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楼主: nanjingpingri

中央空调水系统为何设计7℃-12℃供回水温度?都是洋首是瞻的谬误

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发表于 2017-3-6 10:29:53 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhuangzhou 于 2017-3-6 11:52 编辑

闲话少说,言归正传,352楼提到工程师设计主机却不会计算到底所设计机组的蒸发、冷凝温度在设计工况是多少,更甭说是在其他工况了。于是就需要大量的测试大数据来验证设计的性能。结果设计出来的产品还不如Peter Foley在大棚里或我在工地的寮房里设计出来的可靠。

看起来不可思议的事情往往却是再真实和简单不过的。因为昂贵的焓差实验室有许多新产品排着队准备测试,而且拉工况的电费也不便宜,所以在焓差实验室里对一台机组做大量的测试是不可能的。Peter在大棚里用蒸发器来制造冬天的工况来测试热泵机组就没有这些局限了。

不动脑筋的工程师们普遍会认为实验必须在实验室里做,他们没有想过,在实际运行时,老天爷会给你提供实验室的工况吗?何况如果有理论计算为基础,结合理论计算,任何实验数据都可以归纳,都可以从零星的数据总结成一个有关联的数据体系。理论就像一个网,可以把零星的数据一网打尽。

利用三大件平衡图,就能决定主机在任意工况下的蒸发和冷凝温度,于是就能推算出其他的性能。

与设计主机一样,当我们设计一个标准末端机组如风机盘管,我们是否知道它在实际运行时的室内空气状态呢?
发表于 2017-3-6 21:12:52 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhuangzhou 于 2017-3-6 21:19 编辑

取一个FP85风机盘管为例,当我设计了这一个风量=845cmh,冷量的5kW的风机盘管,上述问题可以具体到,到底热在满负荷运行时,室内的干球温度和相对湿度是多少呢?

首先,热负荷=5/1.2=4.167kW,潜热比=0.25时,这个机组运行到平衡状态时,室内的温度和相对湿度是多少?当设计了这个管的风量、表冷器长宽厚度和铝箔片距等,

这个数据就已经被决定了。这是这个风机盘管机组的物理性质。

有了这个认识,我就可以估一个室内(或回风)温湿度,然后计算这个风机盘管循环运行直到回风温湿度和送风点加上室内热湿负荷的状态相等为止。我于是可得第1楼的表一:
25.PNG

第9行是我要找的数据。它不但告诉我917大温差FP85风机盘管在满负荷运行时的干球温度和相对湿度,还显示进水温度。进水温度不是9℃,而是10.9℃!

做工程的都知道,即使是满负荷运行,常规7-12℃机组进水温度并非7℃,而是接近8℃。在部分负荷时,水温甚至上升到9℃或更高,这个进水温度可以如此计算出来。

712机组温差5℃,917机组温差8℃,两者都是回水控制,所以后者的水温增加更多。


发表于 2017-3-7 09:17:40 | 显示全部楼层
zhuangzhou 发表于 2017-3-6 21:12
取一个FP85风机盘管为例,当我设计了这一个风量=845cmh,冷量的5kW的风机盘管,上述问题可以具体到,到底热 ...

以前遇到这样的问题,发现主机正常运行时控回水温度12度时,出水温度的确不是7度,当时觉得奇怪。这样来看,末端设计大20%,供水温度提升也不影响使用效果,反而使主机能效提升3%以上
发表于 2017-3-7 10:08:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhuangzhou 于 2017-3-7 10:10 编辑

还不能这样理解,如果末端不选大20%,同时按照常规选主机与末端冷量一样,则末端在满负荷状态运行下时,室内平衡相对湿度是干湿球27/19.5℃!

应该说,按照常规的做法,在合肥所实验室按照120%超负荷运行时,供水温度是7℃,而在正常满负荷状态运行时,供水温度是7.88℃。工程公司肯定有这种经验,

只是可能不知道如何计算而已。
发表于 2017-3-7 16:07:27 | 显示全部楼层
zhuangzhou 发表于 2017-3-6 21:12
取一个FP85风机盘管为例,当我设计了这一个风量=845cmh,冷量的5kW的风机盘管,上述问题可以具体到,到底热 ...

继续422楼的讨论,上述计算不但求得712和917机组在满负荷下正常运行的供水温度和室内平衡空气状态,还发现一个有趣的物理现象,那就是不论是提高回水温度或变化水流量,只要不远离舒适性范围,室内平衡相对湿度保持不变或守恒。

这个相对湿度守恒定律是可以证明的,我们不在这里证明,但是我们可以提供一个有趣的平衡状态点,那就是合肥所在实验室里面测试的设计标况平衡点。
f3.PNG
发表于 2017-3-7 16:42:36 | 显示全部楼层
上述为风量和冷量都比FP85大一倍多的分机盘管,但是由于是属于同一系列的标准产品,设计概念都一样,所以一些物理性质都十分接近,包括我们前面强调的室内平衡相对湿度。合肥所测试的送风干湿球温度13.37/13.03℃,焓湿值为36.7kJ/kg和9.188g/kg。加上室内热湿负荷的焓湿差Δi=14.7kj/kg和Δd=1.47g/kg,得平衡点焓湿值为51.4kJ/kg和10.658g/kg。干球温度=24.04,相对湿度=57.2%。与422楼图表的计算数值一致。
发表于 2017-3-8 07:59:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 zhuangzhou 于 2017-3-8 08:25 编辑

简单地说,合肥所所测的是9-17供回水风机盘管的平衡或稳态运行状态。要完成这个测试,合肥所必须调设备拉工况,经过几番周折才能测出一组数据来。所以合肥所是按测试点或性能来收费的。

我们的做法是用选型软件和含湿图运算机组的平衡运行状态点。以前需要纸和笔,现在只需要在计算机上操作即可。一个平衡或稳态运行状态点需要20-30分钟计算,把机组运到合肥所的合肥的时间段,就能算出各种运行工况下的平衡点,如422楼的图表。

于是对我们来说合肥所的测试只是为了验证我们计算的准确性和满足客户心理需求而已。从1992年Peter Foley 计算约克30冷吨风冷冷水机组YCVA30,演变到计算水温漂移和大新风量系统设计的性能保证,以及稳态运行或平衡点的计算。计算和测试数据是十分吻合的,不会超过5%的偏差。425楼测试和计算数据的吻合只是一个通例而已。

其实道理是简单明了的,所有稍微规范的制造厂家的产品都是使用经过标定的选型软件来设计的。只是他们不会使用软件做进一步的计算而已。既然他们的设计不超过5%的偏差,我们经过更详尽的计算的,只能更精准而不可能偏差更大。

最低级的制造是依样画冬瓜,照搬。然后是依样画葫芦,机械式地使用选型软件设计产品,照抄,然后在实验室内测试一两个工况了事。认真一点或会搞宣传的则测试些现场运行的数据就吹嘘为大数据了……其实基本上都是现场故障反馈了再改,然后是久病成医。这是经验谈……

Peter Foley是我接触到的第一个做理论计算的工程师,虽然只是单一的主机而已。我这几年的做法就是拓展peter foley的思路。其实这就是我年轻时候热衷的理论物理学的思路。

发表于 2017-3-8 10:55:15 | 显示全部楼层
好文,非常专业。诚如斯言,节能降耗在系统上将大有可为!
发表于 2017-3-8 14:45:33 | 显示全部楼层
从约克到麦克维尔和打过交道的三菱电机以及大金空调的工程师,通建设数学过模型来设计产品而实验作为验证理论计算的工具,同时大量做非实验室工况的大量运行的工程师,Peter Foley 是绝无仅有的一位。其它的工程师都是套公式的。什么叫做套公式呢?就是按照上司所教的一代代相传的套路,末端机组选表冷器;主机则先选压缩机,然后再选蒸发器和冷凝器匹配。核实冷凝器排热量=蒸发器冷量+压缩机功率,然后制作样机排队到焓差实验室去做实验。顶多再测个标准恶劣工况,就功德圆满了。

然后大品牌就做小批量运行,对小品牌很可能就是新技术新产品的诞生。再下来就是等待现场故障反馈,或久病成医,或放弃这个产品。下面是我的一些亲身经历:
发表于 2017-3-8 14:47:26 | 显示全部楼层
zhuangzhou 发表于 2017-2-20 14:00
这回我刻意取水温高而且温差大,水流量小的9-17℃供回水中温大温差机组而且再加上15%的新风。按照设计院常 ...

在304至312楼中,庄总使用9-17℃中温大温差机组来计算有15%的新风并且取室内干球25℃,相对湿度55%,经过10次循环之后的平衡点 N10点的干球24.78℃,相对湿度58.1%,这时,供水温度=10.87℃。系统既没有再热,也没有不舒适的干燥空气状态。如果选用7-15℃大温差机组按照同样的工况来设计,结果跟9-17℃中温大温差机组的区别是什么呢?
    下面我取7-15℃供回水中温大温差机组,15%的新风,取室内25℃,相对湿度55%。按照设计院常规做法,处理到室内工况点的等焓曲线上,按照回水控制,模拟末端机组运行的整个过程。
直接取常规新风处理后的K点干球19.2℃,相对湿度95%,不再做计算。
取7-15中温大温差FP85风机盘管,按照常规选型,选额定冷量为热负荷的120%。倒推,既然FP85风盘的额定冷量是4.88kW,所以热负荷=4.88/120%=4.067kW。
风量=845m³/h=0.282kg/s。∴热负荷的焓差Δi=4.067/0.282=14.42kJ/kg。
热湿比10000或潜热比0.25,∴湿负荷的湿差Δd=14.42*0.25/2.5=1.442g/kg。
取水的汽化潜热为2.5kJ/g

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