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      多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

      2015-12-05 03:48:46胡桂秋逯國(guó)強(qiáng)
      關(guān)鍵詞:聯(lián)機(jī)制冷劑新風(fēng)

      胡桂秋,逯國(guó)強(qiáng)

      (承德石油高等專科學(xué)校熱能工程系,河北 承德 067000)

      多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)是指一臺(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氣調(diào)節(jié)系統(tǒng),因此又被稱為變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)(Variable refrigerant flow air conditioning system),簡(jiǎn)稱為VRV[1]。這種空調(diào)系統(tǒng)是在二十世紀(jì)九十年代才從國(guó)外引入到國(guó)內(nèi)的一項(xiàng)科技項(xiàng)目。

      多聯(lián)機(jī)空調(diào)與傳統(tǒng)的空調(diào)相比,在節(jié)能技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、健康技術(shù)、智能技術(shù)、托多技術(shù)、集中技術(shù)等方面具有明顯優(yōu)勢(shì),能夠充分地滿足當(dāng)前社會(huì)人們對(duì)消費(fèi)的要求,且在舒適性和方便性上更加的有效,因此近年來受到廣大用戶的青睞。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)占據(jù)了空調(diào)行業(yè)近三分之一的市場(chǎng),且隨著人們生活水平的提高還有增長(zhǎng)的趨勢(shì)。

      隨著多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用的日益廣泛,工程設(shè)計(jì)中存在的一些問題也日益顯現(xiàn),本文針對(duì)多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的一些普遍問題進(jìn)行分析,提出解決方案和注意事項(xiàng),為同類工程提供參考。

      1 空調(diào)負(fù)荷計(jì)算

      由于多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)適用于中小型建筑,設(shè)計(jì)人員往往采用概算方法進(jìn)行冷熱負(fù)荷計(jì)算。如辦公建筑推薦冷負(fù)荷指標(biāo)為90~120 W/m2,假設(shè)某房間面積100 m2,用冷負(fù)荷指標(biāo)計(jì)算冷負(fù)荷為9 000~12 000 W;商場(chǎng)營(yíng)業(yè)廳推薦冷負(fù)荷指標(biāo)為150~250 W/m2,假設(shè)建筑面積1 000 m2,則符合為150~250 kW??梢钥闯鲐?fù)荷上下限之間差異很大。對(duì)于很多設(shè)計(jì)人員而言,為了保證冷量需求往往會(huì)選擇上限值,這就導(dǎo)致部分系統(tǒng)機(jī)組容量偏大,造成投資和運(yùn)行能耗偏高,給國(guó)家和用戶帶來巨大損失。

      《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50736-2012)中規(guī)定:施工圖設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)空調(diào)區(qū)的冬季熱負(fù)荷和夏季逐時(shí)冷負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算,且空調(diào)區(qū)的夏季冷負(fù)荷應(yīng)取各項(xiàng)逐時(shí)冷負(fù)荷的綜合最大值。

      但多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)計(jì)算負(fù)荷時(shí)應(yīng)考慮間歇使用和戶間傳熱的影響,室內(nèi)負(fù)荷宜取1.1~1.3的放大系數(shù),這與系統(tǒng)負(fù)荷計(jì)算有區(qū)別。多聯(lián)機(jī)室內(nèi)、外機(jī)系統(tǒng)裝機(jī)容量應(yīng)適當(dāng)留有余量,與室內(nèi)機(jī)工作溫度范圍有直接關(guān)系;選擇室內(nèi)、外機(jī)應(yīng)注意管長(zhǎng)、溫度修正。冬季供熱時(shí)還應(yīng)考慮除霜修正。

      2 機(jī)組性能系數(shù)和氣候條件

      多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的原理,與普通的蒸汽壓縮式制冷有著相似之處,都是通過壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流結(jié)構(gòu)、蒸發(fā)器、以及冷媒路來實(shí)現(xiàn)制冷制熱的循環(huán)。

      一般建筑的空調(diào)負(fù)荷率主要集中在30%~80%,因此設(shè)計(jì)人員在選用機(jī)組時(shí)還應(yīng)考慮機(jī)組的IPLV(C)值及綜合部分性能系數(shù)。在方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按式(1)核算機(jī)組的運(yùn)行能耗[3],并同其他方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,確定機(jī)組型式。

      式中,A、B、C、D分別為100%、75%、50%、25%負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)綜合能效比;Q為建筑計(jì)算最大冷負(fù)荷,kW;t為供冷季運(yùn)行時(shí)間,h;F為建筑面積,m2。

      多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)綜合能效比已做配管長(zhǎng)度實(shí)際負(fù)荷率修正,相對(duì)于式(1)中的100%,75%,50%,25%負(fù)荷,多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷率為3.2%,54.9%,36.6%,18.3%,其系統(tǒng)綜合能效比由多聯(lián)機(jī)實(shí)測(cè)的IPLV(C)平均值獲得,多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)IPLV(C)中的輸入功率包括了室內(nèi)外機(jī)組。

      在選擇機(jī)組時(shí)需注意,多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的IPLV(C)須滿足《多聯(lián)機(jī)空調(diào)(熱泵)機(jī)組能效限定值及能源效率等級(jí)》GB21454-2008要求。

      3 新風(fēng)系統(tǒng)

      考慮人員污染和建筑污染對(duì)人體健康的影響,《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50736-2012)第3.0.6條對(duì)我國(guó)不同類型的建筑提出了最小新風(fēng)量的要求。

      很多設(shè)計(jì)人員認(rèn)為多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)較小,忽略了新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),不能滿足規(guī)范要求,對(duì)人體健康造成不利影響。在設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范規(guī)定,滿足建筑新風(fēng)要求。但是形式可以多樣。

      1)新風(fēng)機(jī)組獨(dú)立送風(fēng)

      飛機(jī)想要在較短的跑道下實(shí)現(xiàn)短距離起飛,就必須借助一些輔助裝置。尤其是在航空母艦上,現(xiàn)有的蒸汽彈射器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,體積龐大。如果換做電磁彈射器,體積可以減小許多,還可以實(shí)現(xiàn)彈射力度精準(zhǔn)控制。目前。美國(guó)的福特號(hào)航母采用的就是電磁彈射裝置。

      在對(duì)新風(fēng)要求比較高的場(chǎng)合,特別是對(duì)濕度和潔凈度要求較高的場(chǎng)合,建議采用獨(dú)立的新風(fēng)處理系統(tǒng),處理方式一般與普通集中空調(diào)系統(tǒng)一樣。但這種新風(fēng)處理方式需要單獨(dú)追加一套新風(fēng)處理系統(tǒng),成本較高。

      目前一些多聯(lián)機(jī)廠家也生產(chǎn)新風(fēng)處理機(jī),采用變制冷劑多聯(lián)機(jī)機(jī)組,直接膨脹制冷與制熱,通過變頻控制以及室內(nèi)電子膨脹閥控制,精確地加熱和冷卻新風(fēng),系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單(如圖3所示),在一般辦公樓、學(xué)校等對(duì)新風(fēng)要求相對(duì)較低的場(chǎng)合可以選用[4]。

      2)新風(fēng)換氣機(jī)送風(fēng)

      在一些新風(fēng)要求比較低特別是對(duì)濕度要求不高的場(chǎng)合,可以采用新風(fēng)換氣機(jī)處理新風(fēng)。新風(fēng)換氣機(jī)的工作原理如圖4所示。這種新風(fēng)換氣機(jī)具有熱回收的功能,一般熱回收率可達(dá)60%以上,在一定程度上可以降低能耗。設(shè)計(jì)人員在選用這種系統(tǒng)時(shí),在負(fù)荷計(jì)算時(shí)必須考慮新風(fēng)負(fù)荷,同時(shí)需要考慮新風(fēng)換氣機(jī)送入室內(nèi)的空氣溫度與室內(nèi)溫差較大會(huì)引起舒適感降低的問題。以承德氣象參數(shù)為例,在冬季,新風(fēng)換氣機(jī)只能把新風(fēng)處理到8℃左右,低溫空氣要避免直接吹向人體。

      3)房間設(shè)置機(jī)械排風(fēng)負(fù)壓進(jìn)風(fēng)

      設(shè)置空調(diào)的房間一般不允許有負(fù)壓進(jìn)風(fēng),但是對(duì)于使用要求較低的建筑,無法單獨(dú)設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)和新風(fēng)換氣機(jī)的場(chǎng)合也可以根據(jù)具體情況,設(shè)置機(jī)械排風(fēng),室內(nèi)新風(fēng)由門窗縫隙負(fù)壓滲透,滿足室內(nèi)的換氣要求??捎墒?2)校核室內(nèi)的新風(fēng)量是否滿足規(guī)范要求。

      式中μ為扣扣流量系數(shù),一般取0.6~0.62;AE為門窗縫隙的當(dāng)量滲風(fēng)面積,m2;ρ為空氣密度;ΔP為室內(nèi)外壓差,Pa。

      4)窗上或墻上安裝換氣扇

      對(duì)于新風(fēng)要求較低、無法單獨(dú)設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)和新風(fēng)換氣機(jī)、無機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)的建筑,可在窗上或墻上安裝換氣扇進(jìn)行換氣,但需注意換氣扇的換氣量不能等同于房間的新風(fēng)補(bǔ)充量,應(yīng)按換氣次數(shù)法校核房間新風(fēng)量是否滿足規(guī)范要求,且在負(fù)荷計(jì)算時(shí)須考慮新風(fēng)負(fù)荷。

      4 其他注意事項(xiàng)

      1)合理分區(qū)

      整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)由多個(gè)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)組成,房間進(jìn)深較大時(shí),考慮到內(nèi)區(qū)供冷時(shí)間長(zhǎng),過渡季節(jié)外區(qū)需要供熱、內(nèi)區(qū)需要供冷的特點(diǎn),系統(tǒng)可按內(nèi)、外區(qū)分別設(shè)置,這也充分利用了多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)使用靈活的特點(diǎn)。另外,經(jīng)常使用房間和不經(jīng)常使用房間最好分別設(shè)置系統(tǒng)[5]。

      2)冷劑管路系統(tǒng)宜小不宜大

      由于制冷劑在管內(nèi)流速較高、制冷劑流量很小,若系統(tǒng)過大,管路過長(zhǎng),使分配至每個(gè)室內(nèi)機(jī)的流量即使通過調(diào)節(jié)功能很強(qiáng)的電子膨脹閥調(diào)節(jié)也難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求,而且系統(tǒng)越大,制冷劑的分配偏差越大,從而使部分房間偏離室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度。另一方面,系統(tǒng)過大,管路過長(zhǎng),加充潤(rùn)滑油的量增加,潤(rùn)滑油的濃度增加,傳熱下降,其系統(tǒng)的EER(或COP)下降較多,系統(tǒng)效率隨容量的增加而降低[6]。

      3)室內(nèi)機(jī)數(shù)量宜少不宜多

      室內(nèi)機(jī)數(shù)量較多時(shí),使每個(gè)室內(nèi)機(jī)的流量分配完全符合設(shè)計(jì)要求的可靠性降低,且室內(nèi)機(jī)越多,制冷劑的分配偏差越大,其結(jié)果是直接導(dǎo)致部分房間偏離室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度較大。另一方面,室內(nèi)機(jī)數(shù)量過多,在低負(fù)荷的情況下,部分潤(rùn)滑油會(huì)滯留在室內(nèi)機(jī)內(nèi),系統(tǒng)需要經(jīng)常高頻回油運(yùn)轉(zhuǎn),系統(tǒng)效率隨之降低。

      5 結(jié)語

      多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具有靈活方便、便于控制等諸項(xiàng)優(yōu)點(diǎn),設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意:

      1)空調(diào)負(fù)荷須嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求,采用逐時(shí)計(jì)算,取綜合最大值。

      2)選擇空調(diào)機(jī)組時(shí)需考慮氣候條件不同對(duì)機(jī)組能效的影響。

      3)系統(tǒng)的新風(fēng)量應(yīng)符合規(guī)范要求,可根據(jù)工程實(shí)際情況采取不同方式處理新風(fēng)。

      4)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮合理分區(qū)和合理確定機(jī)組容量的問題。

      [1]中華人民共和國(guó)住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部.多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程[S].JGJ174-2010.

      [2]吳業(yè)正.制冷原理及設(shè)備[M].西安:西安交通大學(xué)出版社,2000.

      [3]廖瑞海.某辦公建筑多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)能耗調(diào)查與分析[J].暖通空調(diào),2012,42(4):26-30.

      [4]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2007.

      [5]徐秋生,陳啟,許愛民.多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J].暖通空調(diào),2008,38(1):67-73.

      [6]沈雨龍.淺談曖通工程的多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)[J].中國(guó)科技信息,2008(1);64-66.

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