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鄭州一公寓空氣源熱泵地暖風(fēng)盤(pán)冷暖機(jī)組案例賞析,替代中央空調(diào)效果超好
空氣源熱泵冷暖機(jī)組是一個(gè)提供冷熱源的獨(dú)立完整機(jī)組，利用的是空氣能源，不占用機(jī)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(lè)會(huì)所、商場(chǎng)等公共建筑。通過(guò)一系列工程來(lái)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(shí)兼顧了中央空調(diào)制冷的功能。
今天就介紹一個(gè)超低溫二聯(lián)供商用產(chǎn)品在該度假村綜合樓項(xiàng)目中央空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用。
1.工程簡(jiǎn)介
本項(xiàng)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(gè)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(jí)為二級(jí)，屋面防水等級(jí)為Ⅰ級(jí)，抗震設(shè)防烈度為7度。由甲方招標(biāo)圖紙知，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)建筑采暖空氣調(diào)節(jié)能耗76kWh/㎡;低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)開(kāi)發(fā)商已安裝完畢，做到管路對(duì)接即可。
該工程2015年11月初甲方面向社會(huì)招標(biāo)，隨后開(kāi)始了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)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(yùn)行效果良好。
2.空調(diào)設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定
《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50019-2003;《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50736-2012;《實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》;《簡(jiǎn)明空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)》;《通風(fēng)與空調(diào)工程施工規(guī)范》GB50738-2011;《通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗(yàn)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(jì)、安裝及使用規(guī)范》CRAA311-2009;《全國(guó)民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施/暖通空調(diào)•動(dòng)力》2009版;……
2.2空調(diào)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料
A.室內(nèi)主要空調(diào)設(shè)計(jì)參數(shù)
2.3.冷熱負(fù)荷計(jì)算及末端選型
A.空調(diào)負(fù)荷計(jì)算
空調(diào)區(qū)域的夏季冷負(fù)荷由以下各部分組成：人體冷/濕負(fù)荷、燈光/設(shè)備冷負(fù)荷、新風(fēng)冷/濕負(fù)荷、滲透冷/濕負(fù)荷、外墻和屋面冷負(fù)荷、外窗和天窗冷負(fù)荷、內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)冷負(fù)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(shí)間的變化負(fù)荷也隨之變化的這一現(xiàn)象，空調(diào)負(fù)荷計(jì)算時(shí)是對(duì)每個(gè)時(shí)間的負(fù)荷分別進(jìn)行計(jì)算匯總，并比較逐時(shí)冷負(fù)荷的最大值作為空調(diào)計(jì)算負(fù)荷。
本工程的空調(diào)及采暖負(fù)荷計(jì)算和末端選型參考甲方提供的招標(biāo)圖紙及資料，可知空調(diào)系統(tǒng)最大冷負(fù)荷為486.2kW，采暖熱負(fù)荷為194.5KW。需要指出的是，由于本項(xiàng)目建筑功能主要是辦公和公寓，辦公區(qū)開(kāi)啟時(shí)間為白天、而公寓區(qū)域開(kāi)啟時(shí)間主要集中在晚上下班期間，使用率低、末端設(shè)備同時(shí)開(kāi)啟率也不高。
B.風(fēng)機(jī)盤(pán)管選型
本項(xiàng)目風(fēng)機(jī)盤(pán)管選型結(jié)果如表3：
本項(xiàng)目中風(fēng)機(jī)盤(pán)管設(shè)備選用國(guó)際知名品牌、3排管、高靜壓帶回風(fēng)箱的機(jī)組，噪聲低、換熱效率高。
風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組一般配合裝修風(fēng)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(jiàn)施工圖。由于本項(xiàng)目每個(gè)房間面積都不大，均采用臥式暗裝帶回風(fēng)箱的風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組，臥式暗裝以應(yīng)付不同房間對(duì)空調(diào)及供暖負(fù)荷的要求，另外可以配置新風(fēng)處理系統(tǒng)以滿足各區(qū)的通風(fēng)要求。
C.地暖末端選型設(shè)計(jì)
該項(xiàng)目的業(yè)主方招標(biāo)前已經(jīng)設(shè)計(jì)安裝了低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)，設(shè)計(jì)熱源供回水溫度為50℃/45℃。地面加熱盤(pán)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(jì)
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(tái)風(fēng)機(jī)盤(pán)管機(jī)組的回水管上設(shè)計(jì)電動(dòng)二通閥。風(fēng)機(jī)盤(pán)管的供水量控制由室內(nèi)溫控器按所需的室溫來(lái)控制�？照{(diào)冷熱水系統(tǒng)定壓補(bǔ)水裝置采用高位的膨脹水箱。
空調(diào)冷熱水管管材：當(dāng)管徑DN<100mm時(shí)采用鍍鋅鋼管，絲接;當(dāng)管徑DN≥100mm時(shí)采用無(wú)縫鋼管，焊接�？照{(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(jí)發(fā)泡橡塑材料保溫，室內(nèi)管道外設(shè)夾筋鋁箔防護(hù)層，室外管道外設(shè)不小于0.7mm的鋁皮制作防護(hù)層。
空調(diào)冷凍水管保溫材料的厚度為：管徑≤100mm時(shí)，δ=30mm;100<管徑≤250mm時(shí)，δ=35mm。風(fēng)機(jī)盤(pán)管冷熱水進(jìn)出水管采用銅截止閥，回水管口處設(shè)自動(dòng)排氣閥，凝結(jié)水管口與水管相連時(shí)，設(shè)200mm長(zhǎng)的透明塑料軟管，回水設(shè)置電動(dòng)二通閥。空調(diào)凝結(jié)水管安裝時(shí)，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(diǎn)，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(guò)前述設(shè)計(jì)計(jì)算，可知夏季空調(diào)的計(jì)算冷負(fù)荷/冬季地暖的熱負(fù)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(jī)組提供的熱能可以滿足建筑物的采暖需求，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)機(jī)型采用了噴氣增焓EVI技術(shù)，即超低溫機(jī)組。
設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)下表：
本項(xiàng)目中甲方要求配置以制冷為主，因此按空調(diào)夏季冷負(fù)荷初選機(jī)組。本工程空調(diào)系統(tǒng)同時(shí)使用系數(shù)取為75%、系統(tǒng)冷熱損失為10%，可計(jì)算得知空調(diào)機(jī)組匹配容量應(yīng)為：486.2*0.75*1.1=401.1kW，則主機(jī)臺(tái)數(shù)n(=401.1/65)≈6臺(tái)。
眾所周知，隨著室內(nèi)溫度的降低，建筑物的熱負(fù)荷也逐漸增大。但同時(shí)空氣源熱泵受氣候條件影響特別大，尤其是在機(jī)組結(jié)霜工況下運(yùn)行時(shí)機(jī)組效率會(huì)下降很多。因此，必須空氣源二聯(lián)供機(jī)組的實(shí)際供熱量進(jìn)行校核分析，合理確定熱泵主機(jī)以及輔助熱源的容量。
冬季主機(jī)制熱量校核計(jì)算：查產(chǎn)品樣冊(cè)及實(shí)驗(yàn)室測(cè)定數(shù)據(jù)，可知在鄭州市環(huán)境溫度為室外空調(diào)計(jì)算干球溫度-6.1℃時(shí)、機(jī)組出水溫度為50℃、供回水溫差為5℃運(yùn)行時(shí)，機(jī)組的實(shí)際制熱量約為額定工況條件下的70～75%，即在項(xiàng)目所在地運(yùn)行在最不利環(huán)境條件下6臺(tái)機(jī)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(fù)荷運(yùn)行時(shí)所需的194.5kW的熱負(fù)荷。因此冬季只需開(kāi)啟3～4臺(tái)機(jī)組即可滿足供暖需求，不需另外設(shè)計(jì)輔助熱源。
綜上所述，所選的6臺(tái)機(jī)組可以同時(shí)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(jì)
4.1定壓裝置
空調(diào)水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng)、且運(yùn)行過(guò)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(lái)解決空調(diào)系統(tǒng)的補(bǔ)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(yùn)行可靠、初投資低、電力消耗(與采用定壓罐定壓和變速泵補(bǔ)水的定壓補(bǔ)水裝置相比)相對(duì)較少的特點(diǎn)。
4.2排氣裝置
管路系統(tǒng)的最高點(diǎn)或局部高點(diǎn)都設(shè)計(jì)并安裝有自動(dòng)排氣閥;每臺(tái)風(fēng)機(jī)盤(pán)管設(shè)備自帶手動(dòng)排氣閥。
4.3控制系統(tǒng)
A.主機(jī)控制
空調(diào)機(jī)組的啟停控制采用的是機(jī)組面板的就地控制。空調(diào)機(jī)組可根據(jù)回水溫度(本項(xiàng)目制冷時(shí)為12℃、制熱時(shí)為45℃)控制機(jī)組壓縮機(jī)的啟停，來(lái)達(dá)到節(jié)能的目的。另外，空調(diào)機(jī)組自帶低水溫保護(hù)、缺水保護(hù)、高低壓保護(hù)等功能。
B.末端控制
末端機(jī)組的控制器可以根據(jù)室溫自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)盤(pán)管的運(yùn)行，還可以做到定時(shí)開(kāi)關(guān)功能。
C.缺水控制
主管路供回水總管之間設(shè)有電動(dòng)壓差旁通控制系統(tǒng)，根據(jù)壓差傳感器實(shí)測(cè)的供回水溫差Δp與設(shè)定壓差Δps的偏差調(diào)節(jié)電動(dòng)壓差旁通閥的開(kāi)度，或增大開(kāi)度、泄流降壓，或減小開(kāi)度、截流增壓。與此同時(shí)，壓差旁通閥的分流作用使流經(jīng)空調(diào)機(jī)組的水量穩(wěn)定不變。
當(dāng)空調(diào)主機(jī)缺水運(yùn)行時(shí)，會(huì)開(kāi)啟水流故障報(bào)警，關(guān)閉壓縮機(jī)及水泵的運(yùn)行。
5.運(yùn)行效果及費(fèi)用估計(jì)
系統(tǒng)安裝完畢，技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)機(jī)組安裝過(guò)程中出現(xiàn)了一些不規(guī)范的現(xiàn)象，比如水流開(kāi)關(guān)未安裝、焊口處防腐沒(méi)按設(shè)計(jì)要求施工、保溫厚度不夠、管路低位處無(wú)排水口等問(wèn)題，并嚴(yán)令其進(jìn)行了整改。只有合理的設(shè)計(jì)、規(guī)范的安裝，才能保證后期運(yùn)行的穩(wěn)定、安全、可靠。
對(duì)于空氣源熱泵行業(yè)來(lái)說(shuō)，經(jīng)銷商必須要懂得空調(diào)系統(tǒng)原理、設(shè)計(jì)、施工安裝和售后維保，才有利于二聯(lián)供水機(jī)的長(zhǎng)期發(fā)展、方能獲得客戶的認(rèn)可。本系統(tǒng)自2015年12月中旬正式運(yùn)行至今，空調(diào)和采暖效果良好，均達(dá)到了設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)，用戶評(píng)價(jià)很高。
根據(jù)前述可知本空調(diào)系統(tǒng)機(jī)組的總功耗為20.5*6=123kWh，根據(jù)本項(xiàng)目目前的運(yùn)行狀態(tài)，可預(yù)估系統(tǒng)全年運(yùn)行費(fèi)用，表格如下：
根據(jù)該項(xiàng)目特點(diǎn)，中央空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間：制冷季按100天、采暖季90天計(jì)算;運(yùn)行時(shí)間：制冷季空調(diào)每天運(yùn)行12小時(shí)，采暖季每天運(yùn)行14小時(shí);電費(fèi)按0.9元/kWh(商用電)計(jì)算。
6.結(jié)束語(yǔ)
空氣源兩聯(lián)供機(jī)組作為系統(tǒng)冷熱源設(shè)備，一機(jī)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(jì)務(wù)必根據(jù)設(shè)備的使用壽命、初投資、設(shè)備利用率、對(duì)環(huán)境的保護(hù)等各方面結(jié)合實(shí)際情況做出最合理、經(jīng)濟(jì)的工程配比。
隨著民眾生活水平的提高，對(duì)舒適性要求也越來(lái)越高，越來(lái)越多的場(chǎng)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(jī)組(對(duì)于北方市場(chǎng)，超低溫型機(jī)組更能體現(xiàn)這一優(yōu)勢(shì))則恰好能滿足冷暖市場(chǎng)這一剛性要求;另外，在全社會(huì)大規(guī)�！懊焊碾姟薄⒊珜�(dǎo)采用清潔能源的大環(huán)境下，空氣源熱泵乃大勢(shì)所趨。
7.系統(tǒng)圖
