陳歆儒 熊 威 張俊成 卓德才

(1.湖南工程學(xué)院，湖南 湘潭 411104； 2.中建五局工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

·水·暖·電·

水冷式VRV多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用★

陳歆儒1熊 威2張俊成2卓德才2

(1.湖南工程學(xué)院，湖南 湘潭 411104； 2.中建五局工業(yè)設(shè)備安裝有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410004)

介紹了水冷式VRV空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用背景，通過工程設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)VRV多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)和傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)投資及運(yùn)維指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比分析，指出VRV多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)在使用和管理、年運(yùn)行管理維修(護(hù))費(fèi)用、能源利用率及環(huán)保等方面，均優(yōu)于傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)，具有明顯的經(jīng)濟(jì)及節(jié)能優(yōu)勢(shì)。

水冷,VRV,應(yīng)用

1 VRV空調(diào)系統(tǒng)發(fā)展及應(yīng)用背景

VRV空調(diào)系統(tǒng)于20世紀(jì)90年代初引入我國(guó)，由于它的能量可調(diào)節(jié)；節(jié)約能源；運(yùn)行費(fèi)用低；不需要集中機(jī)房、冷卻塔等設(shè)備；節(jié)省占用空間、控制先進(jìn)、運(yùn)行可靠；系統(tǒng)布置較靈活、機(jī)組適應(yīng)性好、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，VRV空調(diào)系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)乃至全球得到了極大的應(yīng)用，逐漸取代了傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的主導(dǎo)地位。但是，隨著多聯(lián)機(jī)應(yīng)用范圍的推廣，風(fēng)冷多聯(lián)機(jī)的不足逐漸突出。由于它的室外機(jī)采用強(qiáng)迫對(duì)流風(fēng)冷換熱器，導(dǎo)致了能效比相對(duì)較低；而且由于室外機(jī)與室內(nèi)機(jī)存在高差，導(dǎo)致制冷劑管路長(zhǎng)度增加[1]。而同時(shí)，21世紀(jì)初出現(xiàn)的水源多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)成功將熱泵技術(shù)與可再生能源結(jié)合，綜合各技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，因地事宜，尤其適用于具有地下水等豐富能源的地區(qū)[2,3]。建筑能耗是能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中一個(gè)重要的成分，大約占到40%的比例。而建筑能耗的 80%又取決于采暖、通風(fēng)及空調(diào)應(yīng)用，因此暖通空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能是建筑節(jié)能的關(guān)鍵。為了達(dá)到“節(jié)能減排”的最終目的，我們?cè)诳照{(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，方案的選擇便顯得尤其的重要，必須因地制宜，并且根據(jù)建筑物的功能等諸多方面的因素來選擇。

2 水冷VRV多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程案例

2.1 工程簡(jiǎn)介

筆者有幸參與了深圳公園一號(hào)廣場(chǎng)項(xiàng)目，本項(xiàng)目位于廣東省深圳市，包括A，B兩座商務(wù)公寓及一座辦公樓C座。地下共3層，為停車庫(kù)及設(shè)備用房；A，B座公寓建筑和C座辦公樓建筑均屬于一類高層新建公共建筑。冬季供暖采用電加熱器；夏季A，B座采用分體式空調(diào)，C座及裙樓采用VRV制冷?？照{(diào)室外設(shè)計(jì)氣象參數(shù)：夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度33.7 ℃，空調(diào)計(jì)算濕球溫度27.5 ℃，空調(diào)室外計(jì)算平均溫度30.5 ℃，最熱月份平均相對(duì)濕度62.8%，大氣壓力100.2 kPa，室外平均風(fēng)速2.2 m/s。冬季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度6 ℃，空調(diào)計(jì)算濕球溫度3.9 ℃，最熱月份平均相對(duì)濕度72%，大氣壓力101.7 kPa，室外平均風(fēng)速2.8 m/s?？照{(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)：夏季溫度26 ℃，相對(duì)濕度60%；冬季溫度18 ℃。

鑒于之前已經(jīng)有相關(guān)研究人員通過將風(fēng)冷式多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)改造成水冷式多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)得出：水冷式多聯(lián)式阻力損失、制冷量衰減百分比、能效比下降量均相對(duì)較小，并且其節(jié)能性與經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于風(fēng)冷式多聯(lián)機(jī)[4]。但是，之前利用的制冷劑是R22，并非多聯(lián)機(jī)廠家實(shí)際應(yīng)用的R410A；其次，其采用的是水環(huán)工況，由于受到建筑物區(qū)域的局限，“實(shí)現(xiàn)建筑區(qū)域內(nèi)部的熱回收”[4]并沒有很好的體現(xiàn)，機(jī)組的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和節(jié)能效果也沒有得到很好的體現(xiàn)；考慮到本項(xiàng)目周邊身處鬧市，不便于地?zé)豳Y源的儲(chǔ)存及利用，占地面積大、功能分區(qū)細(xì)，有專門的政府管道提供豐富水源，又因?yàn)锳，B座多為小面積公寓式結(jié)構(gòu)，故在此筆者A，B座選用的是分體式空調(diào)，C座與裙樓選用的是水環(huán)式水冷VRV多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，制冷劑選用R410A(本文中僅對(duì)多聯(lián)機(jī)做相關(guān)探討，A，B樓不在討論之列)。C座空調(diào)面積為18 276.3 m2，系統(tǒng)總冷負(fù)荷為2 996.4 kW，系統(tǒng)總熱負(fù)荷816 kW。裙房空調(diào)面積為12 337.65 m2，系統(tǒng)總冷負(fù)荷為3 110.8 kW，系統(tǒng)總熱負(fù)荷782.4 kW。

2.2 水冷VRV多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)和中央空調(diào)系統(tǒng)指標(biāo)對(duì)比分析

空調(diào)系統(tǒng)“節(jié)能”不僅包含初投資、日常運(yùn)行管理費(fèi)用，還包含系統(tǒng)保養(yǎng)維修維護(hù)費(fèi)用。一般情況下，大型中央空調(diào)系統(tǒng)的COP值比多聯(lián)機(jī)空調(diào)高，理論上節(jié)能，初次投資費(fèi)用低于多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，但其控制復(fù)雜，實(shí)際運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用常常高于多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。尤其需要指出的是：傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)是采用二次換熱，相較于VRV系統(tǒng)而言，大大的降低了系統(tǒng)的部分效率。利用DEST-C軟件模擬兩種系統(tǒng)方案，電費(fèi)按1元/kWh計(jì)算，空調(diào)制冷運(yùn)行期按6個(gè)月180 d以每天8 h計(jì)算，空調(diào)開啟率按80%計(jì)算，系統(tǒng)的生命周期均按10年計(jì)算。水冷式多聯(lián)機(jī)年運(yùn)行費(fèi)包括冬、夏季冷媒側(cè)和水側(cè)相關(guān)設(shè)備的總電費(fèi)。冷媒側(cè)包括17臺(tái)RAS-730FSNY1Q 室外機(jī)、各種規(guī)格室內(nèi)機(jī)、16臺(tái)RAS-335FSNY1Q 室外機(jī)、16臺(tái)RPI-335KFYNWQ/300 新風(fēng)處理機(jī)。水側(cè)包括1臺(tái)冷卻塔、3臺(tái)冷卻水泵、1臺(tái)板式換熱器。水冷VRV多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)夏季制冷/冬季制熱工況電功率表見表1。

表1 水冷VRV多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)夏季制冷/冬季制熱工況電功率 kW

根據(jù)運(yùn)行天數(shù)，多聯(lián)機(jī)夏季、冬季用電度數(shù)計(jì)算公式如下:

D=di×24×Ni×α1。

其中，D為夏季或冬季用電總度數(shù)，kWh；di為夏季或冬季運(yùn)行天數(shù)，d；Ni為夏季制冷功率或冬季制熱功率，kW；α1為同時(shí)使用系數(shù)，取0.8。通過公式計(jì)算可得夏季用電度數(shù)是846 868 kWh，冬季用電度數(shù)是828 230 kWh，全年總用電度數(shù)是1 675 098 kWh。可以計(jì)算得到水冷式多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)全年用電費(fèi)是167.51萬元。由于項(xiàng)目冬季熱負(fù)荷較低，所以采用電加熱器制熱，并沒有設(shè)置熱水鍋爐，所以這項(xiàng)費(fèi)用可省略。因此，水冷式VRV多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用就是167.51萬元，通過模擬計(jì)算可知，相較于在同種條件下的傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)的年運(yùn)行費(fèi)用要低20萬元左右?？紤]整個(gè)系統(tǒng)的投資回收期為10年，這項(xiàng)節(jié)省下來的費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了初期投資多于傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)的費(fèi)用，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

3 針對(duì)水冷式VRV多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用的思考

綜上所述，從經(jīng)濟(jì)性方面來看，水冷式VRV多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì)。此外，其具有占用空間小、設(shè)計(jì)安裝方便、布置靈活、噪聲低、溫度控制平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。本文首先對(duì)一個(gè)已經(jīng)完成的傳統(tǒng)中央空調(diào)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)分析，統(tǒng)計(jì)了其中各層空調(diào)系統(tǒng)的室外機(jī)型號(hào)、室內(nèi)機(jī)型號(hào)、臺(tái)數(shù)，然后在這個(gè)工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，將其設(shè)計(jì)成水冷式多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，選用相應(yīng)的水冷式多聯(lián)機(jī)，保證室內(nèi)機(jī)制冷量滿足室內(nèi)冷負(fù)荷要求，多聯(lián)機(jī)應(yīng)用的制冷劑是R410A。通過計(jì)算兩種系統(tǒng)形式下的初投資和年運(yùn)行費(fèi)，得出兩種系統(tǒng)形式的經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析。水冷式多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)夏季采用閉式冷卻塔提供冷源，考慮到燃?xì)忮仩t的一次能源利用率較低，冬季供暖采用電加熱。同時(shí)，由于系統(tǒng)采用的是水環(huán)式水冷VRV多聯(lián)機(jī)，故它的作用原理與常見的風(fēng)冷式類似，這樣就導(dǎo)致了城市熱島效應(yīng)。如果將系統(tǒng)工況設(shè)計(jì)成地源熱泵，或者對(duì)C座及裙樓進(jìn)行合理的分區(qū)，將冷、熱量進(jìn)行轉(zhuǎn)移并加以利用的話，這種形式的系統(tǒng)節(jié)能更加明顯。由于水冷式多聯(lián)機(jī)的室外機(jī)可以安裝在層內(nèi)，很大程度上減少了制冷劑管段的長(zhǎng)度，降低了整個(gè)制冷劑管路的壓力損失，從另一個(gè)角度來說，也降低了系統(tǒng)的能耗，提高了系統(tǒng)的能效比。因此，為了順應(yīng)中國(guó)“節(jié)能減排”的方針政策，不久的將來水冷式VRV多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)將會(huì)在暖通行業(yè)中占主導(dǎo)地位。

[1] Liu G D, Guo Z J, Liu K, et al. Experimental Study on Influence of Refrigerant Pipe Length on Specification of VRV Air Conditioning System [A]. The 4th International Workshop on. Energy and Environment of Residential Building, January15-16, Harbin, China.

[2] 王 芳,范曉偉.我國(guó)水源熱泵研究現(xiàn)狀[J].流體機(jī)械,2003(4):21.

[3] 李新國(guó),趙 軍.低溫地?zé)徇\(yùn)用熱泵供熱的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性[J].太陽能學(xué)報(bào),2010,21(4):447- 450.

[4] 張?jiān)婋?重慶地區(qū)多聯(lián)機(jī)節(jié)能運(yùn)行模式研究[D].重慶：重慶大學(xué),2014.

The popularizing application of Water-cooled VRV air-conditioning system★

Chen Xinru1Xiong Wei2Zhang Juncheng2Zhuo Decai2

(1.HunanCollegeofEngineering,Xiangtan411104,China;2.ChinaConstruction5thBureauIndustryEquipmentInstallationCo.,Ltd,Changsha410004,China)

Introduces the water-cooled VRV air-conditioning system’s application background. Through a practical engineering example, the VRV air-conditioning system and traditional air-conditioning system of investment and operational indexes are analyzed in comparison. VRV air-conditioning system in the use and management, operation management, maintenance cost, energy efficiency and environmental protection, etc., were superior to the traditional central air-conditioning system. It has obvious economic and energy-saving advantages.

water-cooled, VRV, application

2015-04-01 ★:湖南工程學(xué)院校級(jí)課題：空氣源熱泵冷水機(jī)組結(jié)霜性能的研究(課題編號(hào)：xj1026)

陳歆儒(1982- )，男，碩士，講師

1009-6825(2015)17-0093-02

TU831

A