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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和夏熱冬冷地區使用，不僅更加節能，充分發揮了熱泵采暖的同時兼顧了中央空調制冷的功能。
今天就介紹一個超低溫二聯供商用產品在該度假村綜合樓項目中央空調系統中的應用。
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。建筑結構為框架結構，建筑耐火等級為二級，屋面防水等級為Ⅰ級，抗震設防烈度為7度。由甲方招標圖紙知，該項目設計建筑采暖空氣調節能耗76kWh/㎡;低溫熱水地板輻射采暖系統開發商已安裝完畢，做到管路對接即可。
該工程2015年11月初甲方面向社會招標，隨后開始了系統優化設計及工程安裝，2015年12月份中旬中央空調安裝工程全面竣工、完成系統調試，目前系統運行效果良好。
2.空調設計
2.1設計規范規定
《采暖通風與空氣調節設計規范》GB50019-2003;《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB50736-2012;《實用供熱空調設計手冊》;《簡明空調設計手冊》;《通風與空調工程施工規范》GB50738-2011;《通風與空調工程施工質量驗收規范》GB50243-2011;《輻射供暖供冷技術規程》JGJ142-2012;《熱泵熱水系統設計、安裝及使用規范》CRAA311-2009;《全國民用建筑工程設計技術措施/暖通空調•動力》2009版;……
2.2空調設計基礎資料
A.室內主要空調設計參數
2.3.冷熱負荷計算及末端選型
A.空調負荷計算
空調區域的夏季冷負荷由以下各部分組成：人體冷/濕負荷、燈光/設備冷負荷、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、內圍護結構冷負荷等。影響建筑物室內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象，空調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計算負荷。
本工程的空調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，可知空調系統最大冷負荷為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，辦公區開啟時間為白天、而公寓區域開啟時間主要集中在晚上下班期間，使用率低、末端設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果如表3：
本項目中風機盤管設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，臥式暗裝以應付不同房間對空調及供暖負荷的要求，另外可以配置新風處理系統以滿足各區的通風要求。
C.地暖末端選型設計
該項目的業主方招標前已經設計安裝了低溫熱水地板輻射采暖系統，設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水系統設計
空調水系統為一次泵變流量、雙管制系統，系統干管采用異程式。每層水系統的回水干管上設置平衡閥。每臺風機盤管機組的回水管上設計電動二通閥。風機盤管的供水量控制由室內溫控器按所需的室溫來控制。空調冷熱水系統定壓補水裝置采用高位的膨脹水箱。
空調冷熱水管管材：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。空調冷凝水管采用硬質聚氯乙烯塑料管。空調水管均采用B1級發泡橡塑材料保溫，室內管道外設夾筋鋁箔防護層，室外管道外設不小于0.7mm的鋁皮制作防護層。
空調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，回水管口處設自動排氣閥，凝結水管口與水管相連時，設200mm長的透明塑料軟管，回水設置電動二通閥。空調凝結水管安裝時，按水流方向水平管應保持不小于0.5%的坡度坡向排水點，連接設備的水平支管應保持不小于1%的坡度。所有水流設備和附件的工作壓力不小于1.0MPa。
3.冷熱源選型
本工程經過前述設計計算，可知夏季空調的計算冷負荷/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，為保證在低溫環境條件下機組提供的熱能可以滿足建筑物的采暖需求，本項目設計機型采用了噴氣增焓EVI技術，即超低溫機組。
設備的主要技術參數見下表：
本項目中甲方要求配置以制冷為主，因此按空調夏季冷負荷初選機組。本工程空調系統同時使用系數取為75%、系統冷熱損失為10%，可計算得知空調機組匹配容量應為：486.2*0.75*1.1=401.1kW，則主機臺數n(=401.1/65)≈6臺。
眾所周知，隨著室內溫度的降低，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：查產品樣冊及實驗室測定數據，可知在鄭州市環境溫度為室外空調計算干球溫度-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系統和冬季地暖末端的需求。
4.系統設計
4.1定壓裝置
空調水系統為閉式系統、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系統的補水、定壓和容納系統水量的變化。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
管路系統的最高點或局部高點都設計并安裝有自動排氣閥;每臺風機盤管設備自帶手動排氣閥。
4.3控制系統
A.主機控制
空調機組的啟停控制采用的是機組面板的就地控制。空調機組可根據回水溫度(本項目制冷時為12℃、制熱時為45℃)控制機組壓縮機的啟停，來達到節能的目的。另外，空調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室溫自動控制風機盤管的運行，還可以做到定時開關功能。
C.缺水控制
主管路供回水總管之間設有電動壓差旁通控制系統，根據壓差傳感器實測的供回水溫差Δp與設定壓差Δps的偏差調節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空調機組的水量穩定不變。
當空調主機缺水運行時，會開啟水流故障報警，關閉壓縮機及水泵的運行。
5.運行效果及費用估計
系統安裝完畢，技術人員到現場調試時發現機組安裝過程中出現了一些不規范的現象，比如水流開關未安裝、焊口處防腐沒按設計要求施工、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。只有合理的設計、規范的安裝，才能保證后期運行的穩定、安全、可靠。
對于空氣源熱泵行業來說，經銷商必須要懂得空調系統原理、設計、施工安裝和售后維保，才有利于二聯供水機的長期發展、方能獲得客戶的認可。本系統自2015年12月中旬正式運行至今，空調和采暖效果良好，均達到了設計技術指標，用戶評價很高。
根據前述可知本空調系統機組的總功耗為20.5*6=123kWh，根據本項目目前的運行狀態，可預估系統全年運行費用，表格如下：
根據該項目特點，中央空調系統運行時間：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.結束語
空氣源兩聯供機組作為系統冷熱源設備，一機多用，夏季作為空調冷源、冬季為地暖系統的熱源，利用率高。系統的設計務必根據設備的使用壽命、初投資、設備利用率、對環境的保護等各方面結合實際情況做出最合理、經濟的工程配比。
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方式，而二聯供機組(對于北方市場，超低溫型機組更能體現這一優勢)則恰好能滿足冷暖市場這一剛性要求;另外，在全社會大規模“煤改電”、倡導采用清潔能源的大環境下，空氣源熱泵乃大勢所趨。
7.系統圖
