新风换气机在风机盘管空调系统中应用的工况分析

来源：互联网 　时间：2005年8月20日 12时56分 　发布评论 　进入论坛

摘要： 本文定性、定量分析了风机盘管空调系统中采用新风换气机时空气的处理过程，得出对空调负荷的影响及空调房间室内状态点的变化。

关键词： 新风换气机 风机盘管 工况分析

引言

新风换气机一词出现于近几年的空调通风市场上，由于其概括了该设备具有的热量回收、供应新风同时排除污风的特点，迎合了消费者对节能与空气品质的需求，因此这一叫法基本得到了市场以及业内人士的认同，并得到了越来越多广泛的应用。

新风换气机的实质是空气热回收装置，按空气热交换器的种类可分为板式、板翅式、转轮式、热管式等几种，按回收热量的性质分为显热回收器与全热回收器。目前市场上的新风换气机一般指板翅式的空气显热回收装置。转轮式全热回收装置也有产品，但由于价格较高，应用还较少。板式（板翅式）的全热回收装置国外早有产品，但价格较高，国内据说已有厂家正在研制。

良好的通风是稀释室内各种污染物、提高室内空气品质的有效途径，新风换气机在供给新风的同时置换出等量的室内污浊空气，而通常的风机盘管（FCU）加新风空调系统中，新风系统单独设置分别送入房间，多余的空气靠房间正压排除，在有些封闭严密的建筑中，可能产生新风量不足的现象，从这一方面，在空调系统中采用新风换气机代替新风机组供应新风是有优势的，目前也有很多这样应用的工程实例。本文将对这一应用方式进行分析探讨。算例为济南地区某科研办公楼,夏季室内冷负荷5.4KW，冬季室内热负荷4.8KW，全年湿负荷0.3Kg/s，在室人员数量10人，人均新风量20m³/h，室内空调计算参数及济南地区室外空调计算参数见表一。

1 利用新风换气机为FCU空调系统供应新风的夏季工况分析

1.1 显热回收型新风换气机

图（1）是风机盘管空调系统中采用显热回收型新风换气机供给新风的处理过程及空气处理流程。

（1） 新风换气机新风出口状态点确定

显热回收型新风换气机的空气仅有温度的变化，根据某厂家资料其板翅式热交换器的显热回收效率为70％，可得：

过28.64℃的等温线与过Wx点的等d线相交即得Ｍ点。

（2） 室内送风状态点确定

过室内状态点N作室内热湿比线ε（ε＝17834Kj/Kg）线与φ＝90％线相交于O点，即为室内送风状态点（io=40Kj/Kg）。

（3） 空调房间总送风量

（4） FCU负担风量　

（5） 确定FCU处理空气终状态点

连接M点与O点并延长至K，使，K点即为风机盘管处理空气终状态点，h_k=33Kj/Kg，t_k=12.8℃。

（6） 风机盘管全热冷量、显热冷量

（7）FCU选择

按高档风量选择，可选择FCU型号YGFC-03-3S二台，额定风量530m³/h，全热冷量2.96KW，显热冷量2.33KW，显热冷量基本满足要求，但全热冷量相差较多（>15％）。如不进行调整，将造成送风状态点右移，实际室内状态点N右移为N’，室内相对湿度φ升高。为满足全热冷量要求，可将盘管型号放大一号，如采用YGFC-04-3S，额定风量710 m³/h，全热冷量3.95KW，显热冷量3.11KW，由于显热冷量高出需求较多（>32％），将造成K点沿等焓线下移，室内状态点同样沿等焓线下移至N’’，即室温下降，室内相对湿度φ升高。也可增大盘管排数，如采用YGFC-03-4S，额定风量491 m³/h，全热冷量3.54KW，显热冷量2.78KW，裕量系数分别为1.1％和18％，仍存在显热冷量过大问题。

1.2 全热回收型新风换气机

图（2）是FCU空调系统中，采用全热回收型新风换气机供应新风的空气处理过程和空气处理流程。

（1） 各工况点确定

全热回收型新风换气机的空气既有显热（温度）的变化，又有焓的变化。根据大金HRV全热交换器资料，其温度交换效率为75％，夏季焓交换效率61％，计算新风经全热交换器后的工况点：

过28.2℃的等温线与过64.7Kj/Kg点的等焓线相交即得Ｍ点。其它工况点的确定过程同上。根据新回风混合比确定的风机盘管处理终状态点的K落在96％的等相对湿度线上，超过FCU的处理能力，实际的工况点K沿h_k线上移至90％相对湿度线上，即K’点。

（2） FCU全热量和显热量

（3） FCU选择

FCU选择YGFC-03-3S二台，全热冷量不足4.5％，显热冷量富裕4.7％，基本满足要求。

1.3 常规系统设计

作为对照，再按常规的FCU加新风系统和新风不经处理直接引入室内分别重新选择风机盘管。

在风机盘管加新风系统中，新风处理到室内等焓线，空气处理过程及处理流程如图（3）。工况点确定过程略，风机盘管处理风量同上，风机盘管全热冷量、显热冷量分别为：

选择YGFC-03-3S二台，全热冷量、显热冷量均满足要求，裕量分别为9.6％、13.7％。另新风机组负荷

新风不经处理的方式如仅设排风,新风靠门窗缝隙渗入或VRV系统中新风由室内机吸入等做法。图（4）为前者的空气处理过程及处理流程。风机盘管全热冷量、显热冷量分别为：

风机盘管选择YGFC-04-3S，工作状况同前分析。

1.4 分析

（1） 采用显热回收型新风换气机供应空调系统的新风，风机盘管负担的全热量和显热量分别比新风机组供应新风（新风处理到室内等焓线）增加29.6％、14.6％。对于显热回收型的新风换气机，全部的新风潜热负荷、部分新风显热负荷均要由风机盘管承担，风机盘管除湿负荷增加，凝水量增加，湿工况加重。

采用显热回收型新风换气机供应新风，叫风机盘管加新风系统或无组织新风系统节能。

（2） 采用全热回收型新风换气机供应空调系统的新风，风机盘管负担的全热量和显热量分别比新风机组供应新风（新风处理到室内等焓线）增加14.8％、8.5％，较采用显热回收装置时降低12.9％、5.6％。湿运行状况仍然加重，但较后者明显改观。全热回收装置节能

（3）本算例为工程实例，在相似的室外设计条件下，对于新风比较小、室内湿负荷不高（热湿比线较陡直）的场所，如住宅、旅馆的客房等，上述分析计算具有普遍的意义，新风换气机可以用于风机盘管空调系统，并能实现节能效果。

（4） 随着室外设计参数朝着温度降低、相对湿度增加的方向变化，节能效果和室内参数将朝着有利于全热回收型的方向发展。

（5） 对于室内湿负荷较高（热湿比线斜缓）、新风比较大的场合，如商场、餐饮、会议室等，风机盘管湿负荷增加过大，可能无法选到合适的型号，应较为谨慎采用。

2 利用新风换气机为FCU空调系统供应新风的冬季工况分析

2.1 显热回收型新风换气机

图（5）是风机盘管空调系统中采用显热回收型新风换气机供给新风的处理过程以及空气的处理流程。可见，空气处理流程与常规风机盘管加新风系统是一样的，但在风机盘管加新风系统中，由于风机盘管停开而新风仍然连续送往房间，因此，冬季工况的设计是先确定风机盘管出口温度，即风机盘管加热量已定，求新风出口温度即新风加热量。而采用新风换气机供给新风，新风参数取决于换热器效率，无法人为调整，只能校核风机盘管加热量。

（1） 确定新风换气机出口空气状态点

根据显热回收效率70％，计算

由12.7℃等温线与过W_d室外空气状态点的等d线相交得W₁点，h_w1=15.3Kj/Kg。

（2） 确定室内送风状态点

冬季工况下，空调房间新风量及风机盘管新风量与夏季相同，房间余湿量与夏季相同，冬季送风状态点的焓和含湿量计算如下：

由（h_O’，d_O’）定出Ｏ’， Ｏ’与室内状态点N的连线即空调房间的冬季热湿比线。

（3） 确定蒸汽加湿后的状态点

根据，并且蒸汽加湿为等温过程，E点在W1等温线上，即可确定蒸汽加湿后的空气状态点E。

（4） 确定风机盘管出口空气状态点

连接Ｅ点与O’点并延长至过N点的等d线上，交点即为风机盘管出口空气状态点N’，t_N’=39℃。

（5） 风机盘管加热量

（6） 新风加湿量

（7） 风机盘管加热量校核

根据夏季工况确定的风机盘管型号YGFC-03-3S,进水温度60℃时，额定制热量4.38KW，降低进水温度至50℃，额定制热量3.27KW，满足要求。

2.2　全热回收型新风换气机

图（6）是风机盘管空调系统中采用全热回收型新风换气机供给新风的处理过程及空气处理流程。计算过程同上，目的为确定风机盘管加热量。

（1） 确定新风换气机出口空气状态点

全热回收装置温度交换效率75％，冬季焓交换效率66％，据此计算：

根据（t_W1，h_W1）在h-d图上确定W₁点，如图（6），由于d_W1＝3.4g/Kg，大于蒸汽加湿后E点的湿度d_E，说明新风不需加湿。

（2） 确定风机盘管出口空气状态点N’

由于送风状态点O’不变，风机盘管出口空气状态点N’应根据新风比确定，即连接W₁O’并延长至N’使得，t_N’ =37.8℃。

（3） 风机盘管加热量

在控制室温不变的前提下，室内状态点将发生变化，室内相对湿度略有降低。

2.3 风机盘管加新风系统

如前所述，在常规的风机盘管加新风系统设计中，考虑到冬季送风温度不超过40℃，风机盘管出口温度一般按下式确定：

因此图（5）显热回收型新风换气机的计算结果完全可以作为风机盘管加新风系统设计，即风机盘管加热量不变，新风系统采用新风机组加热。新风机组的加热量为：

2.4 分析

（1）采用显热回收型或全热回收型的新风换气机冬季供应空调系统的新风均可满足设计要求，且具有明显的节能效果，其中显热回收型节能，全热回收型节能。

（2）采用全热回收型新风换气机冬季供应空调系统的新风，可不用采取新风加湿措施。

3 结论

(1) 在风机盘管空调系统中采用新风换气机代替新风机组供应新风，具有换气充分、新风量保证、节能等优点，适合办公、住宅、旅馆客房等场所。

(2) 与新风机组供应新风相比，新风换气机供应空调系统新风，夏季风机盘管负荷增加，湿工况加重，室内相对湿度有增加趋势。

(3) 在冬季工况下，新风换气机能较好满足空调系统需要，节能效果显著。

(4) 全热回收装置与显热回收装置相比，夏季工况节能效果较好，冬季工况节能效果差别不大。

(5) 空调系统中采用全热回收装置冬季可减少空调加湿系统的费用，大部分情况下甚至不用加湿

（1） 新风换气机新风出口状态点确定

显热回收型新风换气机的空气仅有温度的变化，根据某厂家资料其板翅式热交换器的显热回收效率为70％，可得：

过28.64℃的等温线与过Wx点的等d线相交即得Ｍ点。

（2） 室内送风状态点确定

过室内状态点N作室内热湿比线ε（ε＝17834Kj/Kg）线与φ＝90％线相交于O点，即为室内送风状态点（io=40Kj/Kg）。

（3） 空调房间总送风量

（4） FCU负担风量　

（5） 确定FCU处理空气终状态点

连接M点与O点并延长至K，使，K点即为风机盘管处理空气终状态点，h_k=33Kj/Kg，t_k=12.8℃。

（6） 风机盘管全热冷量、显热冷量

（7）FCU选择

按高档风量选择，可选择FCU型号YGFC-03-3S二台，额定风量530m³/h，全热冷量2.96KW，显热冷量2.33KW，显热冷量基本满足要求，但全热冷量相差较多（>15％）。如不进行调整，将造成送风状态点右移，实际室内状态点N右移为N’，室内相对湿度φ升高。为满足全热冷量要求，可将盘管型号放大一号，如采用YGFC-04-3S，额定风量710 m³/h，全热冷量3.95KW，显热冷量3.11KW，由于显热冷量高出需求较多（>32％），将造成K点沿等焓线下移，室内状态点同样沿等焓线下移至N’’，即室温下降，室内相对湿度φ升高。也可增大盘管排数，如采用YGFC-03-4S，额定风量491 m³/h，全热冷量3.54KW，显热冷量2.78KW，裕量系数分别为1.1％和18％，仍存在显热冷量过大问题。

1.2 全热回收型新风换气机

图（2）是FCU空调系统中，采用全热回收型新风换气机供应新风的空气处理过程和空气处理流程。

（1） 各工况点确定

全热回收型新风换气机的空气既有显热（温度）的变化，又有焓的变化。根据大金HRV全热交换器资料，其温度交换效率为75％，夏季焓交换效率61％，计算新风经全热交换器后的工况点：

过28.2℃的等温线与过64.7Kj/Kg点的等焓线相交即得Ｍ点。其它工况点的确定过程同上。根据新回风混合比确定的风机盘管处理终状态点的K落在96％的等相对湿度线上，超过FCU的处理能力，实际的工况点K沿h_k线上移至90％相对湿度线上，即K’点。

（2） FCU全热量和显热量

（3） FCU选择

FCU选择YGFC-03-3S二台，全热冷量不足4.5％，显热冷量富裕4.7％，基本满足要求。

1.3 常规系统设计

作为对照，再按常规的FCU加新风系统和新风不经处理直接引入室内分别重新选择风机盘管。

在风机盘管加新风系统中，新风处理到室内等焓线，空气处理过程及处理流程如图（3）。工况点确定过程略，风机盘管处理风量同上，风机盘管全热冷量、显热冷量分别为：

选择YGFC-03-3S二台，全热冷量、显热冷量均满足要求，裕量分别为9.6％、13.7％。另新风机组负荷

新风不经处理的方式如仅设排风,新风靠门窗缝隙渗入或VRV系统中新风由室内机吸入等做法。图（4）为前者的空气处理过程及处理流程。风机盘管全热冷量、显热冷量分别为：

风机盘管选择YGFC-04-3S，工作状况同前分析。

1.4 分析

（1） 采用显热回收型新风换气机供应空调系统的新风，风机盘管负担的全热量和显热量分别比新风机组供应新风（新风处理到室内等焓线）增加29.6％、14.6％。对于显热回收型的新风换气机，全部的新风潜热负荷、部分新风显热负荷均要由风机盘管承担，风机盘管除湿负荷增加，凝水量增加，湿工况加重。

采用显热回收型新风换气机供应新风，叫风机盘管加新风系统或无组织新风系统节能。

（2） 采用全热回收型新风换气机供应空调系统的新风，风机盘管负担的全热量和显热量分别比新风机组供应新风（新风处理到室内等焓线）增加14.8％、8.5％，较采用显热回收装置时降低12.9％、5.6％。湿运行状况仍然加重，但较后者明显改观。全热回收装置节能

（3）本算例为工程实例，在相似的室外设计条件下，对于新风比较小、室内湿负荷不高（热湿比线较陡直）的场所，如住宅、旅馆的客房等，上述分析计算具有普遍的意义，新风换气机可以用于风机盘管空调系统，并能实现节能效果。

（4） 随着室外设计参数朝着温度降低、相对湿度增加的方向变化，节能效果和室内参数将朝着有利于全热回收型的方向发展。

（5） 对于室内湿负荷较高（热湿比线斜缓）、新风比较大的场合，如商场、餐饮、会议室等，风机盘管湿负荷增加过大，可能无法选到合适的型号，应较为谨慎采用。

2 利用新风换气机为FCU空调系统供应新风的冬季工况分析

2.1 显热回收型新风换气机

图（5）是风机盘管空调系统中采用显热回收型新风换气机供给新风的处理过程以及空气的处理流程。可见，空气处理流程与常规风机盘管加新风系统是一样的，但在风机盘管加新风系统中，由于风机盘管停开而新风仍然连续送往房间，因此，冬季工况的设计是先确定风机盘管出口温度，即风机盘管加热量已定，求新风出口温度即新风加热量。而采用新风换气机供给新风，新风参数取决于换热器效率，无法人为调整，只能校核风机盘管加热量。

（1） 确定新风换气机出口空气状态点

根据显热回收效率70％，计算

由12.7℃等温线与过W_d室外空气状态点的等d线相交得W₁点，h_w1=15.3Kj/Kg。

（2） 确定室内送风状态点

冬季工况下，空调房间新风量及风机盘管新风量与夏季相同，房间余湿量与夏季相同，冬季送风状态点的焓和含湿量计算如下：

由（h_O’，d_O’）定出Ｏ’， Ｏ’与室内状态点N的连线即空调房间的冬季热湿比线。

（3） 确定蒸汽加湿后的状态点

根据，并且蒸汽加湿为等温过程，E点在W1等温线上，即可确定蒸汽加湿后的空气状态点E。

（4） 确定风机盘管出口空气状态点

连接Ｅ点与O’点并延长至过N点的等d线上，交点即为风机盘管出口空气状态点N’，t_N’=39℃。

（5） 风机盘管加热量

（6） 新风加湿量

（7） 风机盘管加热量校核

根据夏季工况确定的风机盘管型号YGFC-03-3S,进水温度60℃时，额定制热量4.38KW，降低进水温度至50℃，额定制热量3.27KW，满足要求。

2.2　全热回收型新风换气机

图（6）是风机盘管空调系统中采用全热回收型新风换气机供给新风的处理过程及空气处理流程。计算过程同上，目的为确定风机盘管加热量。

（1） 确定新风换气机出口空气状态点

全热回收装置温度交换效率75％，冬季焓交换效率66％，据此计算：

根据（t_W1，h_W1）在h-d图上确定W₁点，如图（6），由于d_W1＝3.4g/Kg，大于蒸汽加湿后E点的湿度d_E，说明新风不需加湿。

（2） 确定风机盘管出口空气状态点N’

由于送风状态点O’不变，风机盘管出口空气状态点N’应根据新风比确定，即连接W₁O’并延长至N’使得，t_N’ =37.8℃。

（3） 风机盘管加热量

在控制室温不变的前提下，室内状态点将发生变化，室内相对湿度略有降低。

2.3 风机盘管加新风系统

如前所述，在常规的风机盘管加新风系统设计中，考虑到冬季送风温度不超过40℃，风机盘管出口温度一般按下式确定：

因此图（5）显热回收型新风换气机的计算结果完全可以作为风机盘管加新风系统设计，即风机盘管加热量不变，新风系统采用新风机组加热。新风机组的加热量为：

2.4 分析

（1）采用显热回收型或全热回收型的新风换气机冬季供应空调系统的新风均可满足设计要求，且具有明显的节能效果，其中显热回收型节能，全热回收型节能。

（2）采用全热回收型新风换气机冬季供应空调系统的新风，可不用采取新风加湿措施。

3 结论

(1) 在风机盘管空调系统中采用新风换气机代替新风机组供应新风，具有换气充分、新风量保证、节能等优点，适合办公、住宅、旅馆客房等场所。

(2) 与新风机组供应新风相比，新风换气机供应空调系统新风，夏季风机盘管负荷增加，湿工况加重，室内相对湿度有增加趋势。

(3) 在冬季工况下，新风换气机能较好满足空调系统需要，节能效果显著。

(4) 全热回收装置与显热回收装置相比，夏季工况节能效果较好，冬季工况节能效果差别不大。

(5) 空调系统中采用全热回收装置冬季可减少空调加湿系统的费用，大部分情况下甚至不用加湿。

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