風洞式空氣焓值風機盤管檢測系統(tǒng)節(jié)能性能解析

葛大中 （安徽省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，安徽 合肥 230601）

風洞式空氣焓值風機盤管檢測系統(tǒng)節(jié)能性能解析

葛大中 （安徽省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院，安徽 合肥 230601）

圍繞風機盤管機組的供冷量和供熱量性能檢測，闡述智能化自動控制風洞式空氣焓值風機盤管性能測試系統(tǒng)的節(jié)能方案，運用焓熵的能量轉(zhuǎn)換原理，采用雙向換熱器、恒溫水機組和精密補償式管道補償加熱器的方法，闡述其節(jié)能的基本解決方案。

風機盤管機組；焓差法；雙向換熱器；恒溫水機組；補償加熱器

風機盤管機組的供冷量、供熱量試臉[1]需要消耗大量的電能，在建筑節(jié)能工程驗收中，屬于通風空調(diào)節(jié)能工程的復檢項目[2]，大量的檢測試驗室上風機盤管的檢測項目。

目前國內(nèi)測定風機盤管供冷（熱）量的方法主要有風管熱平衡法、焓差法和房間熱平衡法3種。國外研究較早，美國有“環(huán)路式空氣焓值試驗法”、“風洞式空氣焓值試驗法”、“量熱式空氣焓值試驗法”3種測試方法[3]。

我國的房間熱平衡法作為標準測量方法雖然其精度高，但因其投資運行費用高，難以推廣；風機盤管檢測使用較普通的是風管熱平衡法和焓差法，風管熱平衡法測定風機盤管供冷（熱）量的精度較高，但功能單一；焓差法的測試功能多，運用較廣，但存在使用能耗高的缺點。焓差法傳統(tǒng)的設(shè)計方案采用測試箱體內(nèi)空氣冷卻方式：其核心機理就是制冷加熱組成的空氣控溫系統(tǒng)，其中制冷壓縮機始終運行，靠加熱補償和風機循環(huán)方式將環(huán)境室的空氣溫度補償?shù)綔y量規(guī)定的數(shù)值。試件的供熱方式：采用不銹鋼加熱器控制的高溫水箱，使試件進水溫度達到65℃，能耗很高。據(jù)統(tǒng)計，上述兩項控制過程能耗高達70kW，其范圍為50kW～70kW。

安徽省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究開發(fā)研制的智能化自動控制風洞式空氣焓值風機盤管性能測試系統(tǒng)，采用雙向換熱器、恒溫水機組、不銹鋼式水箱補償加熱器、精密補償式管道加熱器、熱水循環(huán)水泵、微電腦控制型除濕加濕一體機，解決了能耗的問題，達到本身檢測節(jié)能的目的。利用焓熵的能量轉(zhuǎn)換原理，通過精確測量單位時間內(nèi)機組出口（風側(cè)）的所“獲得能量”與傳熱介質(zhì)流過機組盤管后所“釋放能量”的平衡誤差，以求得風機盤管機組的熱工性能參數(shù)。當該平衡誤差≤5%時，上述“獲得能量”與“釋放能量”兩者的平均值即為風機盤管機組的供冷（熱）量。

測試系統(tǒng)可根據(jù)能耗大小不同的試件，自動實現(xiàn)該測試系統(tǒng)檢測所需能耗的增減。在滿足標準要求的試件檢測范圍內(nèi)，其能耗的消耗范圍僅為8kW～42kW，其中，固定消耗的能耗約為7kW，若被試件的名義功率為1kW，則該測試系統(tǒng)整機能耗將約為8kW。若被試件的名義功率為30kW，則該測試系統(tǒng)整機能耗將約為37kW。通過整機試驗?zāi)芎挠嬎愕贸觯耗芎姆秶?kW～42kW。系統(tǒng)由計算機自動調(diào)節(jié)進出口水溫確定流量,從而達到無人職守完成測試。具體的節(jié)能保證措施分為硬件節(jié)能和軟件檢測控制措施。

采用AFC系列卡式雙吹式風機盤管2臺，其總風量為4000m3/h，其循環(huán)風用總功率為0.5kW 。

為雙向換熱器提供冷熱水源。

包含室外制冷機組、水箱補償加熱器和精密補償式管道加熱器。

4.3.1 室外制冷機組

檢測系統(tǒng)配備了5臺5P室外制冷機，系統(tǒng)操作軟件可根據(jù)試件在檢測工況下的供熱能力在線自動選擇開啟室外制冷機的臺數(shù)，最低啟動單臺制冷機組的功率為4kW。如此設(shè)計可極大降低冷卻循環(huán)水控溫所需的補償加熱功率，這也是本系統(tǒng)在同類檢測設(shè)備節(jié)能設(shè)計的突出特點。

4.3.2 不銹鋼式水箱補償加熱器（1.5kW～6.0kW）

用于補償冷水機組產(chǎn)冷量的不銹鋼水箱內(nèi)的不銹鋼加熱器組（4套），可根據(jù)能耗大小不同的試件，本測試系統(tǒng)將無級自動輸出該組加熱器的供電電壓，使加熱器產(chǎn)生相應(yīng)的加熱功率，用于補償冷水機組的產(chǎn)冷量，實現(xiàn)自動控制雙向換熱器的入口溫度，進而實現(xiàn)“供熱量”、“供冷量”測試工況的溫度控制。

最低啟動單套水箱補償加熱器的功率為0.5kW。

4.3.3 精密補償式管道加熱器（1.0kW～4.0kW）

本系統(tǒng)采用1臺精密補償式管道加熱器，串聯(lián)于熱水循環(huán)管道中，對流經(jīng)的恒溫水進行加熱，可明顯降低管路的熱損失，實現(xiàn)低功耗下的精確控溫，具有熱效率高、精確控制試件入口溫度、易于更換等節(jié)能特點。

雖然單臺精密補償式管道加熱器的總功率為4kW，但由于采用PID無級控制加熱器輸入電壓的控制方案，每臺管道加熱器的輸出功率均可從0開始，因此最低啟動功率為1.0kW。

耗電量為1.5kW。

采用恒溫不銹鋼保溫水箱和制冷室外機組組成，機組具有可靠性高，具備斷流、過壓、過流、欠壓等保護功能。冷水系統(tǒng)的保溫水箱連接供壓水泵，泵由變頻控制，可接受計算機控制信號改變循環(huán)水量。儲水箱內(nèi)有加熱器和溫度傳感器，計算機根據(jù)溫度傳感器反饋信號控制水箱內(nèi)加熱功率來保證恒溫水箱水溫穩(wěn)定。

采用恒溫不銹鋼保溫水箱，在恒溫水箱內(nèi)將水溫預(yù)處理到40℃，然后經(jīng)精密補償式管道加熱器提升溫度到60℃，恒溫水箱接有熱水供水水泵，水泵由變頻器接受計算機控制，完成熱水水流量的調(diào)整功能。精密補償式管道加熱器，串聯(lián)于熱水循環(huán)管道中，對流經(jīng)的恒溫水進行加熱，可明顯降低管路的熱損失，實現(xiàn)低功耗下的精確控溫，具有熱效率高，精確控制試件入口溫度、易于更換等節(jié)能特點。

采用精密補償式管道加熱器可僅對流經(jīng)的水量加熱，依據(jù)最大風機盤管試件的供熱量（18kW），由風機盤管散失的熱量進入到空氣中，根據(jù)熱平衡原理，流經(jīng)的恒溫水散失的熱量為18kW，那么在管道前端相應(yīng)的補償18kW熱量就可以使水溫從新恢復到原來的進口溫度，由于在流經(jīng)管道過程中勢必有熱量散失，因此管道加熱器留有一定余量，系統(tǒng)采用4kW精密補償式管道加熱器。

卡式雙吹吊頂式換熱器的表冷器水流量的控制，為適應(yīng)較大測試范圍的需要，應(yīng)自動連續(xù)調(diào)節(jié)流量。下面分別對供冷量測量和供熱量測量分別說明：利用風機盤管換熱器內(nèi)通入熱循環(huán)水的方式來提高環(huán)境室內(nèi)的溫度，通過變頻改變循環(huán)水流量以控制所需的溫度，不需要加熱或制冷補償。極大的降低了能耗，并且設(shè)備組件達到綜合利用，故障點少。

當測量試件供冷量時，冷水供水泵啟動，通過控制冷水循環(huán)管路的電磁閥使恒定溫度的冷水流經(jīng)被試件，改變冷水供水泵的電機轉(zhuǎn)速可控制冷水供水流量，從而調(diào)整試件的進出水溫差達到測試工況要求。此時熱水供水泵啟動，通過切換電磁閥使熱水流經(jīng)測試系統(tǒng)環(huán)境室內(nèi)吊頂換熱器，改變熱水供水泵的電機轉(zhuǎn)速來控制熱水流量達到控制房間溫度的目的。

采用風機盤管換熱器內(nèi)通入冷卻循環(huán)水的方式來降低小室內(nèi)的溫度，改變循環(huán)水流量以控制所需的溫度，不需要加熱或制冷補償，極大的降低了能耗。

當測量試件供熱量時，熱水供水泵啟動，通過控制熱水循環(huán)管路的電磁閥使恒定溫度的熱水流經(jīng)被試件，改變熱水供水泵的電機轉(zhuǎn)速控制流量，從而調(diào)整試件的進出水溫差達到測試工況要求。此時冷水供水泵啟動，通過切換電磁閥使冷水流經(jīng)測試系統(tǒng)小室內(nèi)吊頂換熱器，改變冷水供水泵的電機轉(zhuǎn)速來控制冷水流量達到控制房間溫度的目的。

傳統(tǒng)多采用分水器，在測試時候需要控制分水器的不同工作位置，由于在轉(zhuǎn)換的過程中不可避免的計時不精確和水損失，造成流量測試的不精確。本系統(tǒng)采用主要由高精度電磁流量傳感器、電子稱、量筒型托盤、進口電磁氣動三通閥組成。

采用帶不銹鋼直管段高精度電磁流量傳感器，精度可達±1%。同時采用電子稱進行計算機自動測量作為精確的質(zhì)量流量計量。電磁流量傳感器作為流量的粗略調(diào)整，然后利用電子秤單位水量的增加精確調(diào)整流量，既保證了流量調(diào)整的快速，又保證了測量的準確性。水流量測試系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)原理圖下圖。

TU831.3+5

A

1007-7359（2016）05-0249-02

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.05.089

葛大中（1979-），男，安徽定遠人，畢業(yè)于陸軍軍官學院，碩士，高級工程師，國家注冊二級建造師。