中國建筑科學(xué)研究院有限公司 王立峰 曹 陽 袁 濤 李 強(qiáng)

0 引言

風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組是目前建筑集中空調(diào)系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的末端設(shè)備。據(jù)統(tǒng)計，2018年全國規(guī)模以上企業(yè)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的產(chǎn)量為412.6萬臺[1]，由此可知，建筑中實際使用的風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的數(shù)量非常大。雖然風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組本身只是一個小型設(shè)備，電耗相對來說也很小，但是考慮到風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組在建筑中的巨大存量，其性能優(yōu)劣對建筑的舒適性及能耗的影響非常大。作為在全國范圍內(nèi)統(tǒng)一使用的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的國家標(biāo)準(zhǔn)對于控制風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的產(chǎn)品性能質(zhì)量發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

GB/T 19232—2019《風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組》[2](下稱2019版標(biāo)準(zhǔn))是在舊版GB/T 19232—2003[3](下稱2003版標(biāo)準(zhǔn))的基礎(chǔ)上修訂而來，該標(biāo)準(zhǔn)已于2019年8月30日發(fā)布，自2020年7月1日起實施，這意味著風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的生產(chǎn)、檢測、使用單位已經(jīng)開始按照新版國標(biāo)開展工作。為了使相關(guān)人員能夠更好地理解和把握標(biāo)準(zhǔn)要求，本文對標(biāo)準(zhǔn)的修訂背景和主要修訂內(nèi)容進(jìn)行解讀，供相關(guān)人員參考。

1 標(biāo)準(zhǔn)修訂背景

2003版標(biāo)準(zhǔn)是風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的第1版國家標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的性能要求及試驗方法進(jìn)行了較為完整和系統(tǒng)的規(guī)定，使風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的生產(chǎn)、檢測、使用有了全國統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實施以來，對我國風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組產(chǎn)品質(zhì)量的快速提升和行業(yè)的健康發(fā)展起到了顯著的促進(jìn)作用。

隨著近些年技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組出現(xiàn)了新的產(chǎn)品形式、新的性能要求，比如適用于溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)的干式風(fēng)機(jī)盤管、適用于空氣源熱泵的低水溫供暖機(jī)組、適用于大空間空調(diào)的高靜壓大風(fēng)量機(jī)組等，這些新形式的風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的性能要求迫切需要在全國范圍內(nèi)形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，而2003版標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)布十多年，已經(jīng)不適應(yīng)生產(chǎn)、市場的要求。

另外，2003版標(biāo)準(zhǔn)中沒有提出能夠反映風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組綜合能效的指標(biāo)。近些年，隨著建筑性能化設(shè)計理念的推廣，迫切需要提出針對風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的能效指標(biāo)及要求，以適應(yīng)建筑性能化設(shè)計的需求。

在這樣的背景下，筆者所在單位會同有關(guān)單位共同開展并完成了《風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組》國標(biāo)的修編工作。

2 主要修訂內(nèi)容

2019版標(biāo)準(zhǔn)在整體內(nèi)容框架上與2003版標(biāo)準(zhǔn)基本相同，基本規(guī)格的性能要求與2003版標(biāo)準(zhǔn)一致，熱工性能試驗方法依然采用焓差法。修訂內(nèi)容主要體現(xiàn)在規(guī)格形式的增加和能效的提升2個方面。下面詳細(xì)介紹主要修訂內(nèi)容。

2.1 擴(kuò)大了風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的風(fēng)量風(fēng)壓范圍

2003版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其適用于風(fēng)量小于2 500 m3/h、出口靜壓小于100 Pa的風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組，按風(fēng)量劃分的基本規(guī)格從FP-34到FP-238共9種，考慮3種出口靜壓(0或12、30、50 Pa)與不同風(fēng)量規(guī)格的組合，2003版標(biāo)準(zhǔn)中風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的基本規(guī)格共有27種，如表1中“◇”所示。

表1 風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組基本規(guī)格

標(biāo)準(zhǔn)修訂前，編制組對風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研，在一些建筑大空間的場合，會采用風(fēng)量超過2 500 m3/h、出口靜壓超過100 Pa的風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組，并已經(jīng)具有一定的市場規(guī)模。因此，標(biāo)準(zhǔn)修訂時，經(jīng)過與編制組中參編企業(yè)的討論，擴(kuò)大了風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的風(fēng)量風(fēng)壓范圍，標(biāo)準(zhǔn)的適用風(fēng)量風(fēng)壓范圍由原來的小于2 500 m3/h、100 Pa，調(diào)整為不大于3 400 m3/h、120 Pa。另外，參編企業(yè)反映2003版標(biāo)準(zhǔn)中FP-102、FP-136之間風(fēng)量跨度太大，其中間風(fēng)量的機(jī)組也有較大需求，建議增加基本風(fēng)量規(guī)格FP-119。所以，標(biāo)準(zhǔn)修訂時對風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的基本規(guī)格進(jìn)行了相應(yīng)的擴(kuò)展，在原有27種基本規(guī)格的基礎(chǔ)上，增加了FP-119、FP-272、FP-306、FP-340及出口靜壓120 Pa的機(jī)組共25種基本規(guī)格，如表1中“◆”所示。目前新標(biāo)準(zhǔn)中風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的基本規(guī)格共有52種，基本可以涵蓋目前市場上所有風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的風(fēng)量風(fēng)壓需求。

需要指出的是，實際應(yīng)用中，大部分小風(fēng)量機(jī)組不需要120 Pa這么高的出口靜壓，但在某些特殊場合還是會用到小風(fēng)量、高靜壓的機(jī)組。為了保證標(biāo)準(zhǔn)的全面性，使標(biāo)準(zhǔn)盡可能涵蓋市場上應(yīng)用的所有機(jī)型，本次標(biāo)準(zhǔn)修訂將小風(fēng)量、120 Pa高靜壓機(jī)組列為基本規(guī)格，同時也對其性能提出了相應(yīng)的要求。

2.2 增加了對風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組能效的規(guī)定

2003版標(biāo)準(zhǔn)對風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的供冷量、供熱量、輸入功率、水阻力等指標(biāo)分別進(jìn)行了規(guī)定，但并沒有提出能夠反映風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組綜合能效的指標(biāo)。隨著建筑性能化設(shè)計理念的推廣，目前國家和地方的建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)[4-5]都將單位風(fēng)量耗功率和耗電輸冷、輸熱比作為約束性指標(biāo)。風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的風(fēng)側(cè)涉及了單位風(fēng)量耗功率、供冷量和供熱量指標(biāo)；水側(cè)由于存在換熱盤管阻力，影響著系統(tǒng)的耗電輸冷比和輸熱比。為適應(yīng)建筑性能化設(shè)計的需求，需要提出風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組能效的表達(dá)方式和指標(biāo)。

本次標(biāo)準(zhǔn)修訂時，根據(jù)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組能效的影響因素，增加了2個新的能效性能參數(shù)，分別是機(jī)組供冷能效系數(shù)FCEER和機(jī)組供暖能效系數(shù)FCCOP，用來評價機(jī)組的綜合能效水平。機(jī)組供冷能效系數(shù)FCEER指的是機(jī)組額定供冷量與相應(yīng)試驗工況下機(jī)組實測電功率和水側(cè)實測水阻力折算電功率之和的比值；機(jī)組供暖能效系數(shù)FCCOP指的是機(jī)組額定供熱量與相應(yīng)試驗工況下機(jī)組實測電功率和水側(cè)實測水阻力折算電功率之和的比值。FCEER和FCCOP的計算如下：

(1)

(2)

式(1)、(2)中QL為供冷量，W；NL為供冷模式下的輸入功率，W；NZL為供冷模式下水阻力折算的輸入功率，W；ΔpL為供冷模式下的水阻力，Pa；lL為供冷模式下的水流量，m3/s；η為水泵效率，取0.75。

(3)

(4)

式(3)、(4)中QH為供熱量，W；NH為供暖模式下的輸入功率，W；NZH為供暖模式下水阻力折算的輸入功率，W；ΔpH為供暖模式下的水阻力，Pa；lH為供暖模式下的水流量，m3/s。

計算水阻力折算的輸入功率時，水泵效率統(tǒng)一按照0.75進(jìn)行計算，這個值是參考了國標(biāo)GB 19762—2007《清水離心泵能效限定值及節(jié)能評價值》[6]而確定的。

2019版標(biāo)準(zhǔn)也給出了各種規(guī)格風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的能效系數(shù)限值，這些限值是根據(jù)供冷量、供熱量、輸入功率、水阻力等參數(shù)的額定值按上述公式計算得到的。有了能效系數(shù)限值，不僅可以提高風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的能效水平，也為建筑性能化設(shè)計提供了必要的參照。

2.3 增加了單供暖機(jī)組、四管制機(jī)組及低水溫供暖工況的要求

隨著空氣源熱泵在煤改電工程中的應(yīng)用，單供暖風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組及水溫40～50 ℃的低水溫供暖風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的應(yīng)用也越來越多，但2003版標(biāo)準(zhǔn)中并未涉及對單供暖機(jī)組和低水溫供暖機(jī)組的要求；在2003版標(biāo)準(zhǔn)中，雖然在分類中提出單盤管機(jī)組和雙盤管機(jī)組(也就是兩管制機(jī)組和四管制機(jī)組)的分類，但標(biāo)準(zhǔn)中并沒有給出對四管制機(jī)組供暖工況的要求。所以本次標(biāo)準(zhǔn)修訂增加了單供暖機(jī)組、四管制機(jī)組及低水溫供暖工況的要求。

2019版標(biāo)準(zhǔn)供暖工況水側(cè)試驗參數(shù)如表2所示。對于兩管制機(jī)組，在保留原有60 ℃供水溫度供暖工況的基礎(chǔ)上，增加了45 ℃供水溫度的供暖工況，供水量與供冷工況相同；對于四管制機(jī)組和單供暖機(jī)組，供水溫度分別按60、45 ℃，供水量則分別按10、5 ℃的供回水溫差得出。因供暖工況有2種供水溫度，為明確機(jī)組供熱量所對應(yīng)的供水溫度，2019版標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，機(jī)組銘牌上展示的供熱量需注明供水溫度是60℃還是45 ℃。

表2 2019版標(biāo)準(zhǔn)供暖工況水側(cè)試驗參數(shù)

2.4 增加了對干式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的要求

在溫濕度獨立控制空調(diào)系統(tǒng)中，干式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組有較多應(yīng)用，因此本次標(biāo)準(zhǔn)修訂加入了對干式風(fēng)盤機(jī)組的要求。

干式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的試驗工況參數(shù)如表3所示。干式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的額定供冷工況是不會凝露的干工況；供暖工況也是采用60、45 ℃ 2種供水溫度。雖然干式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組主要應(yīng)用在干工況條件下，但在其啟動運行初期，或在運行的過程中室內(nèi)濕度突然增大等情況下，機(jī)組還是有可能會結(jié)露的，因此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定干式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組依然要配置凝結(jié)水盤；同時，為了檢驗發(fā)生凝露時是否有凝露水外滴，標(biāo)準(zhǔn)對干式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的凝露試驗進(jìn)行了規(guī)定，凝露試驗工況溫度參數(shù)參照15 ℃/18 ℃的供/回水溫度。

表3 干式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組試驗工況參數(shù)

2.5 交流電動機(jī)機(jī)組輸入功率額定值下調(diào)3%并增加了對永磁同步電動機(jī)機(jī)組的要求

本次標(biāo)準(zhǔn)修訂，根據(jù)電動機(jī)的類型，將風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組分為常規(guī)交流電動機(jī)機(jī)組和永磁同步電動機(jī)(無刷直流電動機(jī))機(jī)組。對于常規(guī)交流電動機(jī)機(jī)組，根據(jù)工業(yè)和信息化部《工業(yè)節(jié)能“十二五”規(guī)劃》[7]，到2015年，電動機(jī)系統(tǒng)節(jié)電率比2010年提高2%～3%，因此本次修訂的交流電動機(jī)機(jī)組輸入功率額定值比2003版標(biāo)準(zhǔn)減小了3%，這也是大部分企業(yè)可以達(dá)到的水平。對于永磁同步電動機(jī)機(jī)組，其輸入功率額定值按交流電動機(jī)機(jī)組輸入功率額定值的60%或按標(biāo)準(zhǔn)參編企業(yè)提供的檢測數(shù)據(jù)確定。

永磁同步電動機(jī)機(jī)組雖然節(jié)能量較高，但受制于經(jīng)濟(jì)性因素，尚未大規(guī)模推廣，目前國內(nèi)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的主流依然是交流電動機(jī)機(jī)組，所以本次標(biāo)準(zhǔn)修訂對2種電動機(jī)類型的機(jī)組分別進(jìn)行了規(guī)定，既考慮了產(chǎn)品市場現(xiàn)狀，又能促進(jìn)新技術(shù)的發(fā)展。

2.6 風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的噪聲測試

2003版標(biāo)準(zhǔn)中無論對低靜壓機(jī)組還是高靜壓機(jī)組，噪聲測試都是按照圖1a中的測試方法，即在機(jī)組的回風(fēng)處安裝風(fēng)管，在風(fēng)管進(jìn)風(fēng)處設(shè)置阻尼網(wǎng)以調(diào)節(jié)機(jī)組靜壓，在距機(jī)組出風(fēng)口水平和豎直方向各1 m處設(shè)置噪聲測點，這種方法測試的是風(fēng)口噪聲。在2019版標(biāo)準(zhǔn)中，則按照低靜壓機(jī)組和高靜壓機(jī)組分別給出了噪聲測試方法，如圖1a、b所示。其中低靜壓機(jī)組依然延續(xù)2003版標(biāo)準(zhǔn)的測試方法來測試風(fēng)口噪聲；高靜壓機(jī)組噪聲測試時，其進(jìn)出風(fēng)口均要連接風(fēng)管，且測點設(shè)置在機(jī)組下方，測試的是機(jī)組的輻射噪聲，這種測試方法也更符合高靜壓機(jī)組安裝應(yīng)用的實際情況。

注：1為阻尼網(wǎng)；2為測試風(fēng)管；3為靜壓環(huán)；4為被測試機(jī)組；5為噪聲測點；De為機(jī)組回風(fēng)口當(dāng)量直徑；D′e為機(jī)組出風(fēng)口當(dāng)量直徑。圖1 噪聲測試

3 結(jié)語

產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19232—2019《風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組》修訂的2個關(guān)鍵詞：一個是“擴(kuò)容”，另一個是“能效”。擴(kuò)容，是因為新修訂的標(biāo)準(zhǔn)在原版標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上不僅擴(kuò)大了機(jī)組風(fēng)量風(fēng)壓范圍、增加了基本規(guī)格的數(shù)量，而且增加了對干式風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組、單供暖機(jī)組、永磁同步電動機(jī)機(jī)組等新型風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的要求；能效，就是在本次標(biāo)準(zhǔn)修訂中，為響應(yīng)國家政策，不僅在原版標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上對交流電動機(jī)機(jī)組的輸入功率額定值下調(diào)了3%，而且新增了對更為節(jié)能的永磁同步電動機(jī)機(jī)組的要求，同時為了滿足建筑性能化設(shè)計需求，增加了風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的能效指標(biāo)要求。希望通過這本標(biāo)準(zhǔn)的實施，能夠提高我國風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)行業(yè)的健康發(fā)展，同時也能為我國的建筑節(jié)能事業(yè)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。