史 敏
(中石化上海工程有限公司,上海 200120)
多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)(Muti-connected split air conditioning system)─ 一臺(tái)(組)空氣(水)源制冷或熱泵機(jī)組配置多臺(tái)室內(nèi)機(jī),通過改變制冷劑流量適應(yīng)各房間負(fù)荷變化的直接膨脹式空調(diào)系統(tǒng),又稱制冷劑容量可調(diào)(Variable Refrigerant Volume)直接膨脹式空調(diào)系統(tǒng),簡稱多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)(即VRV系統(tǒng)),自90年代初引入我國,因其安裝方便、使用靈活、節(jié)能、舒適、不需集中機(jī)房等特點(diǎn),在我國得到廣泛的應(yīng)用。發(fā)展至今,在醫(yī)藥、石化等行業(yè)的辦公、綜合樓、試驗(yàn)樓等有一般舒適空調(diào)要求的區(qū)域也得到越益廣泛的應(yīng)用。已成為空調(diào)專業(yè)工程師在工程設(shè)計(jì)中的一種重要選擇形式。
多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)是在電力空調(diào)系統(tǒng)中,通過控制壓縮機(jī)的制冷劑循環(huán)量和進(jìn)入室內(nèi)換熱器的制冷劑流量,適時(shí)地滿足室內(nèi)冷熱負(fù)荷要求的高效率冷劑空調(diào)系統(tǒng)。其工作原理是:由控制系統(tǒng)采集室內(nèi)舒適性參數(shù)、室外環(huán)境參數(shù)和表征制冷系統(tǒng)運(yùn)行狀況的狀態(tài)參數(shù),根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化準(zhǔn)則和人體舒適性準(zhǔn)則,通過變頻等手段調(diào)節(jié)壓縮機(jī)輸氣量,并控制空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)扇、電子膨脹閥等一切可控部件,保證室內(nèi)環(huán)境的舒適性,并使空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定工作在最佳工作狀態(tài)。
多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具有明顯的節(jié)能、舒適效果,該系統(tǒng)依據(jù)室內(nèi)負(fù)荷,在不同轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)行,減少了因壓縮機(jī)頻繁啟停造成的能量損失;采用壓縮機(jī)低頻啟動(dòng),降低了啟動(dòng)電流,電氣設(shè)備將大大節(jié)能,同時(shí),避免了對(duì)其它用電設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊;具有能調(diào)節(jié)容量的特性,改善了室內(nèi)的舒適性。多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)安裝方便、布置靈活多變、占建筑空間小、使用方便、可靠性高、運(yùn)行費(fèi)用低、不需機(jī)房、無須要水系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。
由于多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑直接進(jìn)入空調(diào)區(qū),當(dāng)用于有振動(dòng)、油污蒸氣、產(chǎn)生電磁波或高頻波設(shè)備的場(chǎng)所時(shí),易引起制冷劑泄漏、設(shè)備損壞、控制器失靈等事故,故這些場(chǎng)所不宜采用該系統(tǒng)。
多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)形式的選擇,需要根據(jù)建筑物的負(fù)荷特征、所在氣侯區(qū)等多方面因素綜合考慮:當(dāng)僅用于建筑物供冷時(shí),可選用單冷型;當(dāng)建筑物按季節(jié)變化需要供冷、供熱時(shí),可選用熱泵型;當(dāng)同一多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中需要同時(shí)供冷、供熱時(shí),可選用熱回收型。
熱回收型多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)是高效節(jié)能型系統(tǒng),它通過高壓氣體管將高溫高壓蒸氣引入用于供熱的室內(nèi)機(jī),制冷劑蒸氣在室內(nèi)機(jī)內(nèi)放熱冷凝,流入高壓液體管;制冷劑自高壓液體管進(jìn)入用于制冷的室內(nèi)機(jī)中,蒸發(fā)吸熱,通過低壓氣體管返回壓縮機(jī)。室外熱交換器視室內(nèi)機(jī)運(yùn)行模式起著冷凝器或蒸發(fā)器的作用,其功能取決于各室內(nèi)機(jī)的工作模式和負(fù)荷大小。
多聯(lián)機(jī)空調(diào)(熱泵)機(jī)組的制冷綜合性能系數(shù)IPLV(C)不應(yīng)低于下表的規(guī)定。
表 多聯(lián)機(jī)空調(diào)(熱泵)機(jī)組制冷綜合性能系數(shù)IPLV(C)
由于近年來多聯(lián)機(jī)技術(shù)發(fā)展很快,根據(jù)目前市場(chǎng)產(chǎn)品情況,無論是國外品牌或國內(nèi)品牌,絕大多數(shù)廠家的產(chǎn)品都能達(dá)到表中規(guī)定的技術(shù)要求。
多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的劃分在多聯(lián)機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)分析考慮,首先,多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的部分負(fù)荷特性主要取決于室內(nèi)外溫度、機(jī)組負(fù)荷率及室內(nèi)機(jī)運(yùn)行情況等。當(dāng)室內(nèi)機(jī)組的負(fù)荷變化率較為一致時(shí),系統(tǒng)在50%~80% 負(fù)荷率范圍內(nèi)具有較高的制冷性能系數(shù)。因此,從節(jié)能角度考慮,推薦將負(fù)荷特性相差較大的空調(diào)區(qū)劃為不同系統(tǒng)。其次,目前市場(chǎng)上各品牌的多聯(lián)機(jī),其單臺(tái)室外機(jī)的最大制冷容量分別為48匹和64匹,在確定設(shè)計(jì)品牌后根據(jù)其產(chǎn)品樣本技術(shù)資料確定每個(gè)系統(tǒng)的容量大小,如系統(tǒng)容量超過該品牌的最大室外機(jī)容量,可將系統(tǒng)劃分為2或者多個(gè)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。再次,由于在系統(tǒng)室內(nèi)機(jī)冷媒管配管過程中,第一個(gè)分支至最后一臺(tái)室內(nèi)機(jī)的距離不宜超過40 m[2],否則會(huì)導(dǎo)致末端的室內(nèi)機(jī)冷媒量不足而引起制冷或制熱能力下降的問題,因此,在某些距離較長建筑的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,盡管在室外機(jī)容量上能滿足要求,但是還應(yīng)根據(jù)室內(nèi)機(jī)配管的布置,綜合配管分支距離限制的條件,適當(dāng)布置管道井并多劃分幾個(gè)空調(diào)系統(tǒng),見如下示意圖。
空調(diào)系統(tǒng)中,新風(fēng)量是一個(gè)很重要的技術(shù)參數(shù),是達(dá)到室內(nèi)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的保證。
相對(duì)于傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng),多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)更接近單元式空調(diào)器或房間空調(diào)器,新風(fēng)處理與常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)不同。設(shè)計(jì)中如果對(duì)新風(fēng)供應(yīng)注意不夠,會(huì)使室內(nèi)空氣品質(zhì)(空氣新鮮度、潔凈度、相對(duì)濕度等)無法保證,造成惡劣的衛(wèi)生條件,多聯(lián)機(jī)也就只能是單純供冷、供暖的設(shè)備,也會(huì)影響到多聯(lián)機(jī)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。因此,研究多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的新風(fēng)供給方式具有重要的意義。
實(shí)踐中已經(jīng)采用的和可以采用的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)新風(fēng)供應(yīng)方式有以下幾種。
對(duì)于不設(shè)有組織新風(fēng)系統(tǒng),僅靠門窗縫隙滲透,甚至開窗引入新風(fēng)的做法,不是嚴(yán)格意義上的新風(fēng)供應(yīng)方式,但由于實(shí)際工程采用這種做法較多,有必要予以分析。由于建筑物的風(fēng)壓、熱壓作用,不同朝向、不同樓層的房間其滲入室內(nèi)的空氣量是不同的,有些房間甚至打開外窗都不能有效引進(jìn)新風(fēng)。所引入的新風(fēng)無論是其品質(zhì)(主要是潔凈度)還是針對(duì)每人所必須的新風(fēng)量都無法保證,直接從室外引入未經(jīng)處理的新風(fēng),增大了室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷,對(duì)于一般按夏季負(fù)荷選擇的室內(nèi)機(jī)型號(hào),冬季嚴(yán)寒季節(jié)可能造成供暖量不足。另外,夏季新風(fēng)的含濕量較高,室內(nèi)機(jī)除濕量增大,室內(nèi)相對(duì)濕度無法保證??傊?,靠縫隙滲透引入新風(fēng)的做法無法保證空調(diào)房間的空氣狀況,應(yīng)盡量避免采用。
有些多聯(lián)機(jī)廠商提供了一種專門用來處理新風(fēng)的室內(nèi)機(jī),它仍然采用冷媒直接膨脹式制冷(制熱),具有一定的機(jī)外余壓(200Pa左右),可以根據(jù)室外空氣溫度或室內(nèi)外溫差,通過設(shè)在冷媒供液管路上的電子膨脹閥自動(dòng)控制供液量,通過變頻控制使新風(fēng)處理到設(shè)定的送風(fēng)參數(shù)。
在新風(fēng)處理中需注意,不能將專用新風(fēng)室內(nèi)機(jī)與普通室內(nèi)機(jī)連接在一個(gè)系統(tǒng)中,也不能將普通室內(nèi)機(jī)作為新風(fēng)機(jī)組使用。普通室內(nèi)機(jī)處理室內(nèi)空氣,而新風(fēng)室內(nèi)機(jī)處理室外空氣,二者處理的空氣狀態(tài)相差甚遠(yuǎn),對(duì)設(shè)備的要求也不一樣。夏季由于新風(fēng)溫度高,冷媒盤管內(nèi)膨脹壓力也高,壓縮機(jī)功率消耗大,如果把新風(fēng)室內(nèi)機(jī)與普通室內(nèi)機(jī)共同連接到一臺(tái)室外機(jī),壓縮機(jī)有可能因超載而燒毀。
新風(fēng)換氣機(jī)是一種自帶新、排風(fēng)機(jī)的空氣熱回收裝置,按空氣熱交換器的種類可分為板式、轉(zhuǎn)輪式、熱管式等幾種,按回收熱量的性質(zhì)分為顯熱回收器與全熱回收器。在采用多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的場(chǎng)合中,大都采用了板式熱交換器,在供給新風(fēng)的同時(shí)置換出等量的室內(nèi)污濁空氣,同時(shí),進(jìn)行熱量回收,較其它新風(fēng)供應(yīng)方式更具優(yōu)勢(shì),其特點(diǎn)如下:
(1)新風(fēng)換氣機(jī)可以用于多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)供應(yīng)新風(fēng),并可回收排風(fēng)中的冷、熱量,具有節(jié)能效果;
(2)與采用專用新風(fēng)處理裝置相比,新風(fēng)換氣機(jī)供應(yīng)空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)時(shí),夏季室內(nèi)機(jī)負(fù)荷增加,濕工況加重,室內(nèi)相對(duì)濕度有增加的趨勢(shì);
(3)在冬季工況下,新風(fēng)換氣機(jī)能較好滿足空調(diào)系統(tǒng)需要,節(jié)能效果顯著;
(4)全熱回收裝置與顯熱回收裝置相比,夏季工況全熱回收型節(jié)能效果較好,冬季工況二者差別不大;
(5)采用全熱回收裝置冬季可減少空調(diào)加濕系統(tǒng)的費(fèi)用,對(duì)濕度要求不高的場(chǎng)合可以不用對(duì)新風(fēng)加濕。
須考慮到多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)目前使用上的局限性:
(1)最大室外機(jī)組合容量為48HP,個(gè)別品牌可以達(dá)到64HP;
(2)最大室內(nèi)機(jī)連接數(shù)為64臺(tái);
(3)室內(nèi)外機(jī)最大高度差當(dāng)室外機(jī)在上時(shí)為50 m,當(dāng)室外機(jī)在下時(shí)為90 m;
(4)最大總配管長度為1 000 m;
(5)當(dāng)產(chǎn)品技術(shù)資料無法滿足核算要求時(shí),系統(tǒng)冷媒管等效長度不宜超過70 m[3];
(6)系統(tǒng)冷媒管等效長度應(yīng)滿足對(duì)應(yīng)制冷工況下滿負(fù)荷的性能系統(tǒng)不低于2.8;
(7)應(yīng)根據(jù)室外機(jī)與室內(nèi)機(jī)之間、室內(nèi)機(jī)之間的高度差和配管長度計(jì)算夏季供冷量修正系統(tǒng),該修正系統(tǒng)不應(yīng)小于0.85。一般來說,對(duì)于冷媒為R22的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)來說,相當(dāng)于配管等效長度約為90 m,實(shí)際長度為70 m左右時(shí);對(duì)于冷媒為R410a的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)來說,相當(dāng)于配管等效長度約為110米,實(shí)際長度為90 m左右。
(1)房間有吊頂,而且平面成長窄形時(shí)可采用天花板嵌入式四面或二面送風(fēng)室內(nèi)機(jī);
(2)有吊頂且平面成正方形或空間較大時(shí)可采用天花板嵌入式四面送風(fēng)室內(nèi)機(jī);當(dāng)平面空間較大時(shí),為了節(jié)省造價(jià)或更靈活的配合內(nèi)裝修也可選用暗裝接管式室內(nèi)機(jī);
(3)房間無吊頂時(shí),根據(jù)其平面形狀可采用吊式明裝、壁式明裝或落地式明裝室內(nèi)機(jī)。
在實(shí)際工程中,尤其是中小型工程,同一層平面中有多種使用功能房間,其使用時(shí)間也不同,并且面積也較?。ㄈ纾盒?huì)議室、接待室、包間、小餐廳等),要實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的劃分就比較困難,即使能做到但系統(tǒng)也十分復(fù)雜。如果采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)就能充分的體現(xiàn)出它靈活布置,并且節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的特點(diǎn)。既然把不同功能以及不同使用時(shí)間的房間劃分為同一個(gè)空調(diào)系統(tǒng),這就需要考慮室內(nèi)機(jī)的同時(shí)使用系數(shù),同時(shí)使用系數(shù)多少視具體情況而定,一般可取50%~80%,此時(shí)系統(tǒng)可獲得較高的能效比。室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)的容量配比一般不超過130%。
室外機(jī)變頻設(shè)備與其他變頻設(shè)備保持合理距離,是為了防止設(shè)備間的互相干擾,影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在以上的基礎(chǔ)上,室外機(jī)的布置應(yīng)滿足下述要求:進(jìn)風(fēng)通暢不受干擾,排風(fēng)順暢不產(chǎn)生回流。只有做好這些才能保證室外機(jī)的制冷量(熱量)。
室外機(jī)一般可布置在屋面、或陽臺(tái)和室外地坪上,在一般工程中前兩種做法居多,這兩種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn):
(1)室外機(jī)布置在屋面時(shí),優(yōu)點(diǎn):屋面較空曠,排風(fēng)順暢,熱空氣很快的散發(fā)到高空去。缺點(diǎn):當(dāng)眾多室外機(jī)布置在同一屋頂時(shí),進(jìn)風(fēng)易受相鄰機(jī)組排風(fēng)的干擾;
(2)室外機(jī)布置在陽臺(tái)上或通向室外的平臺(tái)上時(shí),優(yōu)點(diǎn):進(jìn)風(fēng)順暢。缺點(diǎn):排風(fēng)不暢,存在回流現(xiàn)象;當(dāng)數(shù)臺(tái)垂直布置時(shí),容易形成下面室外機(jī)的排風(fēng)被上面室外機(jī)吸入作為進(jìn)風(fēng),影響機(jī)組制冷量(熱量)。
多聯(lián)機(jī)空調(diào)部分室內(nèi)機(jī)自帶凝結(jié)水泵,泵的揚(yáng)程一般可達(dá)0.8 m,這給設(shè)計(jì)帶來極大的方便。凝結(jié)水管的長度應(yīng)盡量短,并要有0.01的坡度,以免形成管內(nèi)氣阻,導(dǎo)致排水不暢。
在采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中,應(yīng)合理劃分系統(tǒng)、選擇合適的新風(fēng)補(bǔ)給形式,根據(jù)建筑物情況對(duì)室內(nèi)外機(jī)進(jìn)行合理選型和布置,充分發(fā)揮多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn),以保證房間空調(diào)區(qū)域的舒適性。
[1] 陸耀慶. 實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M](第二版). 北京:中國建筑工業(yè)出版社,2008,1696-1716..
[2] GB 50019-2003.采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].
[3] 日本大金空調(diào)產(chǎn)品樣本:VRVIII 智能化中央空調(diào)系統(tǒng).