风机组对于新风的处理能力，同时增大了风机盘管对于室内热湿负荷的处理负担。

风机盘管加新风空调系统

      风机盘管加新风系统是空气－水式空调系统中的一种主要形式，也是目前我国多层或高层民用建筑中采用最为普遍的一种空调方式。

它以投资少，占用空间小和使用灵活等优点广泛应用于各类建筑中。

     风机盘管加新风系统具有各空气调节区可单独调节，比全空气系统节省空间，比带冷源的分散设置的空气调节器和变风量系统造价低廉等优点。

目前，仍在宾馆客房、办公室等建筑中大量采用。

因此，《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）推荐使用。

1.风机盘管系统的新风供给方式

      “加新风系统”是指新风需经过处理，达到一定的参数要求，有组织地直接送入室内。

如果新风风管与风机盘管吸入口相接或只送到风机盘管的回风吊顶处，将减少室内的通风量，当风机盘管风机停止运行时，新风有可能从带有过滤器的回风口吹出，不利于室内卫生；新风和风机盘管的送风混合后再送入室内的情况，送风和新风的压力难以平衡，有可能影响新风量的送入。

因此，推荐新风直接送入室内。

2.风机盘管加新风空调系统的特点

      1）与直流系统相比，节省能源。

     此时对新风机组而言，是直流式相同，但前面所讲的直流式系统要负担系统及空调区的冷热负荷，而此系统新风量只是以保证卫生标准为基础，不承担空调区负荷，因此新风负荷相对较小，处理新风所需的冷、热量也较小。

实际上，这一系统对冷热源的消耗在设计上与新风量相同的一次回风系统是完全相同的。

      2）与集中式空调系统相比，可进行局部区域的温度控制。

     各房间可通过风机盘管控制其供冷量和供热量，以满足其正常使用的需求，这产生两个优点：

第一，各房间都能在各自不同的温度要求下使用。

因而使用更为灵活；第二，当部分房间负荷变小时，其供冷（供热）量可随自动控制而减少，如果房间不使用，房间温度标准可降低甚至可以停止风机盘管的运行，因此，有利于全年运行的节能。

      3）可部分节省整个大楼空调系统的电气安装容量。

      风机盘管系统属于全水系统范畴，冷、热水送至使用房间。

由于水的比热容远大于空气，因此，输送同样的冷、热量至同一地点时，通常用水管输送时的能耗小于用风管输送时的能耗。

即使考虑新风机组及风机盘管本身都会耗电，系统在设计状态下的输送能耗采用风机盘管加新风空调系统也将小于全空气空调系统。

      4）由于风机盘管体积较小，结构紧凑，因此布置较为灵活。

（6-88）（6-89）（6-90）

      对一些空间有限或较常见的框架（包括框－剪）结构类型的建筑，有较好的适用性。

另外，只要水管干管的管径足够，对于建筑的扩建或改建来说，都是较容易实现的。

     5）由于各空调房间都设有风机盘管，因此其台数较多，导致检修和日常维护工作量增加。

      这些工作量包括：

风机维护、过滤器清洁、控制阀门的维护检修等等。

     6）水管进入室内，要求施工严格。

（6-102）

     特别是冷水管的施工保温要求较高，否则将导致水管漏水或产生凝结水滴至吊顶，严重影响房间的正常使用。

      7）与室内装修有时可能会存在一定的矛盾。

     因为通常这一系统需要每个房间内至少有一个送风口和一个回风口，所以与装修有时会产生矛盾，需要协调解决。

      8）室内空调噪声主要取决于风机盘管本身的质量。

     如果风机盘管质量较差，其本身噪声较大，则很难消除它对室内的影响。

      9）每个风机盘管必须接凝结水管。

（6-88）

     其排水坡度的要求有时也会影响到吊顶的布置及高度，或导致排水坡度不畅。

      10）与全空气系统相比，有可能延长冷水机组的运行时间而耗能。

     除非新风协调采用双风量（或变风量）方式，否则在过渡季节很少能利用室外冷风直接降温，因而有可能延长冷水机组的运行时间而耗能。

另外，全年若都按最小新风量运行，室内空气品质较差。

3.风机盘管加新风空调系统的空气处理过程

     在风机盘管加新风空调系统中，新风在夏季要经过冷却减湿处理，在冬季要经过加热或加湿处理。

为了分析方便，可让风机盘管承担室内冷、热负荷，新风机组只承担新风本身的负荷。

（1）新风处理到室内状态的等焓线（hNx线上）

     1）夏季空气处理过程

     夏季新风处理到室内状态的比焓值h-d图。

此时新风不负担室内的冷负荷，该方式易于实现，但风机盘管为湿工况运行，有水患的可能。

空气处理过程表述

焓湿图

     a.根据实设计条件，确定室外状态点Wx和室内状态点Nx。

     b.确定机器露点Lx和考虑温升后的状态点Kx。

     从Nx点引hNx线，取温升为1.5℃是线段KxLx，使KxLx与等焓线hNx线和φ＝90％线分别交于Kx、Lx，连接WxLx，Wx－Lx是新风在新风机组内实现的冷却减湿过程。

     c.确定室内送风状态点0x

     从Nx点作εx线，该线与φ＝90％线分别交于送风状态点0x，0x确定之后，即可计算出空调房间的送风量（kg/s）为

。

     d.确定风机盘管处理后的状态点Mx。

     连接Kx0x并延长到Mx点，Mx点为经风机盘管处理后的空气状态，风机盘管处理的风量

由混合原理

可求出hMx，hMx线与Kx0x的延长线相交得Mx点。

连接NxMx，Nx－Mx是在风机盘管内实现的冷却减湿过程。

     e.确定新风机组负担的冷量和盘管负担的冷量。

     新风机组负担的冷量（kW）为

     盘管负担的冷量（kW）为

     其空气处理过程为

     2）冬季空气处理过程

     冬季新风处理到室内比焓值的过程

     a.根据设计条件，确定室外状态点Wd和室内状态点Nd。

     b.确定室内送风状态点0d。

     在冬季工况下，由于空调房间所需要的新风量和风机盘管机组处理的风量与夏季相同，因而，空调房间送风量（kg/s）为

。

由送风量的计算公式，空调房间冬季送风状态点的比焓h0d（kJ/kg）和含湿量d0d（kg/kg）为

，由（h0d，d0d）即可在h-d图上定出冬季的室内送风状态点0d。

0d点与室内设计状态点Nd的连线也就是空调房间冬季的热湿比εd线。

     c.确定风机盘管处理后的空气状态点Md。

     为了在冬季充分利用风机盘管的加热能力和减少新风系统在风机盘管停开时的能耗（如旅馆类建筑客房内无人时），并且考虑到冬季的送风温度不宜高于40℃，建议取

。

     d.确定新风加热后的状态点W′

     冬季采用喷蒸汽加湿时，空气在h-d图上的状态变化是一等温过程。

因此，新风加热后的状态点W′的温度应该等于状态点Ed的温度，由混合原理

，计算出hEd，等焓线hEd与Md0d的延长线交于点Ed，可得tEd。

     用tW′=tEd可确定状态点W′。

     由于空气的加热是一个等含湿量过程，即

                              dW′=dWd

     则由（tW′，dWd）即可确定出新风加热后的状态点W′点。

     e.确定风机盘管机组、新风机组的加热量及新风机组的加湿量

 风机盘管加新风系统冬季处理过程：

（2）新风处理到室内状态的等含湿量线（dNx线上）

     新风处理到室内状态的等含湿量线时，风机盘管仅负担一部分室内负荷，新风机组不仅负担新风冷负荷，还负担部分室内冷负荷，其负担是冷负荷量为

。

     a.根据设计条件，确定室外状态点Wx和室内状态点Nx。

     b.确定新风处理后的终状态点Lx。

     从Nx点引dNd线，该线与φ＝90％线相交于Lx点，连接WxLx，Wx－Lx就是新风在新风机组内实现的冷却减湿过程。

     c.确定考虑风机温升后的状态点Kx。

     沿dLx线向上取温升为1.5℃的线段，确定温升后的状态点Kx。

     d.确定室内送风状态点0x。

     从Nx点作εx线，该线与φ＝90％线相交于送风状态点0x。

     e.连接Kx0x并延长到Mx点，使

，由此求出风机盘管出口状态点的焓值hMx。

     f.确定风机盘管处理后的状态点Mx

     连接NxMx，Nx－Mx是在风机盘管内实现的冷却减湿过程。

     ★此时的计算公式：

（3）新风处理到低于室内空气的含湿量线（dLx＜dNx）

     新风处理到dLx＜dNx时，新风机组不仅负担新风冷负荷，还负担部分室内显热冷负荷和全部潜热冷负

荷，风机盘管仅负担一部分室内显热冷负荷（人、照明、日射），可实现等湿冷却，可改善室内卫生条件和

防止水患。

新风处理机组焓差大，水温要求5℃以下，

要采用特制的新风机组。

     a.根据设计条件，确定室外状态点Wx和室内状态点Nx。

     b.确定室内送风状态点0x。

     从Nx点作εx线，该线与φ＝90％线的交点即为送风状态点0x。

     c.连接Nx0x并延长到P点，使

     d.确定考虑风机温升后的状态点Kx。

     由dP线与φ＝90％线相交于Lx，从Lx点引dLx线，沿dLx线向上取温升为1.5℃的线段，确定温升后的状态点Kx。

     e.确定风机盘管处理后的状态点Mx。

     Mx点为风机盘管处理后的空气状态，连接Kx0x并延长与dNx线相交于Mx点。

连接NxMx。

     ★此时的计算公式为：

4.风机盘管加新风空调系统的新风、排风

系统设计

（1）新风系统设计

       以旅馆类建筑为例，新风系统按系统的大小来分，有小系统和大系统之分。

小系统一般管辖30～50间客房；大系统要管辖150～250间客房。

对于大系统来说，一般是根据建筑物高度、建筑面积特点来进行分

区，并划分系统的。

     新风系统的管道布置，往往是利用建筑设计时留出的新风竖井将新风管道垂直布置其中，到各层接出水平支管（接出处须装防火阀），分区控制较方便。

管道井可纵向布置，沿建筑物长度方向有的稍凸出于走廊使检修便利；管道井也可横向布置（这种布置较多，即沿建筑物宽度方向），横向布置的建筑平面处理较合理，但检修较困难。

（2）排风系统设计

      排风系统按其规模可分为小系统和大系统。

排风系统不管其大小，一般都是利用竖风管（或竖井砖风道）从下往上排风，风管布置在相邻客房卫生间的竖井内，小系统的竖风管一直延伸到屋面与屋顶风机相接，一般可带动40～60间卫生间的排风；大系统一般利用中间某层或顶层吊顶空间（层高需特殊加高）布置水平排风干管，将竖风管的排风汇集起来，通过竖井与顶层排风机房的排风风机相接排出室外。

     客房卫生间排风系统的设计风量是按换气次数8～10次/h计算的。

为防止室外空气的渗透，保持房间正

压，送入室内的新风量应大于排风量的20％。

5.设计风机盘管加新风空调系统时应注意的主要问题

1）如果吊顶的空间不够不能满足凝结水管坡度（i≥0.01）的要求，将会造成无坡甚至反坡。

这种情

况下通常建议将凝结水管排水的接法改为直接排至卫生间地漏的接法。

从每一个风机盘管上引出的排水管的管径以DN20为宜，而排水立管和总管的管径则应大一些。

2）在风机盘管与冷热水管接管上的手动与电动水阀下边应做集水盘。

该集水盘可与风机盘管的集水盘连通，也可以要求生产厂家将原来的集水盘加长，以保证阀门等接头处的凝结水能沿集水盘排出。

而且要做好机外保温，防止二次凝结水。

要注意水阀的安装位置，以免接反。

3）风机盘管选配不当，会导致房间噪声太大。

因此，在设计选用风机盘管时，应按房间等级的高低考虑其安装位置。

要求高的卧式暗装时，可在风机盘管的出口至房间送风口之间的风管内作消声处理。

立柱式风机盘管应在远离床和桌子的部位设置，其出风口上也加消声装置。

要求一般的，可选用中等噪声级的卧式或立式风机盘管。

6.风机盘管机组（FanCoilUnit—FCU）

（1）风机盘管机组的分类

       1）按空气流程形式分类

       a.吸入式：

吸入式的特点为风机位于盘管的下风侧，空气先经盘管处理后，由风机送入空调房间。

       b.压出式：

即风机处于盘管的上风侧,风机把室内空气抽入,压送至盘管进行冷、热交换,然后送入空调房间。

       2）按其安装形式分类

              a.立式明装

              b.卧式明装

              c.立式暗装

              d.卧式暗装

              e.吸顶式

       3）按水管的接管方向分类

       a.左式：

人面对机组的出风口，接管在左侧的称为左式（左进水）

       b.右式：

人面对机组的出风口，接管在右侧的称为右式（右进水）

       4）按运行工况分类

              a.湿工况式

              b.干工况式      贯流型干式风机盘管

     风机盘管的类型、特点和适用范围

（2）卧式暗装机组的布置方式

       1）将机组设在人行小通（过）道的吊顶内

       2）将机组设在沿内墙布置的局部吊顶内

       3）将机组设在房间吊顶的中部

       4）高静压型卧式暗装机组的布置

（3）风机盘管机组的选择

       1）对严寒地区，应以房间的冬季供热负荷为依据，选取风机盘管机组的型号，再校核夏季的供冷量。

       2）选择风机盘管时要考虑到人体的舒适感范围比较宽，为满足不同人员对温、湿度的不同要求，有一个适当的灵活调节范围是必要的。

       3）选定机组后，应使机组的全冷量和显冷量均能满足空调区的要求。

       4）除了机组冷量满足空调区的要求外，还应该校核机组的额定风量是否满足要求。

       风机盘管选择用线算图

风机盘管系统与诱导器的比较