扬州大学 倪美琴 刘光远 沈 炜
摘要 通过理论分析提出了风机盘管全冷量和显冷量的两种计算方法：效率法和工况转换法。与实测值相比，两种方法的计算值均在误差允许范围之内。
关键词 风机盘管机组 全冷量 显冷量 计算
关于企业加强职工福利费财务管理的通知Calculating methods of cooling capacity of
fan coil units under different conditions
B y Ni M eiqin ,L iu Guangyuan an d Sh en Wei
Abstract P resents tw o ca lculating meth od o f to tal coo ling capacity a nd sensible co o ling capacity by a theor etical analysis,nam ely the ef ficiency metho d and the co ndition tr ansf or mat io n metho d.Co mpare d with the measur ed da ta,ca lculat ing v alue f ro m the tw o metho ds pr o ves t o be in per meable er ro r lim its.
Keywords f an co il unit,to tal coo ling ca pa city,sensible co o ling capacity,calculation Yangzhou University,Y angz hou,Jiangs u Province,China
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文件传输协议0 引言
风机盘管机组作为半集中式空调系统的末端装置，其应用很广泛。由风机盘管机组的变工况特性[14]可知，在不同的工况下，风机盘管的全冷量和显冷量都是变化的。目前，国外风机盘管机组的选用说明书中都附有各种工况下的性能曲线或性能表，而我国绝大多数生产厂家的产品说明书中仅提供标准工况下[56]的全冷量和显冷量，这给正确选用风机盘管带来很大不便，机组的选用往往不合理[78]，不仅使室内温度过高或过低，影响人体的热舒适，而且增大了初投资和运行费用。要正确选型，应提供各种工况下机组的全冷量和显冷量的性能曲线或计算公式。
1 用效率法计算全冷量和显冷量
1.1 全冷量的计算
全冷量焓效率 h定义为：湿冷工况下流经盘管的风量和水量为确定值时，盘管前后空气的实际焓差与理想的最大可能焓差之比[910]，即
h=h1-h2
h1-h w
(1)式中 h1,h2为流经盘管前后的空气的比焓,kJ/kg;h w为与进水温度相同的盘管表面薄层饱和空气的比焓,kJ/kg。
故全冷量Q t为
Q t=G h(h1-h w)(2)式中 G为空气流量,kg/s。
湿空气与盘管表面薄层饱和空气之间的全热交换微分方程为
d Q=K h(h a-h w)d F(3)式中 Q为换热量,kW;K h为按焓差计算的全热交换系数,kg/(m2 s);h a为湿空气比焓,kJ/kg;
d F为微元面积,m2。
空气放出的热量和冷水得到的热量为
d Q a=G d h a(4)
d Q w=-W d h w(5)式(4),(5)中 Q a为空气放出的热量,kW;Q w为
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暖通空调HV&AC 2006年第36卷第8期 设计参考
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系统部署方案倪美琴，女,1968年1月生，工学硕士，讲师
225009扬州大学环境科学与工程学院建筑环境与设备工
程系
(0514)7930639
E-mail:n meiq@126
收稿日期:20050620
冷水得到的热量,kW;W为水流量,kg/s。
由式(1)~(5)可得出焓效率的理论计算公式
h=1-e-N TU(1-c r)
1-c r e-N TU(1-c r)
(6)式中 N T U为传热单元数,N T U=K h F/G;c r为热容量比,c r=Gc p/(W c w),c p,c w分别为空气和水的比热容。
可见，全冷量焓效率 h实质上为换热器的传热效能，也是表面式空气冷却器的换热效率。
由实验可知，在风机盘管使用范围内(进风状态和进水温度变化不大), h仅与G和W有关，与进风状态和进水温度无关。故对某一风机盘管来说, h是G和W的函数。这样可用简化的实验公式代替式(6):
h=A1v y m1W n1(7)式中 v y为流经盘管的空气迎面风速,m/s;A1, m1,n1为常数。
1.2 显冷量的计算
显冷量效率 s定义为：湿冷工况下流经盘管的风量和水量为确定值时，盘管前后空气的实际干球温度差与理想的最大可能干球温度差之比[9]，即格致中学
s=t1-t2
t1-t w1
(8)式中 t1,t2为空气流经盘管前后的干球温度, ; t w1为进水温度, 。
故湿冷工况下显冷量的计算公式为
Q s=G c p s(t1-t w1)(9) 由实验可知，湿冷工况下的 s与流经盘管的风量、水量和析湿量有关，而析湿量与进风状态(干球温度和进风露点温度)和进水温度有关，可以认为析湿量对 s的影响可以忽略，仅将 s看作是风量和水量的函数，则 s可简化为实验公式:
s=A2v y m2W n2(10)式中 A2,m2,n2为常数。
1.3 h和 s的实验公式
通过在风机盘管机组性能测试装置上的测试，笔者将风机盘管机组(型号T CR600B)的实测数据 拟合成两个实验公式如下。
h=0.0948v y-0.3521W0.2626(11)
s=0.3368v y-0.3447W0.1041(12) 现将 h和 s的计算值与实测值进行比较，如表1所示。
表1 h和 s的计算值与实测值的比较
测试工况 h s v y/
(m/s)
W/
(kg/h)
t1/
t s1/
t w1/
实测值计算值相对误
差/%
实测值计算值相对误
差/% 1.4558027.0019.507.100.4390.4420.680.5750.5780.52 1.44107527.0019.457.100.5170.5210.760.6160.6130.48 1.1892027.0019.507.000.5310.537 1.120.6470.635 1.85 1.4492027.0020.007.100.5030.4990.780.6030.6030.00 1.4591027.0019.50 6.100.5080.498 1.980.6030.6020.16 1.4492029.0019.557.100.4960.4990.600.6300.605 3.96 1.44100827.0019.507.100.5110.5120.190.6130.6090.65 1.5592027.0019.507.000.4780.486 1.670.6000.589 1.78 1.4593327.0019.508.000.4990.5010.400.6150.604 1.78 1.4591027.0019.507.000.5060.498 1.580.6120.603 1.47 注:t s1为湿球温度。
计算值与实测值相比, h的相对误差在5%以内, s的相对误差在10%以内，在工程上是允许的[9]。
表1表明，应用于各种工况下, h的最大相对误差为1.98%, s的最大相对误差为3.96%(除最大相对误差外，其余都小于1.85%)，均小于5%和10%的误差范围要求，这说明 h和 s主要受风量G和水量W的影响，而受进风参数和进水温度的影响较小。
1.4 计算举例
某测试工况为：进风干球温度t1=27.0 ，湿球温度t s1=20.0 ，空气流量G=910.85m3/h，进水温度t w1=7.1 ，供水量W=920kg/h。试求此工况下的全冷量、显冷量。
解：焓效率 h=0.0948v y-0.3521W0.2626= 0.499，由t1=27.0 ,t s1=20.0 查h d图得h1=57560J/kg，由t w1=7.1 查得相应的饱和空气的比焓h w=23020J/kg，则全冷量Q t=G h (h1-h w)=910.85m3/h
1.2kg/m3
3600s/h
0.499 (57560J/kg-23020J/kg)=5233W，而实测值Q t =G(h1-h2)=910.85m3/h
1.2kg/m3
3600s/h
(57552J/kg-40190J/kg)=5270W，两者的误差为0.70%。显冷量效率 s=0.3368v y-0.3447 W0.1041=0.6029，则显冷量Q s=Gc p s(t1-t w1)= 910.85m3/h
1.2kg/m3
3600s/h
0.6029 1.01 103 J/(kg ) (27.0 -7.1 )=3662W，而实测值Q s=Gc p(t1-t2)=910 85m3/h 1.2kg/m
3
3600s/h
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设计参考 暖通空调HV&AC 2006年第36卷第8期
开利空调有限公司产品样本(风机盘管)
1.01 103J/(kg ) (27.0 -15.0 )= 3680W，两者的误差为0.49%。
2 用工况转换法计算全冷量和显冷量
目前国内各风机盘管生产厂家的样本上大多数没有提供不同工况下的全冷量和显冷量性能曲线或计算公式，此时可通过以下方法将名义工况下的全冷量和显冷量转换为设计工况下的全冷量和显冷量。
对于风机盘管来说，在其使用范围内可认为全冷量焓效率 h和显冷量效率 s是风量G和水量W的函数，而与进风状态和进水温度无关，如式(7)和式(10)所示，这样全冷量和显冷量的计算公式可以写成:
Q t=GA1v y m1W n1(h1-h w)=A (h1-h w)
(13)
Q s=Gc p A2v y m2W n2(t1-t w1)=A (t1-t w1)
(14)式(13)~(14)中 A =GA1v y m1W n1
A =G c p A2v y m2W n2
当风机盘管的风量和水流量一定时,A 和A 是一个常数。由此，只要知道了风机盘管某一工况(如名义工况[5])下的全冷量和显冷量，就可以利用h d图求得其他任何工况下的全冷量和显冷量。
举例：已知某公司型号为42CM006的风机盘管名义工况下的性能为：风量1060m3/h，水流量15 L/min，进水温度7.0 ，进风干球温度27.0 ，湿球温度19.5 ；全冷量5230W，显冷量3740W。若设计工况为：进风干球温度28.0 ，湿球温度20.0 ，进水温度仍为7.0 ，风量和水量都不变，求风机盘管在此工况下的全冷量和显冷量。
解:1)求常数A 和A
由式(13)和(14)知A =Q t/(h1-h w),A = Q s/(t1-t w1)，查h d图知，当进风干球温度为27 0 ，湿球温度为19 5 时，比焓h1=55 8 kJ/kg，由t w1=7 0 查得相应的饱和空气比焓h w=22 8kJ/kg。
A =5230W/[(55.8kJ/kg-22.8kJ/kg) 103J/kJ]=0 1581kg/s,A =3740W/(27 0 -7.0 )=187W/
2)求全冷量Q t和显冷量Q s
Q t=A (h1-h w)=0 1581kg/s (57.4kJ/ kg-22.8kJ/kg) 103J/kJ=5484W
(由进风干球温度28.0 ，湿球温度20.0 查h d图得比焓h1=57.4kJ/kg，因t w1=7.0 不变，故相应的饱和空气比焓仍为h w=22.8kJ/kg) Q s=A (t1-t w l)=187W/ (28.0 -7.0 )=3927W
而该产品样本上注明此工况下提供的全冷量为5440W(误差仅为0.80%)；显冷量为3900W (误差仅为0.69%)，因此这种名义工况的冷量转换法的计算精度较高。
3 结论
用效率法和工况转换法计算得到风机盘管在不同工况下的全冷量和显冷量，在选型时采用是可行的，而且可靠性高。但值得说明的是，工况转换法中的设计工况是以风量和水流量不变为前提的，若风量和水流量与样本上不符、发生变化时，则不同工况下的全冷量和显冷量计算只能借助于全冷量焓效率 h和显冷量效率 s。因此，生产厂家在产品样本上最好能附上全冷量焓效率 h和显冷量效率 s的计算公式，这样既可以合理选型，保证空调效果，又能节省初投资和运行费用。
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