鄭州一公寓空氣源熱泵地暖風盤冷暖機組案例賞析,替代中央空調(diào)效果超好

  空氣源熱泵冷暖機組是一個提供冷熱源的獨立完整機組，利用的是空氣能源，不占用機房且為清潔能源，可廣泛應(yīng)用于中小型的酒店、集體公寓、辦公、娛樂會所、商場等公共建筑。通過一系列工程來看，空氣源熱泵非常適合在寒冷地區(qū)和夏熱冬冷地區(qū)使用，不僅更加節(jié)能，充分發(fā)揮了熱泵采暖的同時兼顧了中央空調(diào)制冷的功能。

  今天就介紹一個超低溫二聯(lián)供商用產(chǎn)品在該度假村綜合樓項目中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

  1.工程簡介

  本項目為鄭州五云山一處度假公寓的中央空調(diào)工程，本棟樓為辦公及公寓綜合樓，新建建筑，一層為7間辦公室、2～7層為108間公寓及6個值班室，總建筑面積為4630.73㎡，地上7層總建筑高度為26.5m。建筑結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，建筑耐火等級為二級，屋面防水等級為Ⅰ級，抗震設(shè)防烈度為7度。由甲方招標圖紙知，該項目設(shè)計建筑采暖空氣調(diào)節(jié)能耗76kWh/㎡;低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng)開發(fā)商已安裝完畢，做到管路對接即可。

  該工程2015年11月初甲方面向社會招標，隨后開始了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計及工程安裝，2015年12月份中旬中央空調(diào)安裝工程全面竣工、完成系統(tǒng)調(diào)試，目前系統(tǒng)運行效果良好。

  2.空調(diào)設(shè)計

  2.1設(shè)計規(guī)范規(guī)定

  《采暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50019-2003;《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》GB50736-2012;《實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊》;《簡明空調(diào)設(shè)計手冊》;《通風與空調(diào)工程施工規(guī)范》GB50738-2011;《通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》GB50243-2011;《輻射供暖供冷技術(shù)規(guī)程》JGJ142-2012;《熱泵熱水系統(tǒng)設(shè)計、安裝及使用規(guī)范》CRAA311-2009;《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施/暖通空調(diào)•動力》2009版;……

  2.2空調(diào)設(shè)計基礎(chǔ)資料

  A.室內(nèi)主要空調(diào)設(shè)計參數(shù)

  2.3.冷熱負荷計算及末端選型

  A.空調(diào)負荷計算

  空調(diào)區(qū)域的夏季冷負荷由以下各部分組成：人體冷/濕負荷、燈光/設(shè)備冷負荷、新風冷/濕負荷、滲透冷/濕負荷、外墻和屋面冷負荷、外窗和天窗冷負荷、內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)冷負荷等。影響建筑物室內(nèi)溫度變化的主要因素是室外溫度，考慮到了其隨著時間的變化負荷也隨之變化的這一現(xiàn)象，空調(diào)負荷計算時是對每個時間的負荷分別進行計算匯總，并比較逐時冷負荷的最大值作為空調(diào)計算負荷。

  本工程的空調(diào)及采暖負荷計算和末端選型參考甲方提供的招標圖紙及資料，可知空調(diào)系統(tǒng)最大冷負荷為486.2kW，采暖熱負荷為194.5KW。需要指出的是，由于本項目建筑功能主要是辦公和公寓，辦公區(qū)開啟時間為白天、而公寓區(qū)域開啟時間主要集中在晚上下班期間，使用率低、末端設(shè)備同時開啟率也不高。

  B.風機盤管選型

  本項目風機盤管選型結(jié)果如表3：

  本項目中風機盤管設(shè)備選用國際知名品牌、3排管、高靜壓帶回風箱的機組，噪聲低、換熱效率高。

  風機盤管機組一般配合裝修風格安裝，氣流組織方案采用“側(cè)送上回”的方式，其具體安裝圖詳見施工圖。由于本項目每個房間面積都不大，均采用臥式暗裝帶回風箱的風機盤管機組，臥式暗裝以應(yīng)付不同房間對空調(diào)及供暖負荷的要求，另外可以配置新風處理系統(tǒng)以滿足各區(qū)的通風要求。

  C.地暖末端選型設(shè)計

  該項目的業(yè)主方招標前已經(jīng)設(shè)計安裝了低溫熱水地板輻射采暖系統(tǒng)，設(shè)計熱源供回水溫度為50℃/45℃。地面加熱盤管采用耐熱聚乙烯管PE-RT管，管徑為Φ20*2.0，管間距200～300mm不等;保溫板采用30mm厚的擠塑板;由分集水器前電熱溫控法裝置分室溫控。

  2.4水系統(tǒng)設(shè)計

  空調(diào)水系統(tǒng)為一次泵變流量、雙管制系統(tǒng)，系統(tǒng)干管采用異程式。每層水系統(tǒng)的回水干管上設(shè)置平衡閥。每臺風機盤管機組的回水管上設(shè)計電動二通閥。風機盤管的供水量控制由室內(nèi)溫控器按所需的室溫來控制。空調(diào)冷熱水系統(tǒng)定壓補水裝置采用高位的膨脹水箱。

  空調(diào)冷熱水管管材：當管徑DN<100mm時采用鍍鋅鋼管，絲接;當管徑DN≥100mm時采用無縫鋼管，焊接。空調(diào)冷凝水管采用硬質(zhì)聚氯乙烯塑料管。空調(diào)水管均采用B1級發(fā)泡橡塑材料保溫，室內(nèi)管道外設(shè)夾筋鋁箔防護層，室外管道外設(shè)不小于0.7mm的鋁皮制作防護層。

  空調(diào)冷凍水管保溫材料的厚度為：管徑≤100mm時，δ=30mm;100<管徑≤250mm時，δ=35mm。風機盤管冷熱水進出水管采用銅截止閥，回水管口處設(shè)自動排氣閥，凝結(jié)水管口與水管相連時，設(shè)200mm長的透明塑料軟管，回水設(shè)置電動二通閥。空調(diào)凝結(jié)水管安裝時，按水流方向水平管應(yīng)保持不小于0.5%的坡度坡向排水點，連接設(shè)備的水平支管應(yīng)保持不小于1%的坡度。所有水流設(shè)備和附件的工作壓力不小于1.0MPa。

  3.冷熱源選型

  本工程經(jīng)過前述設(shè)計計算，可知夏季空調(diào)的計算冷負荷/冬季地暖的熱負荷分別為486.2kW/194.5kW。

  由于鄭州市屬于寒冷地區(qū)，為保證在低溫環(huán)境條件下機組提供的熱能可以滿足建筑物的采暖需求，本項目設(shè)計機型采用了噴氣增焓EVI技術(shù)，即超低溫機組。

  設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)見下表：

  本項目中甲方要求配置以制冷為主，因此按空調(diào)夏季冷負荷初選機組。本工程空調(diào)系統(tǒng)同時使用系數(shù)取為75%、系統(tǒng)冷熱損失為10%，可計算得知空調(diào)機組匹配容量應(yīng)為：486.2*0.75*1.1=401.1kW，則主機臺數(shù)n(=401.1/65)≈6臺。

  眾所周知，隨著室內(nèi)溫度的降低，建筑物的熱負荷也逐漸增大。但同時空氣源熱泵受氣候條件影響特別大，尤其是在機組結(jié)霜工況下運行時機組效率會下降很多。因此，必須空氣源二聯(lián)供機組的實際供熱量進行校核分析，合理確定熱泵主機以及輔助熱源的容量。

  冬季主機制熱量校核計算：查產(chǎn)品樣冊及實驗室測定數(shù)據(jù)，可知在鄭州市環(huán)境溫度為室外空調(diào)計算干球溫度-6.1℃時、機組出水溫度為50℃、供回水溫差為5℃運行時，機組的實際制熱量約為額定工況條件下的70～75%，即在項目所在地運行在最不利環(huán)境條件下6臺機組的制熱量能保證≮24KW(=65*0.70*6=276kW)，且大于地暖末端系統(tǒng)滿負荷運行時所需的194.5kW的熱負荷。因此冬季只需開啟3～4臺機組即可滿足供暖需求，不需另外設(shè)計輔助熱源。

  綜上所述，所選的6臺機組可以同時滿足夏季空調(diào)系統(tǒng)和冬季地暖末端的需求。

  4.系統(tǒng)設(shè)計

  4.1定壓裝置

  空調(diào)水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)、且運行過程中伴隨著溫度變化，需要定壓。本工程不是高層建筑，有條件采用高位膨脹水箱來解決空調(diào)系統(tǒng)的補水、定壓和容納系統(tǒng)水量的變化。高位膨脹水箱定壓具有安全、運行可靠、初投資低、電力消耗(與采用定壓罐定壓和變速泵補水的定壓補水裝置相比)相對較少的特點。

  4.2排氣裝置

  管路系統(tǒng)的最高點或局部高點都設(shè)計并安裝有自動排氣閥;每臺風機盤管設(shè)備自帶手動排氣閥。

  4.3控制系統(tǒng)

  A.主機控制

  空調(diào)機組的啟停控制采用的是機組面板的就地控制。空調(diào)機組可根據(jù)回水溫度(本項目制冷時為12℃、制熱時為45℃)控制機組壓縮機的啟停，來達到節(jié)能的目的。另外，空調(diào)機組自帶低水溫保護、缺水保護、高低壓保護等功能。

  B.末端控制

  末端機組的控制器可以根據(jù)室溫自動控制風機盤管的運行，還可以做到定時開關(guān)功能。

  C.缺水控制

  主管路供回水總管之間設(shè)有電動壓差旁通控制系統(tǒng)，根據(jù)壓差傳感器實測的供回水溫差Δp與設(shè)定壓差Δps的偏差調(diào)節(jié)電動壓差旁通閥的開度，或增大開度、泄流降壓，或減小開度、截流增壓。與此同時，壓差旁通閥的分流作用使流經(jīng)空調(diào)機組的水量穩(wěn)定不變。

  當空調(diào)主機缺水運行時，會開啟水流故障報警，關(guān)閉壓縮機及水泵的運行。

  5.運行效果及費用估計

  系統(tǒng)安裝完畢，技術(shù)人員到現(xiàn)場調(diào)試時發(fā)現(xiàn)機組安裝過程中出現(xiàn)了一些不規(guī)范的現(xiàn)象，比如水流開關(guān)未安裝、焊口處防腐沒按設(shè)計要求施工、保溫厚度不夠、管路低位處無排水口等問題，并嚴令其進行了整改。只有合理的設(shè)計、規(guī)范的安裝，才能保證后期運行的穩(wěn)定、安全、可靠。

  對于空氣源熱泵行業(yè)來說，經(jīng)銷商必須要懂得空調(diào)系統(tǒng)原理、設(shè)計、施工安裝和售后維保，才有利于二聯(lián)供水機的長期發(fā)展、方能獲得客戶的認可。本系統(tǒng)自2015年12月中旬正式運行至今，空調(diào)和采暖效果良好，均達到了設(shè)計技術(shù)指標，用戶評價很高。

  根據(jù)前述可知本空調(diào)系統(tǒng)機組的總功耗為20.5*6=123kWh，根據(jù)本項目目前的運行狀態(tài)，可預估系統(tǒng)全年運行費用，表格如下：

  根據(jù)該項目特點，中央空調(diào)系統(tǒng)運行時間：制冷季按100天、采暖季90天計算;運行時間：制冷季空調(diào)每天運行12小時，采暖季每天運行14小時;電費按0.9元/kWh(商用電)計算。

  6.結(jié)束語

  空氣源兩聯(lián)供機組作為系統(tǒng)冷熱源設(shè)備，一機多用，夏季作為空調(diào)冷源、冬季為地暖系統(tǒng)的熱源，利用率高。系統(tǒng)的設(shè)計務(wù)必根據(jù)設(shè)備的使用壽命、初投資、設(shè)備利用率、對環(huán)境的保護等各方面結(jié)合實際情況做出最合理、經(jīng)濟的工程配比。

  隨著民眾生活水平的提高，對舒適性要求也越來越高，越來越多的場所更希望采用地板采暖或輻射制冷等更舒適的空調(diào)方式，而二聯(lián)供機組(對于北方市場，超低溫型機組更能體現(xiàn)這一優(yōu)勢)則恰好能滿足冷暖市場這一剛性要求;另外，在全社會大規(guī)模“煤改電”、倡導采用清潔能源的大環(huán)境下，空氣源熱泵乃大勢所趨。

  7.系統(tǒng)圖