連載· 25|《變風量空調系統》——4.6低溫送風空調機組設計選型
2017-12-15
4.6.3 表冷器的設計方法
低溫送風表冷器的設計方法、設計參數與常規送風系統存在很大的差別。表冷器的設計包括迎風尺寸、管數、排數、片距、換熱面積等參數，熱工計算需包括表冷器的迎面風速、水流速、換熱系數、能達到的空氣終溫等參數。
源牌技術產品圖
表冷器的設計有多種方法，本書根據低溫送風表冷器的特殊性提出了以下計算方法。 具體設計是采用先按根據低溫送風表冷器的特殊性選擇合適的參數，即根據初始條件確 定冷卻盤管的類型，以提供設計用的參數表。然后根據已確定的表冷器的參數進行熱工計算，結果是否滿足設計要求，若不能滿足需重新選擇片距或改變排數。具體設計過程如圖 4-5 所示。
圖 4-5 低溫送風冷卻盤管計算流程
下面以 ZST-nNL 型的冷卻盤管為例介紹低溫送風冷卻盤管的設計過程。
（1）初始條件。
表冷器處理的風量，即一次低溫風 G1（kg/s）；
表冷器處理前空氣參數 c1 點：tc1，φc1，hc1；
表冷器處理后空氣參數 l 點：t1，φ1，h1；
冷凍水進出口溫度：t1，t2。
表冷器處理的冷量 Q0，冷量計算式為
Q0=G1×（hc1-hI′）（4-6）
式中 Q0 ——表冷器處理冷量，kW；
G1 ——室內送風量，kg/s；
hc1 ——表冷前空氣參數的焓值，kJ/kg；
h1′——表冷后空氣參數的焓值，kJ/kg。
（2）確定迎面風速。
在確定好類型后，假設迎面風速 vy′=2m/s，通過冷卻盤管的風量確定其有效長度， 然后可以通過以下步驟計算實際迎面風速，則有
Fy′=G/（vy′r ） （4-7）
B=Fy′/L （4-8）
n=B/D（取整） （4-9）
Fy=nDL （4-10）
vy=G/Fy （4-11）
式中 vy′——假設迎面風速，m/s；
Fy′——假設迎風面積，m ；
vy——實際迎面風速，m/s；
Fy——實際迎風面積，m ；
r ——空氣密度，kg/m3；
B ——有效高度，m；
n ——冷卻盤管管數；
D ——管距，m（取 0.038m）；
L ——有效長度，m（該值通過風量給出一個初設值，可參考表 4-9，也可以根據空調機組的尺寸給定）。
表 4-9表冷器的有效長度 L 參考表
（3）確定冷卻水流速。
先假設盤管為單回路（即管程數 m=1），可以通過下面的公式計算冷卻水流速，則有
式中m ——管程數；
Fw ——水通斷面積，m ；
W ——水流量，kg/s；
v ——冷卻水水流速，m/s。
若 v>1.8m/s，則增加管程數，即 m=2；
若 v<0.6m/s，則減少管程數，即 m=0.5，重 復上面的計算，直至 0.6 ≤ v ≤ 1.8，此時的 v 即合理的冷卻水流速。
（4）表冷器傳熱系數的擬和。
常規送風系統中的表冷器的傳熱系數 K [W/（m2·℃）] 為
低溫送風表冷器的傳熱系數 K 的計算公式是設計表冷器的關鍵，必須通過實驗數據 擬合得到適用于低溫送風表冷器的傳熱系數的計算公式。為得到低溫送風表冷器的傳熱系數的計算公式，采用一只 ZST1012/410-2.3 表冷器做低溫送風的實驗，表冷器的設計參數見表 4-10。
表 4-10 ZST1012/410-2.3 型表冷器設計參數
實驗中使表冷前的進風參數和送風量維持在設定值，通過改變水側的參數得到系列 實驗結果見表 4-11。
表 4-11低溫送風表冷器的實驗結果（水為介質）
設計計算采用的常規送風表冷器的換熱系數公式（4-16），通過實驗數據擬合得到 低溫送風表冷器的傳熱系數 K1[W/（m ·℃）] 的計算公式為
該公式為低溫送風表冷器的設計提供了實驗依據。
（5）能達到的空氣終溫 tl′。
假設盤管排數 N=8，選擇盤管的片距，根據片距確定盤管的散熱面積 Fd，表 4-12 為不同片距的散熱面積系數 α。
表 4-12 不同片距的散熱面積系數
將能達到的空氣終溫與冷卻盤管后空氣應達到的溫度 tl 比較，如果 -0.2 ≤ tl ′-tl ≤ 0，則冷卻盤管設計滿足要求，冷卻盤管型號為 ZST-nN/L- 片距。如果 tl′-tl>0，則冷卻盤管排數 N 加 2；如果 tl ′-tl<-0.2，則冷卻盤管排數 N 減 2，重新計 算，直至滿足要求。
4.6.4抽力型空調機和壓入型空調機
低溫送風空調機分兩種類型，表冷器下游側設置送風機的稱為抽力型空調機；而在表冷器上游側設置送風機稱為壓入型空調機，如圖 4-6 所示。
圖 4-6 低溫送風空調機種類
兩種空調機不同點在于通過送風機時溫度的上升。抽力型空調機，風機設置在表冷器之后，空調機出口空氣溫度比表冷器出口溫度要高。而壓入型空調機，風機設置在表冷器前，空調機出口空氣溫度等于表冷器出口溫度。因此，在同樣空調機出口溫度情況 下，抽力型空調機和壓入型空調機相比，冷卻盤管出口溫度要低，建議對于要求具有較低的送風溫度系統采用壓力型，一般項目以采用抽力型的居多。
源牌變風量部分案例
