風(fēng)冷熱泵在別墅空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 建筑概況

某別墅地上兩層，主要有客廳、餐廳、臥室、書房、兒童房、更衣室等空調(diào)區(qū)域，共計(jì)192平米；地下一層有保姆室、棋牌室、多功能室，共計(jì)58平米空調(diào)面積。采用冷負(fù)荷指標(biāo)法計(jì)算該工程的冷負(fù)荷，影響空調(diào)負(fù)荷的因素有：

①房間的功能；②室內(nèi)照明及人員數(shù)量；③圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫效果；④地理位置及氣候的影響。由于別墅對空調(diào)的舒適性要求較高，單位面積設(shè)計(jì)制冷負(fù)荷在220W/m2左右，總冷負(fù)荷55KW。由于傳統(tǒng)的冷熱水機(jī)組需要專門的維護(hù)保養(yǎng)，因此直接否決了此方案。初步擬定的方案是方案一：風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)空調(diào)系統(tǒng)和方案二：變頻多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)。

2 方案比較

2.1 風(fēng)冷模塊機(jī)空調(diào)系統(tǒng) 風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)屬于空氣—水系統(tǒng)，機(jī)組以空氣作為冷熱源，使得室內(nèi)主機(jī)產(chǎn)生空調(diào)冷/熱水，由管路系統(tǒng)輸送到空調(diào)房間的末端設(shè)備，在末端裝置處冷/熱水與室內(nèi)空氣進(jìn)行熱量交換產(chǎn)生冷/熱風(fēng)。雖然它屬于集中產(chǎn)生冷/熱量，但卻是分散處理個(gè)房間負(fù)荷的空調(diào)系統(tǒng)形式。風(fēng)機(jī)盤管一般裝在該系統(tǒng)室內(nèi)空調(diào)的末端，一般均可調(diào)節(jié)其風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速或通過旁通閥調(diào)節(jié)經(jīng)過盤管的水量，從而調(diào)節(jié)送入室內(nèi)的冷/熱量，因此，該系統(tǒng)可通對每個(gè)房間的空調(diào)進(jìn)行單獨(dú)調(diào)節(jié)以滿足每個(gè)房間不同的需求。

該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：因?yàn)橛帽葻彷^大的水作為冷量的載體，送風(fēng)溫差較小，溫度場和濕度場都較均勻，所以人體舒適性好。 另外就是初期投資費(fèi)用相對較低。

該系統(tǒng)缺點(diǎn)：對水系統(tǒng)安裝、保溫要求較高，安裝不到位，容易發(fā)生漏水問題。

2.2 變頻多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng) 變頻多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)是一臺室外機(jī)連接多臺室內(nèi)機(jī)，通過變頻技術(shù)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)荷要求的直接蒸發(fā)式空調(diào)系統(tǒng)?？照{(diào)系統(tǒng)在環(huán)境溫度、室內(nèi)負(fù)荷不斷變化的條件下工作，變頻多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)能利用室內(nèi)溫度傳感器控制制冷劑管路上的電子膨脹閥，對室外機(jī)的制冷壓縮機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制或改變壓縮機(jī)的運(yùn)行臺數(shù)、氣缸數(shù)、節(jié)流閥開度等，使系統(tǒng)的制冷劑流量發(fā)生改變，從而調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的容量，使空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定工作在最佳工作狀態(tài)。

該系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：由于冷媒直接蒸發(fā)，能效比較高；帶有自動故障檢測，方便檢修。自動轉(zhuǎn)換供熱冷模式，自動風(fēng)速變換，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)集中管理和單獨(dú)控制。

多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的缺點(diǎn)：溫室氣體排放量大大提高；安裝要求高；如發(fā)生冷媒管泄漏，很難找出漏點(diǎn)，不易維護(hù)，送風(fēng)溫差大，人體感覺不夠舒服（這是使用氟機(jī)的通用現(xiàn)象）。另外就是初投資費(fèi)用較高。

2.3 比較結(jié)果 兩種方案的新風(fēng)處理都要另外考慮。造價(jià)就本例來說，風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)（開利渦旋水機(jī)）比變頻多聯(lián)機(jī)（大金多聯(lián)機(jī)）低50%左右。在價(jià)格因素影響下，業(yè)主比較傾向于風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)。

本例中的渦旋式風(fēng)冷熱泵冷水機(jī)組采用高效無氯制冷劑HFC-410A，對大氣臭氧層沒有任何破壞作用，配置渦旋壓縮機(jī)使機(jī)組更高效節(jié)能。內(nèi)置式水力模塊集成了水泵、膨脹水箱、安全閥、自動放氣閥、流量開關(guān)等必要的水力組件，大大節(jié)省了設(shè)備安裝空間，安裝簡便。

根據(jù)工程具體情況及業(yè)主意向，最后選用了方案一風(fēng)冷模塊空調(diào)系統(tǒng)，使用的是開利數(shù)碼渦旋冷水熱泵機(jī)組30RH032一臺，空調(diào)末端采用臥式暗裝風(fēng)機(jī)盤管。主機(jī)制冷輸入功率9.7KW；制熱輸入功率10.1KW。

3 風(fēng)冷熱泵模塊機(jī)空調(diào)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)施工中的幾個(gè)問題

3.1 解決風(fēng)冷熱泵冬季供熱低效的問題 在冬季，當(dāng)風(fēng)冷熱泵機(jī)組在熱工況運(yùn)行時(shí)，由于室外氣溫較低，機(jī)組蒸發(fā)溫度低于0℃時(shí)，需要對室外側(cè)空氣盤管換熱器翅片采取除霜措施。熱泵機(jī)組采用開利專利的智能除霜控制邏輯，優(yōu)化除霜循環(huán)切入時(shí)間，避免了不必要的熱量損失。

另外當(dāng)空氣溫度低于零度時(shí)，機(jī)組效率會下降，并且當(dāng)環(huán)境溫度低于-5℃時(shí)，甚至無法開機(jī)，這是惡劣天氣對機(jī)組的影響。本次設(shè)計(jì)方案之一采用了一臺板式換熱器，很好的解決了冬季極冷天氣空調(diào)不開機(jī)的現(xiàn)象。

它通過鍋爐供給的生活熱水的分支進(jìn)入板式換熱器，在板式換熱器中與空調(diào)循環(huán)水進(jìn)行換熱，把熱量傳給空調(diào)循環(huán)水，這樣通過輔助加熱的手段大大提高了空調(diào)機(jī)組的效率。小型鍋爐的加入可以做到解決惡劣天氣對空調(diào)室外機(jī)的影響和為室內(nèi)末端裝置提供熱源和生活熱水等多種功能。

3.2 安裝注意點(diǎn) 為了避免主機(jī)因氣流而短路，應(yīng)當(dāng)主機(jī)安裝在通風(fēng)條件好、進(jìn)風(fēng)順暢以及排風(fēng)不受阻擋的室外，此外，還應(yīng)當(dāng)注意熱泵機(jī)組上方和進(jìn)風(fēng)側(cè)的水平間距。對于機(jī)組之間的間距和機(jī)組與墻之間的間距，很多生產(chǎn)單位在設(shè)計(jì)手冊中都有了明確的要求：機(jī)組間的距離應(yīng)在2米以上，機(jī)組距離主體建筑（或較高的女兒墻）保持3米以上。此外，不應(yīng)在幾組上設(shè)置擋雨棚等遮擋物以防排風(fēng)短路。如果機(jī)組上部有阻擋物，為了保證定排風(fēng)量，必須采取措施使得排風(fēng)通暢并避免回流。根據(jù)有限的吸入吸風(fēng)速度場的原理計(jì)算，當(dāng)進(jìn)風(fēng)側(cè)水平距離接近機(jī)組高度時(shí)，便可使進(jìn)風(fēng)通暢，機(jī)組之間進(jìn)風(fēng)相互干擾減小。

為了保證冷凝水盤無積水、無滲漏，必須保證安裝后的空調(diào)末端水平且無歪斜；安裝架與機(jī)組之間應(yīng)有減振性良好的橡膠減振器或膠皮；空調(diào)末端接出的冷凝水管應(yīng)使用U-PVC管并保證水平段有5%的坡度，固定牢靠且無撓彎現(xiàn)象。為防止夏季使用時(shí)有凝露滴水現(xiàn)象，應(yīng)垂直立管并將全部冷凝出水管固定并做好隔熱保溫措施。冷凝水排放應(yīng)按設(shè)計(jì)要求安裝水封彎管，并按有關(guān)規(guī)范或機(jī)組說明書的要求設(shè)置。安裝結(jié)束后必須做排水試驗(yàn)，確保排水暢通。

3.3 水系統(tǒng)壓力平衡 對于較大的系統(tǒng)來說，設(shè)計(jì)水系統(tǒng)時(shí)要特別注意其壓力平衡問題，否則就易產(chǎn)生冷量分配不均的問題。三臺以下的機(jī)組組合時(shí)可以采用異程式或同程式連接，四臺以上的機(jī)組組合時(shí)宜采用同程式連接。對于本例來說，系統(tǒng)不大，壓力平衡較容易保證。

4 結(jié)論

目前，雖然小型風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)憑借著自身的優(yōu)勢廣泛應(yīng)用于家用空調(diào)和小型商用空調(diào)中，但是，為了能夠更加充分的發(fā)揮其優(yōu)勢，我們還必須努力優(yōu)化和改進(jìn)其設(shè)計(jì)并重視施工質(zhì)量。

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