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风机盘管空调系统在大空间建筑中的应用


          1、引言 
    风机盘管空调系统由于布置灵活,节省建筑空间,各空调房间可独立地通过风量,水量(水温)的调节,改变室内温湿度,当房间无人时可关闭风机盘管机组而不会影响其他房间,节省运行费用,近年来在民用建筑的舒适性空调中得到了广泛的应用。特别是具有高余压可接风管的风机盘管机组的研制和推出,使风机盘管的应用更为灵活方便。但当考虑人员密集的大空间超市商场类建筑空调设计时,大多数暖通专业的学生都会很自然的想到采用目前极为流行的全空气系统,而对尝试在此类建筑中使用相对于全空气系统有诸多优点的风机盘管加新风系统嗤之以鼻,原因很简单,在大多人看来,风机盘管加新风系统自身存在的缺点使其在适用于人员密集的大空间超市商场这类建筑中显得尤为致命。比如说除湿能力差,易发生凝结水渗漏事故,室内空气品质差等。本文试图通过在设备选择,设计,施工三个方面对风机盘管加新风系统的上述“致命”缺点做一些建议和改进,近而使其有可能在人员密集的大空间超市商场类建筑中发挥出自身应有的优点。 
    2、分析 
    2.1风机盘管系统的优缺点 
    与全空气系统相比,风机盘管加新风系统尤为突出的优点是: 
    (1)风机盘管机组体型小,占地小,布置和安装方便,甚至适合于旧有建筑的改造; 
    (2)控制灵活,具有个别控制的优越性,可灵活地调节各房间的温度,根据房间的使用状况确定风机盘管的启停; 
    (3)容易实现系统分区控制,冷热负荷能够按房间朝向,使用目的,使用时间等把系统分割为若干区域系统,实施分区控制; 
    同时,风机盘管加新风系统也具有如下的缺点: 
    (1)室内空气品质比较差,很难进行二级过滤且易发生凝结水渗顶事故。 
    (2)风机盘管机组方式本身解决新风量困难。由于机组风机的静压小,气流分布受限制,实用于进深小于6米的房间。 
    (3)因机组分散设置,台数较多,维修管理工作量大; 
    2.2风机盘管技术发展 
    作为半集中式空调系统不可缺少的重要设备,从起出现之日起就顺着社会的发展不断的完善自身的技术以便适应更为广泛的应用前景。为了提高实际工程中风机盘管效能,长期以来科研技术人员主要从风机盘管的新的结构形式,提高换热效率,降低噪音,提高室内空气品质和自动控制水平等几个方面入手,做了深入的研究,很多新的形式和结构的风机盘管不断被开发出来[3],从而更广泛地适应不同场合的需要。比如说立式明装的风机盘管以及立柱式风机盘管等等。 
    为了适应不同场合的需要。风机盘管的安装形式也变的多种多样,如1993年高杰[1]等基于电影放映的需要提出了一种新型的挂壁式风机盘管,能够较好的解决高大空间风机盘管的使用问题。这对风机盘管应用到大空间的超市商场建筑有一定的启发作用。
众所周知,一般超市建筑中,若采用风机盘管加新风系统,风机盘管几乎都是安置与房间吊顶内的。也正因为此,才有了该系统有浸漏而不适合使用的“定论”。此外,为了降低风机盘管安装所需要的空间,山东早春集团和清华大学热能工程系合作,采用轴流风扇代替传统的惯流风机,优化换热器结构,开发出的超薄型风机盘管,大大降低了盘管的高度,进一步提高了风机盘管在商业和住宅建筑中的应用。这种新产品的开发,可以更好的解决全空气系统占用大量吊顶空间的问题,这样一来如果风机盘管能够解决好自身“历史性”问题,就会在系统选择中更具竞争力。 
    为保证良好的室内空气品质,吸附,光催化等技术先后被引用到风机盘管系统,1992年,祝耀坤[2]首先在其“多功能风机盘管空调器”中提出了使用灭菌装置,1994年黄斌香[4]等人较为全面地提出一种“菁华式风机盘管空调装置,通过在系统中加如了空气过滤器,静电除尘器,负离子发生器,紫外线发生器或纤维活性炭层7层彻底净化室内空气 
    为保证室内新风含量,风机盘管上的新风技术也有了长足的发展。荆延杰[6]于1997年提出了“V”型调节装置的风机盘管,通过调节“V”盘的摆角,可以有效的调节新回风比。 
    2.3风机盘管加新风系统设计 
    在通常的风机盘管加新风系统中,室外空气在新风机组里仅被处理到室内状太点等焓的机器露点,新风负荷与部分湿负荷由新风系统承担,室内冷、湿负荷与新风部分湿负荷由风机盘管承担。由此可知,在此种处理过程中,风机盘管始终处于湿工况下,本来自身处理湿能力就比较差,这种情况下除了处理室内全部负荷外,还要处理新风的部分湿负荷,对于人员密集的大空间超市商场类建筑,如坚持使用这种处理过程,会给风机盘管带来更大的湿处理压力。这种情况下产生大量凝结水,而时有发生渗顶现象也是合情合理。为了能够十风机盘管少产生或不产生冷凝水,也就是让新风承担大部分或全部湿负荷的处理过程是人员密集的大空间超市商店类建筑采用的合理过程。对于这种夏季当新风承担全部室内负荷,风机盘管仅承担照明、日射、人体等显热负荷的系统可以称作为干工况运行风机盘管加大新风机组空调系统。与传统的风机盘管系统相比有以下主要特点:风机盘管负荷减小,要求冷水温度较高,盘管排数减少;新风机组负荷增大,要求冷水温度较低,大焓差处理,盘管排数增多;风机盘管干工况运行,无滋菌问题,卫生条件好。不过这种系统国内应用较少。可能是大焓差处理的新风机组不是很普及,但是这是解决风机盘管系统应用到人员密集的大空间超市商场类建筑的一个途径。新风机组处理焓差大与小,还与室外状态点有关,故在使用此系统时,要进行必要的负荷与处理过程的计算。本专题本来是要针对此环节进行计算分析,由于时间安排上的不周密,导致没能完成此部分内容。 
    另外在设计中要着重考虑的是一旦产生的冷凝水的排放问题; 
    (1)风机盘管凝结水盘的泄水管坡度不宜小于0.01,且不允许有积水部位。 
    (2)在风机盘管与冷热水管接管的手动与电动水阀下边应设计做集水盘,该集水盘可与风机盘管的集水盘连接,以保证阀门等接头处的凝结水能沿集水盘排出; 
    (3)对于暗装风机盘管时,设计时应当留有一个检查口,其尺寸与风机盘管相适应,以便检查,检修时方便进出。
    2.4.风机盘管施工过程 
    从施工角度分析,现行的风机盘管其凝结水盘存在以下问题: 
    1.凝结水盘多为一次压制成型,外贴保温材料。有的产品保温层过薄,表面产生凝结水;有的产品保温层与凝结水盘之间粘贴不紧密,甚至有开胶现象,导致表面产生凝结水。 
    2.凝结水盘为平底水盘。安装人员往往将整机倾斜一定角度,以便排水。这样导致风机盘管电机在非水平状态下长时间运行后轴承易跑内圈,最终因运行噪声多大,不得不更换电机。 
    3.凝结水盘均为开式。开始凝结水盘装于吊顶内,各种杂物如灰尘,老鼠屎等易存于其中,需定期清洁,否则会堵塞凝结水管。 
    4.凝结水盘无任何预警保护措施,只有在天花板被水漏湿后才能发现。 
    综上所述,在开式凝结水盘的设计中需根据实际使用进行调整,如: 
    1.凝结水盘高水位点设置两个电极,接入风机盘管控制电路。一旦水位达到高水位,两个电极导通,风机盘管断电停机或声光报警。 
    2.凝结水盘上设置带网眼的活动盖板,改开式为闭式,既保证表冷器的凝结水有效地滴入水盘,又可有效地防止异物进入凝结水盘。 
    3.将凝结水盘平底改为具有一定坡度的斜底,排水口设于最低点。安装时,直接对风机盘管4个吊装点找平即可。 
    3、结语与思考 
    以上仅对风机盘管渗顶问题做了较详细的分析,如果在实际工程中真正做到这些地方,应该说风机盘管加新风系统可以用于上述场所,但还有其他一些问题要继续考虑,比如说温度均匀性的问题。我们知道:供冷量一定的情况下,减少送风温差,能够增加换气次数,有助于提高空调精度和舒适性。风机盘管如能实现小温差,大风量送风,会有更好的空调效果。具体如何实现,还要做进一步的学习分析。
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