关于风机盘管的应用问题探讨

庾健文

（珠海华发城市运营投资控股有限公司，广东 珠海 519000）

0 引言

风机盘管是一种空气处理设备，利用冷水/热水对空气进行热湿处理，处理后的空气送入房间内，使房间内的温湿度达到舒适度要求。风机盘管现已广泛应用于各种类型的项目当中，2018年国内规模以上企业的风机盘管生产量已达412.6万台[1]。风机盘管的构成主要包含风机、盘管、电机和凝结水盘等。从结构形式上则可分为卧式、立式、卡式和壁挂式，安装形式分为明装和暗装。典型的卧式暗装风机盘管如图1所示。为保证设备的合理、高效使用，需要从设计、项目实施、运行维护等各个阶段进行充分探讨。

图1 卧式暗装风机盘管

1 设计选型

风机盘管的选型主要依据为室内人员的舒适度要求、房间热湿负荷、新风负荷以及设备机组热湿处理性能。当设备热湿处理能力与负荷需求匹配时，房间的温度可维持在设计状态点，即“设备热湿处理量=房间内热湿负荷+新风带入房间的热湿负荷”。

新风送风状态点（图2）的选取将会影响室内的热湿负荷特性，从而影响风机盘管的选型，新风处理有以下4种典型方案[2-3]。

图2 新风送风状态点

（1）新风的送风状态处理至室内设计温度下的新风机组机器露点[4]（相对湿度95%）L1。

（2）新风的送风状态处理至室内空气设计焓值下的新风机组机器露点（相对湿度95%）L2。

（3）新风的送风状态处理至室内空气设计含湿量下的新风机组机器露点（相对湿度95%）L3。

（4）新风的送风状态处理至小于室内空气含湿量的新风机组机器露点（相对湿度95%）L4。

其中方案（1），新风的焓值比室内焓值要高，所以风机盘管需要额外承担新风带进室内的热负荷、湿负荷；方案（2），新风的焓值与室内相等，但含湿量高于室内空气，风机盘管需要额外承担新风带进室内的湿负荷；方案（3），新风的含湿量与室内空气相等，风机盘管只需承担房间内的全部湿负荷和大部分热负荷；方案（4），新风的含湿量处理至低于室内状态，室内湿负荷由新风承担。

如果简单地按全热来选取风机盘管，由于风机盘管的热湿处理能力以及各个房间的热湿负荷特性不同，可对比考虑新风带入负荷的房间综合热湿比ε与风机盘管的空气热湿处理能力εFC，会产生以下3种结果。

（1）ε＞εFC时，设备需要处理比名义工况更多的湿负荷，更少的热负荷，导致房间变得湿、冷。

（2）ε＞εFC时，设备需要处理比名义工况更多的热负荷，更少的湿负荷，导致房间变得干、热。

（3）ε=εFC时，设备的空气热湿处理能力与房间热湿负荷匹配，房间内温湿度可达到设定值。

所以风机盘管选用时需要校核设备的热湿比线与室内负荷的热湿比线是否匹配。风机盘管的换热盘管通常为2排管或3排管，热湿比为6900～11 000 kJ/kg，而新风机组的换热盘管则有4排管、6排管、8排管，4排管的新风机组热湿比约为4600 kJ/kg，6排管的新风机组热湿比约为4500 kJ/kg[4]。相较于风机盘管，新风机组的除湿能力更强，新风的方案选用需要综合考虑房间的热湿负荷特性以及设备的热湿处理能力，最终使室内的舒适度达到设定目标。但通过新风对房间热湿负荷特性调整的范围也是有限的，超出范围时则需要考虑放弃风机盘管加新风的方案，改为采用其他除湿能力更强的空调设备。

风机盘管生产商提供的设备参数均为标准工况下所测得，选用时需要根据实际使用工况进行参数修正，包括全热冷量修正、显热冷量修正、热湿比修正[5]。

2 风机盘管的电机及控制

2.1 电容运转单相异步电机风机盘管

普通风机盘管一般采用电容运转单相异步电机电路（图3）。电容运转单相异步电动机的电路由定子绕组（U）、中间绕组（D1、D2）、启动绕组（Z）、电容（C）组成。由于电容运转单相异步电动机定子绕组（U）产生的脉动磁场中轴线固定不变，需要并联一组启动绕组（Z）和电容（C），在启动的时候提供旋转磁场，在正常运转后启动绕组和电容也可提高电动机的功率因素和效率。电容运转单相异步电机的调速采用抽头法，即在定子铁芯上嵌入中间绕组D1和D2，使风机盘管可以进行快、中、慢三档调速。风机盘管的风机和水管上的电动阀由温控器进行调节。两管制风机盘管接管及控制原理如图4所示。

图3 电容运转单相异步电机电路

图4 两管制风机盘管接管及控制原理

从控制方式上来看，风机盘管可分为远程控制和就地控制。远程控制采用联网型风机盘管，纳入BA系统控制；就地控制主要为单台风机盘管的就地控制，也就是一个温控器对应一台风机盘管。

如果风机盘管的型号不一致，不能简单地将多台风机盘管并连接至同一个温控器。因为这样设置相当于将多个线圈并联在一起，当并联线圈匝数不相同且耦合系数较大时，线圈电流会出现暂态的反向情况，并产生电流过冲现象，甚至单个线圈中的电流会远大于电源输出的总电流，导致电机局部绕组温度升高，严重时致使电机局部绕组烧坏，风机盘管停机[6]。当一台风机盘管烧坏后，烧坏绕组与和它并联的绕组形成短路，短时间内会导致并联绕圈烧坏，并联风机盘管也将会停机。部分厂商在产品手册上注有允许两台型号相近的风机盘管并联，但笔者并不建议此种做法。如果风机盘管型号一致时，不排除由于在制造过程中的差异或风阻不一样导致上述烧坏绕组的情况出现。

要想实现就地的集中控制，可将多个风机盘管并联接入配电箱，利用温控器对配电箱的接触器进行控制。或采用联网型风机盘管，局部设置集中控制系统，通过R485通信线将该区域内的所有设备纳入统一的管理和监控。

2.2 直流无刷风机盘管

直流无刷风机由永磁同步电机和控制电路组成，控制电路将交流电整流后变成直流电，再由逆变器转换成频率可调的交流电。

受制于成本原因，直流无刷风机盘管尚未如电容运转单相异步电机风机盘管一样大规模使用。但无刷直流电机具有有刷直流电机相似的机械特性和线型转矩，控制性能好、调速范围宽、起动转矩大、低速性能好、运行平稳。而且无刷直流电机的励磁来源于永磁体，所以不像异步电机那样需要从电网吸取励磁电流。由于转子中无交变磁通，其转子上既无铜损又无铁损，所以效率比同容量异步电机高10%左右[7]。直流无刷电机的调速通过脉冲宽度调制来控制，实现了无级调速，而且具有较大的调速范围，调速精度也大幅提高。

3 项目施工

风机盘管的安装必须严格按照设计图纸以及相关标准执行，主要工作包括风机盘管、风管、水管、管道保温、电气回路等的安装。

安装工程中应注意水系统内的排气问题，避免管道内形成气阻和噪声，系统局部高点应设置放气阀，放气阀设置在吊顶内时还需预留有检修口，出现故障后能够有条件进行检修。

施工过程中若不注意，风机盘管可能会出现冷凝水排水不畅，甚至冷凝水滴落到天花或地面上。产生的原因包括冷凝水坡度不够、连接件渗漏、冷凝水盘保温缺损产生二次凝结水等。

4 运行维护

风机盘管的运行维护工作有日常清理和故障维护两个方面。

正常运行时，空气从回风口进入设备，经过风机，然后由冷/热盘管对空气进行处理，最后由送风口送出，为保证空气质量，回风口处会设置有滤网。风机盘管日常需要定期清理部件包括了回风口滤网、风机叶轮、盘管翅片。

风机盘管的常见故障有制冷制热效果差、运转异响、电机停止运转、滴水漏水，常见的故障检查项目如表1所示。

表1 常见的故障检查项目

无论是暗藏式风机盘管还是天花式风机盘管的日常清理和故障维护，大部分情况下都涉及拆装设备、阀门管道及检查线路等，天花上需留有检修条件，一般的解决方式是在阀门和接线板旁边设置一个检修口，如果是暗装式风机盘管，则需另外设置一个约300 mm宽的门铰式回风口，打开回风口即可对盘管进行拆卸及清理工作。

通常室内装修的设计流程是由室内设计师完成天花方案，报业主审批，审批通过后进行施工图设计，这时候机电设计人员才介入。如果风口和检修口和装修方案不兼容，出于进度要求和沟通成本，加上大部分参与者往往只关注外观，设计人员会首先考虑压缩检修口和回风口尺寸来适应天花，投入使用后，人员将会难以完成清理工作。笔者建议在天花方案设计的时候就要综合考虑风口和检修口，机电设计人员提前介入，可根据装修风口采用异形的艺术风口和检修口，而不是完成方案后才提供机电设计。

5 结语

（1）风机盘管的设计选型需综合考虑室内的热湿负荷和设备机组的热湿处理能力，利用新风机组的除湿能力来弥补风机盘管，如果湿负荷超过了风机盘管+新风机组的处理能力，则需考虑采用其他空调系统。

（2）风机盘管应避免多台设备合用同一个控制面板，必要时，可考虑利用动力配电箱来控制，或者设置一个小的联网系统。

（3）施工时应严格按图执行，管线的排布需给设备留有足够的检修空间，局部高位需设置放气阀，放气阀应放在方便操作的位置。

（4）检修口、回风口的设置需根据设备的维护需求设置，投入使用后风机盘管应定时清理滤网、盘管翅片、叶轮，避免造成室内空气的二次污染。