貴州省建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550081

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)居住環(huán)境的要求越來越高。在設(shè)計(jì)房間空調(diào)時(shí)，不僅要保證空調(diào)的設(shè)計(jì)具有經(jīng)濟(jì)性和合理性，還要注意提高環(huán)境的舒適度。在此條件下，風(fēng)冷熱泵空調(diào)由于運(yùn)行安全性能好、成本低，在后期維護(hù)和管理方面不需要花費(fèi)大量的人力、物力，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代建筑環(huán)境中。

1 風(fēng)冷熱泵概述

風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)（見圖1）因?yàn)槠溥m應(yīng)性高、穩(wěn)定性高，所以被廣泛應(yīng)用于公共場(chǎng)所及居民家庭中，其主要由壓縮機(jī)、儲(chǔ)液罐、蒸發(fā)器、冷凝器、過濾器等部件組成，這種設(shè)備在應(yīng)用過程中具有熱泵熱水系統(tǒng)的全天候使用和智能化控制等優(yōu)點(diǎn)。風(fēng)冷熱泵廣泛應(yīng)用于民用建筑空調(diào)及生活熱水供應(yīng)，熱泵有不同的運(yùn)行方式。目前，主要有四種熱泵，分別是僅用于冬季供暖的熱泵，冬季供暖夏季制冷的熱泵，冬季供暖夏季制冷以及生活熱水三用熱泵，冬季供暖夏季制冷以及生活熱水、熱回收方式用熱泵四種。

圖1 風(fēng)冷熱泵型空調(diào)機(jī)組實(shí)物圖

2 風(fēng)冷熱泵型空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 各房間冷負(fù)荷分析

空調(diào)負(fù)荷主要包含空調(diào)的熱負(fù)荷和冷負(fù)荷兩種，主要是在保證室內(nèi)空氣參數(shù)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)要求的條件下，依照實(shí)際情況給建筑物提供相應(yīng)的冷熱負(fù)荷輸出，空調(diào)負(fù)荷的高低很容易受到外部因素的影響，如室內(nèi)設(shè)備的散熱情況、室內(nèi)人員的數(shù)量、外部結(jié)構(gòu)的情況以及室外溫度等均會(huì)影響空調(diào)的負(fù)荷。

對(duì)各房間的冷負(fù)荷進(jìn)行分析，首先要計(jì)算空調(diào)負(fù)荷，了解當(dāng)?shù)氐臍夂騾?shù)，日平均溫度，以便后期進(jìn)行室內(nèi)外溫度設(shè)計(jì)。通過相關(guān)的空調(diào)負(fù)荷計(jì)算軟件來模擬計(jì)算該動(dòng)態(tài)空調(diào)負(fù)荷，并對(duì)全年空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)建筑中滿負(fù)荷的比例相對(duì)較低，大部分時(shí)間空調(diào)負(fù)荷低于最大負(fù)荷的50%，因此在空調(diào)冷熱源配置時(shí)需要對(duì)冷熱負(fù)荷的全年分布情況進(jìn)行充分分析，另外還需要考慮全年冷熱不平衡的問題。

在設(shè)計(jì)風(fēng)冷熱泵型空調(diào)系統(tǒng)時(shí)需要重視空調(diào)系統(tǒng)，在提供能量和熱量時(shí)符合建筑物的要求，控制建筑的冷熱負(fù)荷，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和操作。

熱泵機(jī)組的容量既要考慮大樓各部分同時(shí)使用的系數(shù)，還要考慮熱泵的實(shí)際制冷量和實(shí)際供熱量會(huì)因設(shè)備間距限制等原因造成通風(fēng)不暢，另外，還需要注意室外換熱器表面積灰和表面結(jié)垢、設(shè)備衰減等因素的影響，故所選擇的熱泵機(jī)組應(yīng)考慮安全系數(shù)?？捎萌缦鹿奖硎荆?/p>

式中：Q為熱泵機(jī)組在設(shè)計(jì)工況下的制冷（供熱）量，kW；Qd為出廠設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)荷，kW；B1為同時(shí)使用系數(shù)，由具體工程定，一般取0.75～1.0；B2為出廠安全系數(shù)，一般取1.05～1.10。

在計(jì)算時(shí)，需要注意風(fēng)冷熱泵機(jī)組的綜合應(yīng)用，不僅要符合夏季的制冷需求，還要重視冬季供暖，不同熱泵機(jī)組在制熱和制冷方面的參數(shù)相差較大，通常以辦公室為主體的建筑在設(shè)計(jì)冷熱功能時(shí)，需要保證其供熱負(fù)荷在夏季制冷量的75%～80%[1]。熱泵機(jī)組冬季制熱工況下需要考慮熱泵的結(jié)霜影響，適當(dāng)增加一定容量。

2.2 機(jī)組的選擇

常見風(fēng)冷熱泵型機(jī)組運(yùn)行過程中，需要依照組合規(guī)模和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)大小進(jìn)行分類，具體的類型有以下兩種。

（1）模塊式熱泵。模塊式熱泵是通過多個(gè)熱泵單元并聯(lián)而產(chǎn)生的熱泵機(jī)組。這種熱泵機(jī)組在運(yùn)行過程中，任何一個(gè)單元出現(xiàn)故障都不會(huì)對(duì)其他單元的工作產(chǎn)生影響，優(yōu)點(diǎn)在于振動(dòng)幅度小，而且噪聲低，安裝和運(yùn)輸操作方便，缺點(diǎn)在于對(duì)水質(zhì)的要求較高，故障率較高，通常適合一些特殊的場(chǎng)所。

（2）整體式熱泵。從外觀來看，整體式熱泵和模塊式熱泵之間沒有較大的差別，但是內(nèi)部具有多個(gè)制冷回路和壓縮機(jī)，無法有效地對(duì)其進(jìn)行分解處理。因此，在選擇風(fēng)冷熱泵型空調(diào)系統(tǒng)時(shí)需要與實(shí)際情況相結(jié)合，并進(jìn)行有效控制。

2.3 空調(diào)水冷系統(tǒng)

（1）空調(diào)水冷系統(tǒng)的布置。通過雙管供應(yīng)冷凍水，該系統(tǒng)運(yùn)行設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)較為簡單，而且不需要投入大量的資金來進(jìn)行建設(shè)和維護(hù)，在設(shè)計(jì)之初，為了能夠保證節(jié)能的效果，防止管內(nèi)出現(xiàn)過多雜物，使用封閉式系統(tǒng)讓管道和大氣接觸面積降低，減少灰塵的堆積。在風(fēng)冷熱泵機(jī)組中，使用異程式系統(tǒng)進(jìn)行立管供水，并且合理布設(shè)各層水管[2]。

（2）冷凍水泵的選擇。在選擇冷凍水泵時(shí)，需要根據(jù)蒸發(fā)器的標(biāo)準(zhǔn)和循環(huán)泵的揚(yáng)程數(shù)據(jù)進(jìn)行選擇。同時(shí)，需配備合理的控制系統(tǒng)，這樣可以達(dá)到較好的節(jié)能效果。

（3）水泵配管的布置。為了防止水泵運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)震動(dòng)和噪聲，將這些噪聲振動(dòng)傳遞到配管上，需要使用軟管連接各水泵管道。通常在出水口的位置設(shè)置止回閥，這樣可以有效防止出現(xiàn)水逆流等問題。為了保證在非工作狀態(tài)不需要排空系統(tǒng)中的純水，在水泵吸入口的位置設(shè)置進(jìn)口閥，在壓出管的位置設(shè)置出口閥，這是為了方便后期進(jìn)行維護(hù)和管理，還需要配備壓力表、溫度計(jì)和真空表等檢測(cè)設(shè)備，以滿足整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的需要。

2.4 冷凍水供回水管、冷凝水管

在安裝供回水管時(shí)，注意適當(dāng)設(shè)定一定的坡度，以便順利回水。在設(shè)計(jì)冷凝水管管徑時(shí)需要注意，為了保證及時(shí)排除冷凝水，設(shè)計(jì)時(shí)風(fēng)機(jī)盤管凝結(jié)水盤的進(jìn)水坡度需要超過0.01，另外，在水流方向方面也需要設(shè)置相應(yīng)的坡度，坡度一般要超過0.003，這樣可以保證整個(gè)管道中不會(huì)出現(xiàn)積水的問題。為了防止機(jī)組運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生負(fù)壓冷凝水倒流，需要在基層末端設(shè)置冷凝水回水彎。

2.5 水管系統(tǒng)中的閥門

（1）放氣閥。放氣閥主要設(shè)置在管道末端的最高位置，在冬天使用時(shí)熱水中可能會(huì)出現(xiàn)一定的氣泡，氣泡會(huì)對(duì)供暖的效果產(chǎn)生影響，需要及時(shí)通過水管放氣閥將其排出。

（2）蝶閥與球閥。為了保證各樓層和辦公區(qū)域之間能夠單獨(dú)控制供回水，需在每個(gè)房間和樓道內(nèi)設(shè)置球閥和蝶閥，這樣在檢修時(shí)可以單獨(dú)將某一區(qū)域的供回水關(guān)閉，以便后續(xù)排查，從而有利于提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.6 管道保溫、防腐

空調(diào)風(fēng)管需要考慮采取保溫措施，另外需要注意保溫層的防火規(guī)范，在管道施工時(shí)需要全面清潔表面的雜物和污垢，并且做好防銹漆的涂刷工作。空調(diào)水管也需要根據(jù)不同的環(huán)境采取保溫措施[3]。

2.7 冬季風(fēng)冷熱泵新技術(shù)應(yīng)用

冬季開啟空調(diào)水側(cè)換熱器和空氣側(cè)換熱器能夠?qū)崿F(xiàn)制熱效果；開啟全部熱回收器和空氣側(cè)換熱器能夠?qū)崿F(xiàn)熱回收效果。不可同時(shí)開啟熱回收模式和制熱模式，需要借助分時(shí)啟動(dòng)控制，先開啟熱回收模式，等到水溫滿足一定的要求之后再開啟制熱模式。如果在過渡季節(jié)運(yùn)行，需要開啟全部熱回收器和空氣側(cè)換熱器，以此實(shí)現(xiàn)熱回收效果。通常情況下，需要將空調(diào)水側(cè)熱交換器和全部熱回收器進(jìn)行并聯(lián)安裝，因?yàn)樾枰獙⑾到y(tǒng)的全部冷凝熱吸收，所以需要全部的空調(diào)水側(cè)熱交換器和熱回收器的換熱效率以及換熱面積相似。隨著技術(shù)的進(jìn)步，應(yīng)用于低溫工況下的低溫空氣源熱泵已經(jīng)解決了在低溫條件能高效制熱、融霜除霜控制問題，同時(shí)具有低成本、運(yùn)行可靠的特點(diǎn)。此外，吸收式空氣源熱泵技術(shù)、無霜型空氣源熱泵技術(shù)目前也處于應(yīng)用研究階段中。

3 結(jié)束語

隨著當(dāng)前社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)建筑環(huán)境舒適性的要求也逐步提高，與其他空調(diào)系統(tǒng)相比，風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，比較適合小型建筑。因此，相關(guān)工作人員需要對(duì)風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，熟悉相關(guān)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和施工規(guī)范，以保證風(fēng)冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)能夠有效工作，進(jìn)而提升建筑物的舒適度。