淺談中央空調(diào)雙排管風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組設(shè)計(jì)

張乾

摘要：在當(dāng)前的中央空調(diào)末端設(shè)備中應(yīng)用最廣泛、產(chǎn)量最多的是具有易調(diào)控、便于安裝、造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)的風(fēng)機(jī)盤管，并且隨著科技的進(jìn)步，風(fēng)機(jī)盤管的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展，產(chǎn)品類型也逐年增加。本文在傳統(tǒng)的三排管風(fēng)機(jī)盤的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種雙排管斜置結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)盤管，以供讀者參考。

關(guān)鍵詞：雙排管風(fēng)機(jī)盤管；斜置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；改造方案

目前世界上風(fēng)機(jī)盤管產(chǎn)量最大的國(guó)家是中國(guó)，我國(guó)風(fēng)機(jī)盤管行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)日益激烈。雖然生產(chǎn)廠商數(shù)量很多，但是產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，整體來看，技術(shù)水平仍然處于一個(gè)較低水準(zhǔn)。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的提高，人民的生活水平也有了質(zhì)的飛躍，安裝中央空調(diào)的用戶人數(shù)逐年增多，所以市場(chǎng)上對(duì)中央空調(diào)的舒適度的要求也越來越高，例如在風(fēng)機(jī)盤管的焓降、風(fēng)量、外形尺寸、生產(chǎn)成本、運(yùn)行費(fèi)用、安裝是否方便等方面的要求越來越嚴(yán)苛。傳統(tǒng)的3排 ×8列的風(fēng)機(jī)盤管已經(jīng)逐漸被市場(chǎng)所淘汰，研發(fā)新的風(fēng)機(jī)管盤已成為必然選擇。

1.雙排管風(fēng)機(jī)盤管在市場(chǎng)上的應(yīng)用現(xiàn)狀

雙排管風(fēng)機(jī)管盤在市面上并不多見，只有少數(shù)廠家生產(chǎn)了雙排管和多檔轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)管排，并且銷量較低。這類風(fēng)機(jī)管盤的主要特點(diǎn)是：

1.1風(fēng)量小，尺寸大

這種管風(fēng)機(jī)盤的設(shè)計(jì)存在較大的不合理之處，加大的機(jī)組長(zhǎng)度導(dǎo)致雙排管表面冷卻裝置的傳熱面積和三排管不分上下，但是在各種細(xì)節(jié)上的設(shè)計(jì)卻沒有更改三排管的參數(shù)，結(jié)果就造成中央空調(diào)的換熱能力較差，影響用戶的使用。而且，尺寸過大給安裝工作帶來麻煩，增加安裝成本。

1.2風(fēng)量大，尺寸小

這種增大風(fēng)量來提高換熱能力的設(shè)計(jì)雖然保證了空調(diào)的冷度合適，但是噪聲過大，影響用戶的睡眠質(zhì)量。另外這種雙排設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)盤管的焓差較低，除濕能力有所下降。

1.3多檔轉(zhuǎn)速電機(jī)設(shè)計(jì)

采用多檔轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)，可以彌補(bǔ)排數(shù)減少造成的風(fēng)量低、靜壓大等方面的影響，但是沒有從根本上解決排數(shù)減少對(duì)空調(diào)熱/濕負(fù)荷的影響。

本文在市場(chǎng)上這幾類雙排管風(fēng)機(jī)盤管的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種升級(jí)版的雙排管風(fēng)機(jī)盤管，可以克服排數(shù)減少帶來的除濕能力不足和冷量下降等問題，并且節(jié)省了產(chǎn)品的制作成本，對(duì)于空調(diào)市場(chǎng)的發(fā)展具有重要意義。

2.雙排管風(fēng)機(jī)盤管設(shè)計(jì)方案

本設(shè)計(jì)主要從進(jìn)/出風(fēng)焓降的確定、管內(nèi)水側(cè)和管外空氣側(cè)傳熱系統(tǒng)、放熱系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)、管組連接方式等方面做了調(diào)整和改進(jìn)，下面是詳細(xì)分析過程：

2.1進(jìn)/出風(fēng)焓降的確定

在機(jī)組供冷量Q一定的工況下，風(fēng)量 Va和焓降△h之間成反比例關(guān)系，也就是說當(dāng)Ah（進(jìn)/出風(fēng)焓降）過大時(shí)，則 Va（送風(fēng)量 ）偏小，采用這種方式設(shè)計(jì)的空調(diào)在除濕能力上較強(qiáng)，但是換氣次數(shù)少，使用感一般，而且由于表冷器長(zhǎng)度增加，消耗的材料較多，導(dǎo)致成本增加；反之，當(dāng)機(jī)組的焓降值較小，送風(fēng)量偏大時(shí)，除濕能力有所降低，風(fēng)機(jī)功耗大，換氣次數(shù)較多，噪聲明顯，雖然表冷器的成本降低了，但是產(chǎn)品功耗大、升降溫幅度變化不明顯，影響用戶的使用。所以本文設(shè)計(jì)的這種雙排管風(fēng)機(jī)盤管，經(jīng)過了大量的風(fēng)量和焓降關(guān)系的試驗(yàn)，在保證把排數(shù)減少對(duì)產(chǎn)品綜合性能的影響程度降到最低的前提下，找到了理想的風(fēng)量范圍，并且將生產(chǎn)成本控制在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。

2.2管內(nèi)水側(cè)和管外空氣側(cè)傳熱系統(tǒng)

表冷器的傳熱系數(shù)主要與以下幾方面有關(guān)：管內(nèi)水側(cè)的放熱系數(shù)、管外空氣側(cè)的放熱系數(shù)、導(dǎo)熱熱阻、污垢熱阻及接觸熱阻，其中導(dǎo)熱熱阻和接觸熱阻，實(shí)質(zhì)由工藝、設(shè)備、材料保證，管內(nèi)及管外污垢熱阻相對(duì)于其它熱阻，數(shù)值很小[1]。本文調(diào)整了管內(nèi)水側(cè)和管外空氣側(cè)的放熱系數(shù)，經(jīng)過多次試驗(yàn)，最終確定了最大程度上提高表冷器傳熱系數(shù)的數(shù)值范圍。

2.3放熱系統(tǒng)

翅片管換熱器空氣側(cè)的放熱系數(shù)的確定非常復(fù)雜，除了要滿足外形參數(shù)上的設(shè)計(jì)，還要滿足空氣流態(tài)、析濕系數(shù)、翅片效率等性能設(shè)計(jì)。為了提高管外空氣側(cè)的放熱系數(shù)，本方案在保證風(fēng)速的同時(shí)，確定選擇雙排管中最合適的片距是1.63毫米，在這個(gè)片距設(shè)計(jì)前提下，可以提高熱流密度，提高最窄截面流速，降低功耗。

2.4風(fēng)系統(tǒng)

優(yōu)化風(fēng)系統(tǒng)要從確保換熱器受風(fēng)均勻以及換熱器面積得以充分利用這兩方面著手，降低風(fēng)阻，降低功耗。風(fēng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括底板、左右固定板、后背板、頂蓋板、電機(jī)以及風(fēng)機(jī)。底版的傾斜程度可以影響換熱器表面風(fēng)速的分布狀況，經(jīng)過試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)底板傾斜角度在140°時(shí)風(fēng)速分布最為均勻。

2.5管組連接方式

除了傳熱系數(shù)之外，平均傳熱溫差對(duì)提高傳熱量的影響也是不可忽略的。風(fēng)機(jī)盤管中的傳熱介質(zhì)是水和空氣，是一種混合介質(zhì)，平均傳熱溫差處于順流和逆流之間。傳統(tǒng)三排管風(fēng)機(jī)盤管的管組連接方式是每一排獨(dú)立成一個(gè)通路，這種獨(dú)立流傳熱效果沒有交叉流好。雙排管設(shè)計(jì)優(yōu)化了管組結(jié)構(gòu)，使兩種介質(zhì)的流動(dòng)方式接近于逆流，傳熱溫差大幅度增加，從而增大傳熱量。除此之外，由于排數(shù)減少，表冷器材料增加給安裝帶來麻煩，為了降低這種影響，本方案設(shè)計(jì)了一種新的表冷器結(jié)構(gòu)——雙排九列斜置結(jié)構(gòu)，雖然表冷器長(zhǎng)度尺寸必須要增加，但是傾斜放置可以保證高度尺寸和三排管設(shè)計(jì)相同，有利于安裝。

三、總結(jié)

人們對(duì)中央空調(diào)的舒適度要求越來越高，促進(jìn)了風(fēng)機(jī)盤管行業(yè)的不斷發(fā)展與進(jìn)步。風(fēng)機(jī)盤管的設(shè)計(jì)并不復(fù)雜，但是在一些細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)上仍然存在值得深入研究的價(jià)值。本文在三排管的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的這款雙排管風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組，提高了表冷器的傳熱性能；斜置結(jié)構(gòu)在保證管內(nèi)側(cè)放熱系數(shù)和水阻力合適的前提下，節(jié)省了材料，縮短生產(chǎn)工期；提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，生產(chǎn)出適應(yīng)市場(chǎng)發(fā)展的雙排管風(fēng)機(jī)盤管，促進(jìn)我國(guó)空調(diào)行業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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