太阳冷水空调中风机盘管供冷量的研究

钟承尧，严世胜，王红晨

（海南师范大学 物理与电子工程学院，海南 海口 571158）

太阳冷水空调中风机盘管供冷量的研究

钟承尧，严世胜，王红晨

（海南师范大学 物理与电子工程学院，海南 海口 571158）

通过实验数据和曲线图分析了改变冷冻水流量对风机盘管供冷量的影响，当通过的水流量大于额定值的90%或小于额定值的78%时，产生的冷凝水较多，效率低；当水流量为额定值的78%～90%时，产生的冷凝水较少甚至没有，效率高.实验结果对风机盘管变水量调节供冷的实际应用具有一定的参考价值.

风机盘管；冷冻水流量；冷凝水；效率；实验研究

我国是一个能源相对匮乏的国家，能源的利用率也只有发达国家的62%[1].根据发达国家经验，随着社会的发展，经济越发达、人们生活水平越高的地区，建筑能源消费（特别是空调）就越多.伴随着能源危机和环境污染问题的日愈突出，需要考虑如何减少空调的能源消耗，以应对日后可能产生的更为严峻的能源问题.而太阳能是分布广泛、丰富、清洁的可再生能源，在全世界范围内都得到了广泛的研究和应用，有很好的社会效益和经济效益.

近年来随着生活水平的提高，人们对空调性能要求越来越高，所以不少国内外学者采用各种不同的方法，对太阳能中央空调水系统进行了控制研究.变水流量调节系统，即保持供水温度基本不变，当空调负荷变化时，改变系统水流量的大小，以改变通过各风机盘管的水流量，达到改变风机盘管的性能和调节风机盘管产生的冷凝水量等目的[2].正是在这样的背景下，研究太阳冷水空调水系统中变水流量对风机盘管性能的影响，从而使相关的设计方案更加科学合理.

正是在这样的背景下，研究太阳冷水空调水系统中变水流量对风机盘管制冷量和制冷效率等性能的影响，从而使相关的设计方案更加科学合理.

1 太阳冷水空调系统简介

太阳冷水空调由散热器、水冷冷水空调机组、贮冷水箱和风机盘管等组成.

图1 太阳冷水空调组成Fig.1 The constitute of solar chilled-water air conditioning

冷冻水保温箱中的水通过散热器，自然循环，在不消耗任何能源的情况下把水降到当天的最低温度；水冷冷水空调机组在当天的最低温度时段制冷，把冷量贮存在冷冻水保温箱中.需要制冷空调时，保温水箱中的冷冻水送至风机盘管，使房间的温、湿度调节至设置值，并予以保持.

常规空调负荷的特点是绝大部分时间处于部分负荷下，而制冷机组部分负荷运行时性能系数是较低的.太阳冷水空调系统的制冷机组在当天的最低温度时段满负荷运行，由冷冻水保温箱蓄冷，实现制冷机组始终满负荷高效运行而达到节能的目的.另外，利用蓄冷系统可适当降低设备的装机容量；采用水流量控制，如果控制在较好的位置，可以减少输送能源和减少冷凝水的产生[3].

2 风机盘管水流量调节实验

2.1 水流量调节的实质

风机盘管机组简称风机盘管[4-5]，在空调的使用过程中，进出水温差和水流量是相互联系的两个参数.冷水空调的标准JB/T4283-91中规定，风机盘管的额定流量是进出水温差为5℃时的水流量.在水侧热平衡方程（1）式和传热方程（2）式[6]中，

式中：Δts—进出水温差（℃）；

GS—水流量（kg·s-1）；

K—传热系数（kW·m-2·℃-1）；

F—表冷器传热面积（m2）；

Δt—平均温差（℃）.

由式（1）可知，在维持Q不变的情况下，如增大水流量GS，将会导致进出水温差Δts相应减小，则水和空气平均温差Δt增大.但是，增大水流量GS，水的流速也会随之增大，式（2）中的传热系数K随之增大.若K和Δt增大，供冷量Q亦随之增大，反之则变小.由此可见，水流量GS的大小对风机盘管供冷量的影响最为显著.

2.2 实验数据

实验中使用的风机盘管型号为FP-68，风量为680 m3/h，水流量额定值为680 L/h；温度测量采用宇电智能仪表AI-518；水流量测量采用LXS-25E旋翼式水表.在忽略其他因素影响的情况下，保持风机盘管的进水温度基本不变，调节通过风机盘管的水流量分别为：420、466、486、516、546、576、600、640、680、720、990 L/h，测试风机盘管的制冷效率和产生的冷凝水，每5 min记录一组数据，每个水流量测试时间为60 min，对所有数据取平均值，相关数据见表1.

表1 实验数据Tab.1Experimental analysis

2.3 实验分析

根据表1实验数据分别绘制出制冷量、制冷效率和冷凝水与水流量的关系曲线图见图2～图4.

图2 制冷量与水流量的关系Fig.2The relationship diagram between cooling capacity and water flow

图3 制冷效率与水流量的关系Fig.3 The relationship diagram between refrigeration efficiency and water flow

图4 冷凝水与水流量的关系图Fig.4The relationship diagram between condensate water and water flow

通过以上的实验数据和曲线图可以看出，风机盘管的制冷效率和产生的冷凝水都受到水流量大小的影响.当水流量超过600 L/h即额定值的90%时，制冷量随着水流量的增大而增大，产生的冷凝水也增多，而风机盘管的制冷效率是越来越小.当水流量小于546 L/h即额定值的78%时，风机盘管的进出水温差增大，产生的冷凝水也增多，制冷效率低.当水流量控制在546～600 L/h范围内，即额定值的78%～90%时，产生的冷凝水很少甚至没有，制冷效率很高.因此，当过度增大水流量时，不仅制冷效率降低而且冷凝水也增多，造成了很大的能源浪费.所以在空调的设计与安装时，不可随意的增大或减小水流量，而应该把风机盘管的水流量控制在一个最佳的范围内，以达大幅度节能减排的效果.

3 小结

通过实验数据和曲线图的分析，在忽略其他因素影响的情况下，风机盘管冷冻水流量小于额定值的78%时，供冷量低，产生的冷凝水较多，效率低；冷冻水流量为额定值的78%～90%时，供冷量较高，产生的冷凝水较少甚至没有，效率高；冷冻水流量大于额定值的90%时，供冷量大，产生的冷凝水多，效率也低.在太阳能冷水空调系统中应用，有较好的前景.

[1]徐小军,陈剑波.水量对风机盘管性能的影响的实验研究[J].制冷与空调,2007(2):1-5,20.

[2]罗桂荣.压缩式制冷设备与太阳光热转换设备嫁接式制冷制热系统[P].中国专利:CN200310103930.1,2005-05-04.

[3]吴德胜.中央空调水系统及风机盘管的节能控制研究[D].长沙:湖南大学土木工程学院,2007.

[4]尹应德,张泠,兰丽,等.风机盘管的模拟、调节和节能分析[J].制冷与空调,2005,5(1):41-45.

[5]毕明华,唐良宝.机风盘管技术性能及应用分析[J].桂林航天工业高等专科学校学报,2006,(1):34-36.

[6]刘光远,王国云.风机盘管水流量调节方法探讨[J].扬州大学学报:自然科学版,2000,3(3):49-51.

The Experimental Study on Cold Capacity of Fan-coil in Solar Chilled-water Air Conditioning

ZHONG Chengyao，YAN Shisheng，WANG Hongchen
（College of Physical and Electrical Engineering，Hainan Normal University，Haikou571158，China）

This paper analyzes the influence on cold capacity of fan-coil by changing the flow of chilled water by means of the experimental data and curve diagram.When the passing flow of water is more than 90%of the rated flow or less than 78%of the rated flow,more condensate water will be produced and the refrigeration efficiency will be low;How⁃ever,while the water flow is between 78%and 90%of the rated flow,less or even none of the condensate water will be produced and the refrigeration efficiency will be high.The experimental result is of certain reference value for cold ca⁃pacity of fan-coil by adjusting VWV in practical application.

fan-coil；chilled-water flow；condensate water；refrigeration efficiency；experimental study

TK 519

A

1674-4942（2011）04-0408-03

2011-10-15

黄 澜