房間空調器循環(huán)空氣的焓差值對房間空氣的舒適水平有重要影響，本文從房間空氣舒適性要求等幾個角度對空調器焓差值的取值范圍進行了探討，提出焓差值的極限范圍是6.76~23.82kJ/kg，并將該范圍劃分成3個區(qū)域，討論了相應的3種類型空調器的特點，指出房間空調器的焓差值一般應在12.06~23.82kJ/kg的范圍內。http://kingberchem17.100nets.com.cn/kingber-SonList-357048/
1 引言
房間空調器循環(huán)空氣的焓差值是進風與出風狀態(tài)的焓值之差，其量值等于單位循環(huán)風量的制冷量，有時該指標以其倒數的形式出現，即單位制冷量的循環(huán)風量。在以往較長的時間里，有關的技術標準曾經對≥7000W的單元式空調機單位制冷量的空氣循環(huán)范圍有過明確的規(guī)定，例如ZB J73026-89《單元式空氣調節(jié)機型式和基本參數》要求，單位制冷量的循環(huán)風量應在0.13~0.22m3/（h·W）的范圍內，這是對舒適型空調設備的循環(huán)風量確定規(guī)定的取值范圍。ZB J73026-89目前已經被新的標準所取代，此外，在1997年之后，額定制冷量為＞7000~14000W的單元空調機部分納入了房間空調器標準的管理范圍，有關單元空調機和房間空調器的現行標準都在條文里取消了對單位制冷量的循環(huán)風量或單位循環(huán)風量的制冷量范圍的規(guī)定。目前，在房間空調器設計過程中，循環(huán)風量是作為一個重要的基本參數，但是又沒有受到相關標準、規(guī)范明確制約。本文就合理確定房間空調器焓差值，從房間空氣環(huán)境的舒適性要求、空調器運行穩(wěn)定性要求以及技術經濟性等方面進行了探討。
2 房間空調器的濕度調節(jié)
按GB/T 7725-1996《房間空氣調節(jié)器》的定義，房間空調器是采用空冷式冷凝器、全封閉電動機-壓縮機、制冷量在14000W以下，以創(chuàng)造舒適環(huán)境為目的的家用和類似用途的空調裝置。
GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》對室內空氣質量的考核指標有4個類型19項內容，其中物理性能指標為溫度、濕度、氣流速度和新風量等4項。由于房間空調器相對與其它類型的空調設備而言，具有結構緊湊、價格低廉的特點，其基本的功能是通過對室內溫度的調節(jié)實現對室內空氣質量的控制，至于濕度、氣流速度以及新風量的調節(jié)功能往往屬于附加的功能。GB/T 7725對其功能的基本要求是，在正常使用條件下，當空調器的設定溫度為18~30℃中某調節(jié)值，其控制溫度可在調節(jié)值的±2℃范圍內自動調節(jié)。所以，房間空調器只能調節(jié)房間的熱舒適度，由于空氣在冷卻過程中往往出現析出水份的現象，而房間空調器的應用場合多數是濕、熱負荷并存，不僅房間中一些物體會釋放水份，而且，人體在向環(huán)境釋放熱量的同時也在釋放水份，所以，人體對環(huán)境的熱舒適程度的感受不僅取決于周圍的空氣溫度，空氣的相對濕度也有重要的影響，在相同的環(huán)境溫度下，較低的相對濕度可以使人感覺更為涼快。因此，為維持房間環(huán)境對人體的良好舒適感，一定的附濕能力是房間空調器應該具備的重要功能。通常房間空調器在設計時，就有目的地使得在某些運行條件下，空氣在冷卻過程中除去部分水份，這是簡單而有效地同時處理濕、熱負荷的措施。
對環(huán)境濕度的控制方式，房間空調器不同于具備專項濕度控制功能的空調設備，在房間空調器中除濕作為空氣冷卻過程的附帶過程，除濕過程的開始和結束條件以及除濕量，均由進風與出風的焓差值決定，房間空調器一般是不能夠單獨對房間的空氣濕度進行調節(jié)的，除非是增加了一些專項的功能，所以，確定了焓差就確定了除濕性能。
空調設備*解決濕度控制問題，
有十分成熟的技術方案，而對于外形尺寸以及生產成本都受到嚴格制約的房間空調器而言，效果并不是zui重要的問題，簡單而又低成本的方案才是優(yōu)先考慮的選擇。房間空調器常用的獨立除濕功能，往往就是焓差較大的制冷運行過程，仍然無法避免降低房間的溫度，只能夠利用一些經過優(yōu)化的運行模式，盡量使房間內溫度變化較小的情況下取得較顯著的除濕效果，有時甚至在制冷運行無法進行的較低室內環(huán)境溫度條件下，用解除溫度限制的方法使得這種特殊的制冷運行能夠繼續(xù)。有些高性能的房間空調器的除溫過程可以取得近似恒溫恒濕機組的效果，這需要對制冷系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)進行相應的變化，因此涉及的制造成本以及產品復雜性與現有的常規(guī)產品有較大的差異。
3 焓差值約束條件
3.1 相對濕度的范圍
由于房間空調器的特點，房間空調器標準對房間濕度范圍并無具體規(guī)定，從房間空調器設計的角度，有必要了解舒適型空調環(huán)境條件對濕度范圍的要求，有關的標準歸納如下：
①GBJ 1987《采暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》（2001年版）規(guī)定，夏季舒適性空氣調節(jié)室內計算參數，相對濕度范圍：40~65%。
②GB 50189-1993《旅游旅館建筑熱工與空氣調節(jié)節(jié)能設計標準》規(guī)定各種等級客房的相對濕度計算參數為，一級：≤55%，二級：≤60%，三級：≤65%。
③GB/T 18883-2002《室內空氣質量標準》規(guī)定，夏季空調環(huán)境，相對濕度范圍：40~80%?？紤]到房間空調器除濕方式的特點，規(guī)定房間相對濕度計算參數范圍的意義在于，確定空調器運行過程中進入除濕狀態(tài)和退出除濕狀態(tài)的條件，而并非空調器能夠把房間的相對濕度控制在某一范圍。若規(guī)定65%為相對濕度的上限，就意味房間的相對濕度高于65%時，空調器應進入除濕狀態(tài)，具備除濕能力，而且相對濕度越大，空調器的除濕能力就越強。同理，若規(guī)定30%為相對濕度的下限，就意味當房間的相對濕度低于30%時，空調器應退出除濕狀態(tài)，除溫能力為零。只有相對濕度高于此下限值，空調器才能除濕，而且除濕能力隨相對濕度增大而增強，如果取得相對穩(wěn)定的40%的房間相對濕度，那么以相對濕度30%作為進入除濕狀態(tài)的臨界點就是必然的結果。顯然，假如把80%的相對濕度確定為相對濕度計算參數的上限，以此作為進入除濕狀態(tài)的臨界點，在臨界點狀態(tài)，空調器的除濕能力幾乎為零，那么，房間的實際相對濕度必然遠高于80%。因此，本文中房間空調器的相對濕度計算參數范圍是：30~65%。
3.2 zui小運行制冷運行
GB/T 7725-1996《房間空氣調節(jié)器》規(guī)定，空調器應通過zui小運行制冷運行試驗。試驗方法是，將空調器的溫度控制器、風扇速度、風門和導向格柵調到zui易結冰霜的狀態(tài)，按zui小運行制冷工況，使空調器啟動運行至工況穩(wěn)定后再運行4小時。空調器在10min的起動期間后4小時運行中安全裝置不應跳開，蒸發(fā)器室內側的迎風表面凝結的冰箱面積不應大于蕭發(fā)器迎風面積的50%。
zui小制冷運行的情況與焓差密切相關，蒸發(fā)器是否結霜主要取決于運行過程中，出風狀態(tài)是否處于易結霜的狀態(tài)，由于蒸發(fā)器換熱表面結構以及氣流中溫度差的存在等因素，在平均出風干球溫度仍高于0℃，就開始出現結霜情況。避免蒸發(fā)器結霜的基本方法就是使平均出風露點溫度高于0℃。
3.3 技術與經濟因素
在壓縮機、換熱器配置確定的情況下，焓差值增大，蒸發(fā)器空氣循環(huán)量因而增大，無疑將導致空氣側平均溫度提高，從而提高蒸發(fā)壓力與蒸發(fā)溫度，制冷量因而增大，同時整機的能效比將相應提高，除濕能力就降低。同時，由于循環(huán)風量增大將導致出現風機葉輪直徑加大，運行噪聲增強、空調器外形尺寸增大、生產成本提高等等問題。情況是導致空調器在房間濕度較高的情況下仍然不能有效除濕，房間的舒適性大降低。
反之，焓差值減小，蒸發(fā)器空氣循環(huán)量因而減小，將導致空氣側平均溫度降低，從而降低蒸壓力與蒸發(fā)溫度，制冷量因而減小，同時整機的能效比將相應降低，除濕能力就將有所提高。同時，由于循環(huán)風量減小將得到風機葉輪直徑減小，運行噪聲減弱、空調器外形尺寸減小、生產成本降低有利的變化。但是，過小的焓差可能造成能效比過低的情況，影響產品的競爭力，甚至不能滿足有關市場準入的要求。情況是導致空調器無法通過額定制冷運行、zui小運行制冷測試，設計方案因此被否決。
3.4 臨界焓差值
3.4.1 為簡化分析計算過程，結合空調器運行的特點，在分析過程中作如下約定：
①由于換熱表面溫度以及氣流的分布狀態(tài)都不均勻，即使蒸發(fā)器表面已經析出水份，但是，空調器出風的相對濕度通常為80~95%。因此，在出風相對濕度通常為80~95%時，蒸發(fā)器表面可能析出水份，也可能未析出水份。在本文把≤80%作為不析出水份的臨界狀態(tài)，而把≥95%作為析出水份的臨界狀態(tài)。
②許多空調器的循環(huán)風量是可調的，調節(jié)范圍各不相同，本文約定，風機低速運行時的循環(huán)風量為風機高速運行時的80%。
③空調器在不同的運行條件下，制冷量是變化的，無論進風狀態(tài)的溫度、濕度，還是風機的循環(huán)風量都對空調器實際運行的制冷量產生影響?？紤]到由于這些因素對制冷量的實際影響通常在10%以內，為此約定，在本文討論的各種運行條件下，制冷量保持不變。
3.4.2 臨界焓差值計算
①在額定制冷運行時，即進風狀態(tài)為27℃DB/19℃WB，蒸發(fā)器換熱表面可能不析出水份，出風相對濕度≤95%，焓差值為12.03kJ/kg。
②在室內處于干燥狀態(tài)時，即進風狀態(tài)為27℃DB/30%RH，蒸發(fā)器換熱表面可能不析出水份，出風相對濕度≤95%，焓差值為 18.80kJ/kg。
③在室內處于潮濕狀態(tài)時，即進風狀態(tài)為27℃DB/65%RH，蒸發(fā)器換熱表面可能不析出水份，出風相對濕度≤95%，焓差值為6.76kJ/kg。
④在zui小制冷運行時，即進風狀態(tài)為21℃DB/15℃WB，蒸發(fā)器換熱表面不結霜，出風相對濕度≤80%，焓差值為29.77kJ/kg。由于zui小制冷運行時，風機的運轉速度調到zui低，所以，對應的額定制冷運行時，焓差值為23.82kJ/kg。
4 焓差值范圍
根據以上的分析，本文以相應的臨界點作為依據，把房間空調器在額定制冷運行條件下允許的焓差值范圍劃分為以下類型：
①節(jié)能型 6.76~12.03kJ/kg；
②舒適型 12.03~18.80kJ/kg；
③緊湊型 18.80~23.82kJ/kg。
ZB J73026-89要求空調裝置單位制冷量的循環(huán)風量應在0.13~0.22m3/（h·W），按空氣密度1.18kg/m3換算為對應的焓差值為13.89~23.50kJ/kg，基本上與上述舒適型和緊湊型空調器的焓差值覆蓋的區(qū)域重疊。
4.1 節(jié)能型空調特點
節(jié)能型房間空調器的焓差值較小，在額定制冷運行條件下，蒸發(fā)器翅片表面將不析出凝結水，這就是空調專業(yè)所謂顯然比為100%的情況，在這種運行狀態(tài)下，由于蒸發(fā)器翅片表面沒有通常存在的凝結水膜所形在的熱阻以及風阻，空氣側的換熱能力大幅度提高，實測制冷量和能效比指標因而明顯優(yōu)于在翅片表面析出水份的條件下運行時的指標。由于房間空調器的主要技術指標，如制冷量、能效比等等是在額定制冷運行條件測試的，若以這些指標作為衡量空調器運行效率的依據，節(jié)能型空調器顯著優(yōu)于舒適性和緊湊型空調器。
以減小焓差值來取得節(jié)能效果的方法，存在一些問題：
①若除了循環(huán)風量之外，空調器的制冷系統(tǒng)配置相同，也許在額定制冷運行條件下，節(jié)能型空調器指標較優(yōu)，但是，若進風的相對濕度增大導致翅片析出凝結水之后，其節(jié)能優(yōu)勢將逐漸喪失。
②在環(huán)境濕度較大時，空調器的除濕能力較弱。例如，焓差值為6.76kJ/kg的空調器，在進風狀態(tài)為27℃DB/65%RH，蒸發(fā)器換熱表面可能仍不析出水份，直到進風的相對濕度增大到80%，出風中所含的水份才比進風中所含水的減少約6%，在使用這種空調器的房間中，即使不感覺到潮濕，至少也無法體驗到通常在空調房間中應該感受到的干爽。如果焓差更小的話，空調器的舒適性作用可能會蕩然無存。
③這類空調器通常外形尺寸較大，而且價格較高，風機噪聲也較強烈。
不能因為存在上述問題就簡單地否定以小焓差方式運行的節(jié)能型空調器存在的意義。在氣候干燥的地區(qū)，室內的物體以及人體釋放的水份有時還不足以使得室內空氣的相對濕度達到感覺潮濕的程度，空調器僅具備除去顯熱負荷就足以滿足舒適性要求，節(jié)能型空調器就可以充分發(fā)揮其處理顯熱負荷率的優(yōu)點。其實，大風量、小焓差的運行特征，是許多工藝性空調設備的共性，典型的例子就是一些電子設備機房空調機，只有顯熱負荷而幾乎沒有濕負荷是通常電子計算機房、電信交換機機房的負荷特性，大風量、小焓差的運轉方式不僅可以取得顯著的節(jié)能效果，同時也有利于穩(wěn)定空調房間的溫度。
至于僅僅是為了取得較優(yōu)的能效比指標而采用小焓差運行方式，則有取巧之疑，除了在營銷過程中使顧客產生錯覺之外，實際上并無得益。較弱的除濕能力在客觀上降侈了空調房間的舒適性，如果需要采取其它措施補救除濕能力的不足，所付出的能耗代價一般不會小于簡單地增大焓差值的措施。換言之，在通常的應用場合，以小焓差方式運行的節(jié)能型空調器的實際節(jié)能效果并不顯著。建議有關生產企業(yè)，如果專門為干燥氣候地區(qū)開發(fā)的小焓差空調器，應以適當方式讓顧客了解，以免產生誤會而損害顧客的利益。
4.2 舒適型空調器的特點
舒適型空調器注重對房間相對濕度的控制，在額定制冷運行條件下，要求具備除濕能力，當進風的相對濕度達到65%時，空調器可以除去進風中所含水份的10%以上；當進風的相對濕度達到80%時，空調器可以除去進風中所含水份的14%以上；而當進風的相對濕度達到30%以下時，空調器則不再除濕。
由于這類空調器的技術和經濟指標比較均衡，所以，通常為高性能的房間空調器設計所采用，典型的產品就是分體式空調器。分體式空調器在設計過程中，其結構特點決定了室內、室外機組的相互制約比較少，因而選擇技術措施的范圍可以比較大，容易取得較好的整體技術經濟指標。目前在市場上節(jié)能、低噪聲以及具備多種附加功能的空調器多數是分體式空調器。
4.3 緊湊型空調器的特點
緊湊型空調器突出結構緊湊的特點，因而采用大焓差方式運行。與以小焓差方式運行的節(jié)能型空調器相反，這類空調器的除濕能力很強，可能使得房間的空氣讓人感到干燥。由于緊湊性通常是這類空調器的設計指導思想，空調器的外形尺寸比較小，相應地，風機和換熱器都比較小，這就對制冷能力的發(fā)揮以及運行效率的提高都產生不利的影響，所以，在壓縮機選型時，往往要采用制冷量裕度大一點的型號。
理論上，緊湊型空調器的運行噪聲低一些，如果結構型式相同的話，實際情況應符合這一規(guī)律，不過，采用緊湊型設計方案的空調器，較多是窗式空調器或類似的整體式空調器，由于這些整體式空調器對壓縮機運行噪聲處理方式以及風機結構型式與分體式空調器不同，以及考慮到外形尺寸制經我和生產成本控制等因素，空調器的運行噪聲反而較強。
有關的技術標準、規(guī)范對緊湊型空調器性能的限制是明確的，制冷量、能效比等指標必須滿足基本的要求，空調器必須通過一系列的運行試驗，例如，zui小運行制冷運行時，蒸發(fā)器表面結霜面積不得超過一半；zui大制冷運行時，冷凝器換熱能力應足以保證能夠通過測試等等。
5 結束語
綜上所述，建議房間空調器在額定制冷運行條件下的焓差值應確定在12.03~23.82kJ/kg的范圍內，對于舒適性要求較高的高性能空調器，焓差值應盡量限定在12.03~18.80kJ/kg范圍。至于專門為干燥地區(qū)開發(fā)的空調器，焓差值可考慮限定在6.76~12.03kJ/kg范圍。由于本文在計算焓差值過程中，對空調器實際問題進行簡化處理，所以，提出的焓差取值范圍只能用于房間空調器總體方案設計時參考，在設計和開發(fā)過程中必須通過充分的技術驗證工作zui終確定并優(yōu)化焓差值指標。
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