深度解析┃為什么中央空調(diào)選擇供回水溫度7℃-12℃？
發(fā)布時間：2019/8/9 16:42:39 來源： 作者： 瀏覽：9133次
中央空調(diào)為何選擇供回水溫度7℃-12℃？業(yè)界普遍的答案是：“水溫高了除濕不能保證”。百度搜索的******答案是一篇提名“為什么中央空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計供回水溫度7℃-12℃？”的文章。作者雖然不詳，但是文章轉(zhuǎn)載不計其數(shù)，所以我判斷為主流思路。我查閱了百度文庫、豆丁網(wǎng)、360doc、搜狐公眾平臺、新浪博客等媒體平臺……文中列舉四點(diǎn)論證：
（1）從制冷機(jī)組出發(fā)；
（2）從熱舒適和健康出發(fā)；
（3）從濕度控制的保障出發(fā)；
（4）12度回水的原因。
我的觀點(diǎn)不同而且極其簡單，那就是美國人不了解除濕機(jī)制，所以設(shè)計7℃ -12℃供回水，而中國人選擇這么做是因?yàn)檠笫资钦啊?/p>
上述文章的論證（2）：從舒適與健康出發(fā)，室內(nèi)干球溫度25℃，相對濕度60%，則露點(diǎn)溫度16.6℃?？紤]5℃?zhèn)鳠釡夭钆c5℃介質(zhì)傳輸溫差，實(shí)現(xiàn)16.6℃露點(diǎn)溫度，需要6.6℃的冷源溫度（見下圖）。
上述文章的論證（3）：濕度控制的關(guān)鍵在于保障足夠低的供水溫度，按夏季設(shè)計溫度24℃，相對濕度50%分析，則空氣需要冷卻到12.5℃（露點(diǎn)溫度12.9℃）才能滿足相對濕度要求（見圖2）。
謬誤一：論證2（圖1）和論證3（圖2）是相互矛盾的，如果按論證1所說，必須有5℃?zhèn)鳠釡夭睿▓D1），則論證3（圖2）無法成立！因?yàn)閳D2的傳熱溫差只有0.5℃。
事實(shí)上，利用選型軟件數(shù)字模擬常規(guī)三排7℃-12℃供回水風(fēng)機(jī)盤管以及模擬它在不同進(jìn)風(fēng)狀態(tài)下的運(yùn)行情況，可得以下數(shù)據(jù)：
對應(yīng)論證3（圖2）：按照常規(guī)選型末端機(jī)組額定冷量為室內(nèi)負(fù)荷的120%以及濕負(fù)荷為熱負(fù)荷的25%計算，如果回水溫度控制在12℃，則室內(nèi)平衡干球溫度=25.1℃，相對濕度=52.1%，此時進(jìn)水溫度=7.9℃（見表1），室內(nèi)溫度無法降溫到24℃。
如果把進(jìn)水溫度降到7℃，則室內(nèi)平衡干球溫度=24.3℃，相對濕度=52.2%，仍然無法降溫到24℃。
如果要降溫到24℃，進(jìn)水溫度必須下降到6.63℃，這時出水溫度=10.78℃，送風(fēng)干球溫度=13.35℃（高于露點(diǎn)溫度12.9℃），濕球溫度=12.11℃，相對濕度=86.9%。注意送風(fēng)相對濕度比設(shè)計院慣用的相對濕度95%差了8.1%，這是使用常規(guī)風(fēng)機(jī)盤管的空調(diào)房室內(nèi)空氣過于干燥的原因。
為何送風(fēng)溫度高于露點(diǎn)溫度（12.9℃）盤管尚能除濕呢？那是因?yàn)橄鄬τ谖⑿〉目諝夥肿觼碚f，鋁箔之間約2mm的空隙是比十萬八千里還大的距離！所以在兩片鋁箔之間的空氣分子的溫度是分層的。靠近鋁箔的溫度低于露點(diǎn)溫度（12.9℃），但是離鋁箔遠(yuǎn)的空氣分子溫度是比送風(fēng)溫度（13.35 ℃）還高的，而送風(fēng)溫度是所有鋁箔之間的空氣分子的混合溫度。
謬誤二：論證（2）和（3）都以橫流表冷器設(shè)計為討論的前提，如果表冷器設(shè)計是逆流的，那么所有討論都是不成立的（見圖3）。
事實(shí)上，所有空氣處理機(jī)組的表冷器設(shè)計都是逆流的。為了方便制造起見，常規(guī)三排風(fēng)機(jī)盤管表冷器確實(shí)設(shè)計為橫流，但是也存在做逆流設(shè)計的風(fēng)機(jī)盤管表冷器，干盤管就是典型的例子。
如果表冷器是逆流設(shè)計，論證3（圖2）中例子的最低傳熱溫差是5.5oC而不是0.5oC。哪怕我把供水溫度提高到9oC，同時夸張地把水溫差提高到8oC，也就是把末端供回水溫度設(shè)計在9-17℃，水和空氣的最低傳熱溫差仍然有3.5度呢？
謬誤三：論證3認(rèn)為濕度控制的關(guān)鍵在于保障足夠低的冷凍水供水溫度，這是空調(diào)界多年錯誤的揣測！決定末端機(jī)組室內(nèi)平衡相對濕度的直接參數(shù)是室內(nèi)熱濕負(fù)荷，風(fēng)量和送風(fēng)相對濕度，僅此而已。水溫影響室內(nèi)平衡空氣狀態(tài)點(diǎn)的含濕量，但是并不影響其相對濕度，原因是當(dāng)水溫升高時，干球溫度隨著含濕量升高，相互抵消了相對濕度的遞增。表1清楚顯示這個現(xiàn)象，我們稱之為等相對濕度定律。這是我在南京321科技領(lǐng)軍人才計劃下，閉門造車四年，在除濕機(jī)制研究上的突破（見sana.cn），由衷感激南京市和高淳區(qū)的支持。
舒適性空調(diào)控制的是主機(jī)回水溫度，利用選型軟件數(shù)字模擬風(fēng)機(jī)盤管在熱負(fù)荷=額定冷量/1.2和濕負(fù)荷=0.25*熱負(fù)荷的環(huán)境下的運(yùn)行狀態(tài)，可得表1的數(shù)據(jù)。第一條黑色虛線以上的是常規(guī)7-12℃供回水三排風(fēng)機(jī)盤管，虛線以下的是9-17℃中溫大溫差風(fēng)機(jī)盤管。特別突出的是不論是提高回水溫度1℃或是缺水運(yùn)行，室內(nèi)平衡點(diǎn)相對濕度依然守恒。
謬誤四：7-12℃供回水是既耗能又不舒適的設(shè)計！ 5℃-13℃大溫差末端機(jī)組當(dāng)然更不合理，這都是因?yàn)椴涣私獬凉駲C(jī)制而惹的禍。因?yàn)椴涣私獬凉駲C(jī)制就揣測供水溫度必須設(shè)計在5℃-7℃之間才能保證室內(nèi)平衡相對濕度不會失控，結(jié)果是平白地浪費(fèi)能耗10%以上，而且在北方干燥地區(qū)，風(fēng)機(jī)盤管在中低檔風(fēng)速下運(yùn)行時，讓皮膚在空調(diào)房內(nèi)活受罪，直膨機(jī)內(nèi)機(jī)亦然。空氣處理機(jī)組因?yàn)樗惋L(fēng)相對濕度靠近設(shè)計院所設(shè)計的95%，所以濕潤得多。
如果把供回水溫度設(shè)計在9℃-17℃，不但送風(fēng)相對濕度靠近設(shè)計院所設(shè)計的95%，而且水泵節(jié)能，主機(jī)節(jié)能，末端也因?yàn)椴恢圃於嘤嗟睦淠暙I(xiàn)主機(jī)的節(jié)能。綜合效果是系統(tǒng)或機(jī)房COP節(jié)能10%以上。
選型軟件顯示，7℃-12℃風(fēng)機(jī)盤管設(shè)計送風(fēng)相對濕度=86.9%，比設(shè)計院所設(shè)計的95%送風(fēng)相對濕度整整低了8.1%。表1顯示當(dāng)濕負(fù)荷為熱負(fù)荷的20%時（北方地區(qū)），常規(guī)7-12℃風(fēng)機(jī)盤管室內(nèi)平衡點(diǎn)干球溫度=25.04℃，相對濕度=48.3%。這明顯是太干了。這還是高檔風(fēng)速狀態(tài)下運(yùn)行的，在中檔風(fēng)速下運(yùn)行，室內(nèi)相對濕度就只有44%而已，自然就感覺皮膚干燥了。
香格里拉酒店顯然是比較操心的，所以把室內(nèi)相對濕度設(shè)計在60%。以下是福州香格里拉酒店實(shí)測的運(yùn)行數(shù)據(jù)：客房空氣溫度23℃，相對濕度=63%；會議室溫度22℃，相對濕度=62%；餐廳溫度23℃，相對濕度=75%。
香格里拉酒店可以通過回風(fēng)和新風(fēng)的混合，甚至其它加濕除濕手段，把室內(nèi)相對濕度控制在60%左右，但是一般場合的應(yīng)用基本上是把新風(fēng)處理到室內(nèi)等焓線上再和回風(fēng)混合而已，更多是不開新風(fēng)，甚至是沒有新風(fēng)的。無論如何，合理的設(shè)計應(yīng)該是把風(fēng)機(jī)盤管的送風(fēng)相對濕度設(shè)計在95%，與設(shè)計院設(shè)計空氣處理的送風(fēng)要求統(tǒng)一，簡而言之應(yīng)該比常規(guī)7℃-12℃供回水風(fēng)機(jī)盤管的相對濕度高8%左右。
參考喜來登和香格里拉酒店的設(shè)計，我們把中溫大溫差機(jī)組的室內(nèi)相對濕度設(shè)計在57.3%，即在兩者之間。
謬誤五：洋首是瞻的謬誤。為什么中央空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計7℃-12℃供回水溫度？因?yàn)閲覙?biāo)準(zhǔn)是這么定的。為什么國家標(biāo)準(zhǔn)是這么定的呢？慚愧得很，十多年前我參與制定風(fēng)機(jī)盤管國家標(biāo)準(zhǔn)時，對除濕機(jī)制狗屁不通！結(jié)果自然就和上述作者一樣擔(dān)心水溫不夠低則不能除濕，于是就乖乖地洋首是瞻，延續(xù)美國人的無知和謬誤……平白每年浪費(fèi)國家能耗10%以上……
比我更荒謬的是iask.com的一篇******兼好評回答：“出水溫度7℃回水溫度12℃是冷水機(jī)組的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行參數(shù)，全世界各大廠家通過無數(shù)的試驗(yàn)總結(jié)出來的最適當(dāng)、最經(jīng)濟(jì)的工況參數(shù)?！边@可樹立為洋首是瞻的經(jīng)典。
我曾和York、McQuay的美國同事打了多年的交道，也曾參與麥克維爾全球空氣處理機(jī)組Vision的開發(fā)工作，我看不到這些大廠家通過無數(shù)試驗(yàn)總結(jié)出來的最適當(dāng)、最經(jīng)濟(jì)的工況參數(shù)，實(shí)驗(yàn)室的用處更多是新產(chǎn)品在標(biāo)準(zhǔn)工況下的設(shè)計性能驗(yàn)證。大多數(shù)美國人和咱們一樣，天下文章一大抄……
在約克和麥克維爾擔(dān)任總經(jīng)理的過程中，我曾多次更改美國人的設(shè)計，開始的時候我的同事都跟我說類似上述好評回答作者所說的話，事實(shí)證明這是莫大的謬誤（見sana.cn>三浪網(wǎng)>從書生到商人第二版）。走不出“全世界各大廠家通過無數(shù)的試驗(yàn)總結(jié)出來的陰影”，當(dāng)美國人熱推水地源熱泵時，我們就跟著推水地源熱泵；美國人熱推溫濕度獨(dú)立處理，我們便跟著吹溫濕度獨(dú)立處理機(jī)組；如此洋首是瞻，中國人的科技如何能走到太陽光下呢？
走不出“全世界各大廠家通過無數(shù)的試驗(yàn)總結(jié)出來的陰影”和忽視同僚們的偏見，當(dāng)年我不可能開發(fā)出造就南京天加空調(diào)和顛覆了美國人空氣處理機(jī)組設(shè)計概念和生產(chǎn)工藝的無框架迷宮空氣處理機(jī)組。今天無框架空氣處理機(jī)組已逐漸取代傳統(tǒng)歐美人的框架設(shè)計，成為主流。無框架空氣處理機(jī)組顧名思義是空調(diào)系統(tǒng)的皮毛，但是除濕機(jī)制則是其核心，我預(yù)言中溫大溫差機(jī)組將取代常規(guī)7℃-12℃供回水末端機(jī)組，成為主流，哪怕我人微言輕，說話傳不遠(yuǎn)。道理十分簡單，誰愿意跟10%的系統(tǒng)節(jié)能過意不去呢？
可以說得出來的道理并非恒常的道理， 可以定義的概念不是恒常的概念。 沒有定義是萬物的本質(zhì)， 然而有定義則是認(rèn)知萬物的母體。 所以要經(jīng)常鉆研理論才能看到它的竅門，卻要經(jīng)常把定義和理論忘掉才能看到大自然的微妙。
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