摘要：工业空调在应用的过程中，风机电机对于空调的运行有着最为直观的影响效果，因而对其进行选型也是最为重要的环节，文章就此进行分析。
关键词：工业空调；系统风机；电机选型
1、前言
空调系统运行过程中有着较高的自动化特性，同时也对环保工作有着一定的影响，运行过程中风机电机有着重要的影响作用，文章就此进行分析，希望可以给有关从业人员以启发。
2、串联运行
现代空调系统中，如何以较低的能耗获得新风已成为暖通空调领域研究的热点[1-3]。近年来，热回收空调系统以其节能环保、运行费用低等优点引起了国内外越来越多专家学者的关注，热回收空调系统是一种将空调器与全热换热器联用的空调系统，通过增设全热换热器，向室内输入新风并回收排风中的热量，能够显著减少空调系统的能耗，对于改善室内空气品质、提高能源的利用效率具有非常重要的意义。由于空调器和全热换热器是两个不同的产品，它们往往是各自独立运行的。如果只是将两者简单组合联用，将导致送风系统中全热换热器送风风机和空调器送风风机短距离串联，严重影响全热换热器及空调器的性能[5-8]。针对这种情况，本文对全热换热器与空调器在不同组合情况下风机的运行工况进行了研究，并通过实际案例分析了如何确定热回收空调系统风机的型号。本文的研究可为热回收空调系统在空调行业的推广和应用提供参考。
3、选型
将全热换热器与空调器进行简单的串联是热回收空调系统当前较为普遍的应用形式，该空调系统通常有全热换热器单独运行、空调器单独运行、全热换热器与空调器联合运行三种运行模式。通过在全热换热器出风口、空调器进风口、回风口安装阀门，在热回收空调系统工作时，分别调节这三个阀门就能对全热换热器与空调器的联用模式进行切换，以达到不同的工作目的。当全热换热器单独运行时，其风机运行工况如图1所示，实测与分析表明，中央空调风机普遍存在选型偏大的问题，相对于设计风量，风机额定工况风量平均增幅为９．１４％；相对于风机合理全压，额定工况全压平均增幅为９３．８８％。显然，额定工况风量与合理风量之间的偏离幅度较小，额定工况全压相对于合理全压的偏大程度严重。可见，由于系统水力计算不够准确或风机全压富余量过多，使得全压偏大，是风机选型严重偏大的主要原因。风机选型严重偏大的结果，是风机运行工况会严重偏离合理工况，风机实际风量普遍严重偏大。与设计风量相比，风机实测风量平均增幅为２３．４７％。运行风量偏大使得风机能耗增加，若合理选型，风机能耗平均可减少５３．５９％。如果以节流的方式使系统实现设计流量，则相对于当前工况，风机能耗平均可以减少７．４％。其中F1为全热换热器送风风机的特性曲线，G1全热换热器自身阻力和连接管道的管道阻力曲线，M1点为全热换热器送风风机的实际工况点。在近４００亿平方米的既有建筑中，超过９５％的建筑为高能耗建筑；每年新建的近２０亿平方米的城乡房屋中，有８０％以上为高能耗建筑。按现有建设速度，建筑能耗占社会总能耗的比例将从现在的２７．６％上升到３３％以上。在这些建筑中，特别是用于商业、服务行业的公共建筑，由于使用功能和服务对象的不同，大多采用中央空调来保证室内环境的要求，在整个建筑总能耗中，中央空调系统能耗约占４０￣６０％ｔ２１。按上海和重庆的相关统计，中央空调的用电量分别占全市总用电量的２３％和３１．１％。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆因此中央空调系统的能耗偏高成为建筑节能的重要阻碍。由图可知，此模式下风机的运行状况良好。当空调器单独运行时，其空调器送风风机运行工况如图2所示，其中F2为空调器送风风机的特性曲线，G2为包括空调机蒸发器空气侧的阻力以及连接管道的管道阻力曲线，M2点为空调器送风风机的实际工况点。由图可知，该模式下风机的运行状况良好。当全热换热器与空调器联合运行时，风机的运行工况，其中F1为全热换热器送风风机的特性曲线，F2为空调器送风风机的特性曲线，F′为串联后风机的综合特性曲线。因管路布置的原因可能有三种不同的管道阻力曲线a、b和c，分别与风机综合特性曲线F′相交于工作点Ma、Mb和Mc。由图可知，在工作点Mb时，其风量和压力与风机F1单独工作时相同，风机F2处于空转状态。在工作点Mc时，其风量和压力反而比风机F1单独工作时要小，此时风机F2只起到增加阻力和节流的作用，其操作上可靠性很差。因此，在简单串联时要着重于管道的布置情况，以避免风机在运行效果较差的工况点运行。在简单串联情况下，全热换热器与空调器在联合运行时风机在操作上可靠性较差，这一点在管道阻力曲线越平缓时越明显。针对这种情况，本文通过合理布置管道，并采用一台风机F来代替全热换热器风机F1与空调器风机F2工作（如图4所示），此时风机的运行工况如图5所示，其中F为风机的特性曲线，G为管道阻力曲线，M为风机的实际工况点。由图可知，与简单串联相比，风机的性能大大提高。
4、风机选型
采用一台风机F来代替全热换热器风机F1与空调器风机F2工作能够大幅度提高热回收空调系统风机的工作性能。在只采用一台风机运行时，为保证空调效果，该台风机F所提供的风量不能减小，所提供的压头也要能克服全热换热器、空调器及其连接管道的阻力之和。因此风机的选型变得尤为重要。本节以北京地区某家庭安装的热回收空调系统为例，设计风量为500m3/h。管道长5m，采用断面尺寸为250mm×160mm的胶合板标准矩形风管。全热换热器进气侧的阻力为：ΔPe，q=1978.95Q1.998，送风风机F1的选型参数为：Q1=525m3/h，P1=110Pa；空调器蒸发器空气侧的阻力为：ΔPe，ev=2003.878Q1.7，空调器风机F2的选型参数为：Q2=525m3/h，P2=140Pa。为使计算简便，首先作如下假设：假定管道只有一个送风口；风机及设备所占的管道长度忽略不计；除送风口外，其他部件处的面积均假设为管道面积。已知胶合板标准矩形风管管道摩阻系数λ＝0.06，管道的实际面积Ag=0.04m2。管道送风口面积Ao=0.07m2。夏季北京地区的空气密度值为1.136kg/m3。管道送风口局部阻力系数取1.0，进风口局部阻力系数取0.9，阀门及其它局部阻力系数之和取1。由于风机在民用空调系统中工作，考虑到噪声要求，风机F可选用FGD系列方接口低噪声管道风机，FGD-INo.40-20M风机满足要求。根据式可做出管道特性曲线，得到风机实际运行曲线，如图6所示（由于篇幅所限，只列出两台设备联用时的风机选型结果图）。联用后，风机F的工作参数（即M点坐标）为：Q=518.50m3/h，P=171.83Pa全热换热器和空调器作为两个独立的产品，将两者进行简单串联使用时，应注意合理布置管道，以避免风机在操作性很差的工况点运行；当全热换热器与空调器联合运行时，应该采用一台风机取代全热换热器和空调器的两台风机，使其运行效率最大，同时满足全热换热器及空调机的性能要求；在采用一台风机取代两台风机工作时，应选择合理的风机型号，在选择该台风机时应遵循的原则为：风量保持不变，风压为原来两台风机风压之和的0.5～1倍，如果风机实际工作环境与标准条件不一样，还应进行性能参数换算。
5、结束语
空调运行的过程中和全热换热器有着良好的铁通作用，但是是独立进行的，实际工作的过程中必须要做好相应的管道布置工作才能够确保风机能够良好运行，对电机进行具体选型的过程中也需要根据实际需求，进行科学的选型。
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论文作者:闫晓伟
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/18
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