[推荐]：国产风机盘管的现状与发展

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国产风机盘管的现状与发展

刘宗源       北京青云航空仪表公司
  
   提要：在有关行业标准误导和束缚下，国产风机盘管长期陷入追求高冷量、低噪声的发展误区，产品更新换代远远滞后于国外厂商。目前生产的低静压、高焓差、性能单一的三排管机组，既满足不了空调设计规范要求，又很难取得令人满意的空调效果；发展以两排管风机盘为主导的高静压、低焓差和多种焓差的产品，则是国产风机盘管的发展方向。

    关键词：风机盘管  行业标准  送风静压  风量   供冷量  送风焓差  换气次数

1  引言
    近年我国风机盘管制造业快速发展，年产量已从八十年代初的数千台激增到目前的五十多万台，但产品性能却长期徘徊于国外七十年代水平。这种低水平下的快速增长，前景不容乐观。
    八十年代中期，以美国特灵、约克、开利等公司为代表的国外风机盘管制造业，已相继完成了产品的更新换代，并推出了一代全新产品。当时我国空调行业正陶醉于国产风机盘管在冷量、噪声等孤立参数上接近国外产品而忽略了综合性能和使用效果上的真实差距，以致这次产品更新换代未能在我国空调界引起任何反响。实际上，国外最新一代风机盘管无论在性能、品种及空调上都要领先于我国产品。

2  国产风机盘管的主要差距
    空气调节是借助空调器或末端装置向房间连续或断续输送具有一定温差的送风来保持房间的热湿平衡和温、湿度要求。当送风冷量与冷负荷处平衡状态时，空调精度仅取决于送风温度和换气次数。送风温差越小、换气次数越多、室温梯度和波动幅度越小，空调精度也越高。所以GBJ19-87《采暖通风与空气调节设计规范》中，对不同精度要求的空调房间的最大送风温差和最低换气次数都要作出明确规定：如夏季舒适性空调，送风温差不宜大于10℃；换气次数不宜少于每小时5次。供冷量仅能表示风机盘管消除冷负荷的能力；空调效果优劣则取决于实际风量和送风焓差。从理论上讲，针对不同冷负荷、不同使用要求的空调场合，应该选用不同风量、不同焓差的机组，才可能取得最佳空调效果。
    我国行业标准JB/T4283-91《风机盘管机组》中对产品的风量、供冷（热）量、单位风机功率供冷量、噪声、水阻力等参数都要作出统一规定，还在配套标准JB/T50056-95《风机盘管机组产品质量分等》中规定按以上参数大小来划分产品质量等级。上述规定不仅造成国产风机盘管性能单一、低静压、高焓差、实际风量不足、送风温差过大，实际性能和使用效果的不良倾向。
    相比之下，国外厂商则更注重不断提高产品性能和使用效果。目前，不同风量的产品中，不仅有了2排、3排、（2+1）排等不同冷、热量的单一盘管或组合盘管，而且还提供高静压、标准静压、低噪声等不同送风静压的产品。因而同一名义风量中，就有多种不同静压和不同焓差的产品可供选用。这与目前仅有单一一种低静压、高焓差产品的国产风机盘管相比，其差距是显而易见的。
   
3  提高暗装风机盘管的送风静压
    暗装机组约占风机盘管销售量的70～80%以上。暗装机组的性能则代表了风机盘管产品的总体水平。
    我国行业标准JB/T4283-91规定：风机盘管（无静压机组）的名义风量要在盘管不通水、进出口静压差为零的条件下进测试。由于暗装机组使用一般须加装送回风格栅、过滤网和短风管，加上盘管凝露、滤网积尘等，都会使风阻力加大，实际风量下降。实际风量不足，又将引起供冷量下降。所以按JB/T4283-91测试条件确定的暗装风机盘管的名义风量、名义供冷量等参数，实际运行中都是不能再现的。
    1990年标准修订时，虽然增加了有静压机组的提法，但风量、冷量、噪声等指标都是根据无静压机组制定的，并未作出相应修改，有静压机组根本无法通过该标准的检验。
    目前我国厂家按行业标准生产暗装装机组，都属于无静压风机盘管，不仅送风静压低，实际风量严重不足，而且产品体积和重量都偏大，一般要比国外同型号产品大出50～100%，原材料和能源消耗都远远高于国外产品。所以若提高国产风机盘管的总体水平，首要是提高暗装机组的送风静压。

4  生产多种焓差的风机盘管
    选择风机盘管，供冷量大小取决于计算冷负荷；风量则须满足送风温差、换气次数及气流组织等使用要求。不同冷负荷、不同使用要求的空调房间，冷量的风量的匹配不应是一成不变的。即使空调要求和净容积相同的房间，因气倏条件、朝向或围护结构等差异，也会导致冷负荷的不同，显然须使同不同焓差的风机盘管，才能满足对供冷量的不同需求。使用等焓差风机盘管，即使按冷负荷选择不同供冷量的机组，也有可能导致低负荷房间因风量和换气次数不足而造成室温梯度和波动幅度过大，降低空调精度和舒适性；如果使用相同风量的机组，又可能造成高负荷房间因供冷不足而无法保证温、湿度要求。所以不同使用条件和要求的空调房间，应分别选用不同焓差的风机盘管。

5  发展两排风机盘管
    减少送风温差、增加换气次数，有助于提高空调精度和舒适性。同样供冷量下，采用小温差、大风量送风，会取得比大温差、小风量送风更佳的空调效果，同时还能缩小盘管传热面积和机组外形尺寸。所以近年以两排管机组为代表低焓差风机盘管，在国外得到迅速发展和普及。
    八十年代中期，开利公司就两排管的42C/V系列风机盘管成功取代了已生产多年的三排管42E/J系列老产品。有些国外厂家则用以两排管机组为主导产品的不同排数的系列产品取代了传统的单一三排管产品。

5.1  两排管风机盘管的优点

5.1.1  供冷量不低于传统的三排管机组
    两排管盘传热面积虽比三排管小1/3，送风焓差也较低，但风阻力小、风量大，加上采取强化传热和改进盘管水路设计等措施，供冷量完全可以达到或超过传统的三排管机组（见图1）。

5.1.2  改善空调效果
    国外厂家生产的两排管机盘管，平均焓差大致在8.5～14.5kJ/kg之间，平均送风温差为6～10℃（见表1）可满足大多数场合的使用要求。国产风机盘管按名义参数计算的送回风焓差为16.5kJ/kg，因暗装机组实际风量要比名义值低20%以上，实际焓差往往大于20kJ/kg，实际送风温差就会大于15℃，远远超出GBJ19-87规定的夏季舒适性空调允许的送风温差，更无法满足高精度空调的使用要求。
    两排管风机盘管焓差低、送风温差小、风量大、换气次数多，空调效果一般优于三排管机组。

5.1.3  高效节能
    国产暗装风风机盘管的实际风量和实际供冷量都是低于名义值的，所以不少空调设计人员都按样本给出的中速档参数选用产品，这必然加大所选机组型号，同时也相应加大了冷冻水系统（冷水机组、水泵、冷却塔及管路）的容量和初投资。
    两排管风机盘管送风静压高、实际风量大，足以消除无静压机组“名”、“实”不符等弊病，用户可按高速档参数选型，从而缩小所选机组型号、减小冷冻水系统容量和能耗。所以使用两排管风机盘管的空调系统，初投资和运行费用都会低于三排管无静压机组。

5.1.4  降低生产成本和资源消耗
    两排管风机盘管不仅节省1/3的有色金属材料（铜管、铝箔），降低生产成本；而且能用小型号机组替代较大型号的三排管无静压机组，大幅度降低原材料及能源消耗，并为用户节省大笔初投资。显然，生产和推广使用两排管风机盘管，具有明显的社会经济效益。
    两排管风机盘管焓差低，除湿能力较差，在潜热负荷很高的湿热地区，仍宜采用三排管机组。

5.2  两排管风机盘的结构特点
    近年国外流行的两排管风机盘管，有以特灵、约克为代表的5/8〃（15.875毫米）2×6（2排×6根管）盘管；和以开利为代表的3/8〃（9.52毫米)2×8盘管。此前一些厂家生产的1/2〃（12.7毫米）盘管，已在八十年代中期的产品更新换代中被淘汰。5/8〃2×6盘管水阻力较低，更适合高层建筑使用。

5.2.1  盘管采用多种水路设计
    目前我国生产的三排管盘管，不论长短，都采用相同的三进三出水路。两排管过流断面积小，为了降低水阻力、提高供冷量，不同长度的盘管须采用不同的水路设计。如特灵2×6盘管，200～600风量的中短盘管为二进二出；800风量以上的长盘管为三进三出。开利的2×8盘管，则分别采用了二进二出、三进三出和四进四出三种不同水种。图2是某公司的2×8盘管水路设计。图2-a为二进二出，用于200、300风量；图2-b为三进三出，用于400、600风量；图2-c为四进四出，用于800、1200风量。

5.2.2  通过改变电机转速提供不同送风静压
    国外生产的高静压、标准静压及低噪声风机盘管，都是通过改变风机转速来实现的。采用不同电机、会使电机品种过多，库存加大，不利于生产管理和产品售后维修，所以有些厂家采用五速电机。如五档转速依次为最高一高一低一最低的话，高静压机组接最高一高一中三档；标准静压机组接高一中一低三档；低噪声机组可接中一低一最低三档。五速电机的缺点是体积较大、成本较高，而且各档传速不易拉开。

5.2.3  零部件通用化
    设计多种排数的风机盘管，须保证结构零部件高度通用化，才能减少零部件品种、方便生产管理、减少库存、缩短制造周期、降低生产成本。

6  修订现行行业标准
    我国风机盘管行业标准制订于八十年代初，1990年修订颁布实施。该标准基本反映我国七、八十年代对风机盘管的认识水平和产品水平。当时由于计划经济体制的速缚，加上对国外产品发展动态缺乏了解，标准中难免产生一系列不适应当前产品发展的内容或失误，如不及时修订，势必阻碍产品的进步。

6.1  修改名义风量定义和测试条件
    名义风量是选用风机盘管的主要依据，保证实际风量与名义风量相符，是对产品的起码要求。
    国外风机盘管的名义风量，通常表示产品在正常安装、使用条件下的风量，对于暗装机组则是指一定机外静压下的风量。美国空调与制冷学会标准ARI440-84《房间风机盘管空调器》中规定：出厂时不带送、回风格栅或过滤器的风机盘管，应在12.4Pa机外静压下测试风量，这一规定旨在保证实际风量与名义风量相条款。国产风机盘管（无静压机组）的名义风量则是机外静压为零时的风量，实际风量当然要低于名义值。所以修改名义风量定义和测试条件，与国外先进标准接轨，是提高国产风机盘管性能和产品进入国际空调市场的必要条件。

6.2  放开对产品供冷量的限制
    行业标准起草之初，我国风机盘管产量甚低，工艺水平落后，产品性能和质量尚不稳定，标准中限定冷量、噪声等参数，对保证产品质量无疑具有一定积极意义。如今各大企业都引进了国外先进、高效的盘管及钣金加工专用设备及生产线，产品质量基本稳定可靠，继续限制供冷量已失去保障产品质量的积极意义，只会将产品长期禁锢于现有水平，成为产品更新换代的绊脚石，而且会误导厂家和用户盲目追求高冷量指标。
    JB/T4283-91虽属推荐性标准，但在具体操作中一直被当成强制性标准来执行，凡是不符该标准的产品，都会被国家技术监督局宣布为“不合格产品”，直接影响上市销售。虽然这种靠行政手段赋予标准的强制性和垄断性，是造成国产风机盘管发展长期陷于停滞的根本原因。

6.3  放开对产品噪声的限制
    目前发展高静压风机盘管，阻力还来自行业标准中的噪声指标，同时反映出我国企业和用户对空调噪声认识上还存在着误区。
    风机盘管噪声都是由气动力噪声和机械噪声合成的。机械噪声固然取决于旋转部件的加工、动平衡及装配精度，即取决于产品质量；但气动力噪声仅与送风静压和风量有关。风机盘管的气动力器声一般高于机械噪声，所以整机噪声自然也不能真实反映风机盘管的内在质量，低噪声更不代表高质量。例如同一名义风量的高静压风机盘管，噪声必然高于标准静压和低噪声机组，但这并不说明前者质量和水平低于后者。所以限制噪声不仅无助于保障产品质量，反而会限制送风静压和风量的提高，直接影响风机盘管的使用效果。
    不同使用场合容许的噪声水平是不同的，大型商场店铺没必要象星级饭店客房那样追求低噪声效果。我国行业标准要求风机盘管都须达到同一低噪声水平，显然是不合理的。这不仅无法满足许多场合对高静压、大风量的需求，同时会造成原材料和能源上的巨大浪费。所以国外有关标准中，对风机盘管的噪声都不作任何限制。

6.4  “单位风机功率供冷量”属要领性错误
    风机盘管电机输入功率除损耗之外，将全部转化成送风气流的能量。它与盘管传热量（供冷量）之间并无任何直接因果关系，所以“单位风机功率供冷量”不具任何物理意义，乃是错误套用能量转换系数EER或性能系数COP的结果，当属概念性错误。而且该指标不利于发展高静压的低焓差产品，应在修订标准时予以删除。

7  结论

7.1 按我国现行行业标准生产的风机盘管，都具有低静压、高焓差、送风温差大、性能单一、风量不足、实际性能与名义参数不符等一系列缺点，达不到空调设计规范要求，使用中很难取得理想的空调效果。

7.2 现行行业标准是造成国产风机盘管发展停带滞不前的主要原因：修订行业标准，与国外先进标准接轨，是完成产品更新换代和进军世界空调市场的先决条件。

7.3 提高送风静压，发展以两排管风机盘管为主导的低焓差及多种焓 差、不同送风静压的系列产品，是国产风机盘管的发展方向。

7.4 供冷量仅表明风机盘管消除冷负荷的能力，与空调效果间并不存在必然的因果关系；保证最低换气次数要求的实际送风量和满足送风温差要求的焓差，是决定空调效果的关键。

7.5 噪声不能真实反映风机盘管的内在质量，低噪声并不代表高质量。

（2）所用的优化计算程序具有较强的通用性，可用于采用滚动转子压缩机的各种制冷系统，实现有同设计变量和约束条件的优化设计。