閱讀 5056 次 VRV空調系統新風設計改造應用

 

 

    VRV空調系統全稱為VariableRefrigerantVolume系統，即變制冷劑流量系統。系統結構上類似于分體式空調機組，采用一臺室外機對應一組室內機。VRV空調系統由控制系統采集室內舒適性參數、室外環境參數和表征制冷系統運行狀況的狀態參數，根據系統運行優化準則和人體舒適性準則，通過變頻等手段調節壓縮機輸氣量，并控制空調系統的風扇、電子膨脹閥等一切可控部件，保證室內環境的舒適性，并使空調系統穩定工作在最佳工作狀態�？刂萍夹g上采用變頻控制方式，按室內機開啟的數量控制室外機內的旋渦式壓縮機轉速，進行制冷劑流量的控制。VRV空調系統更能滿足用戶個性化的使用要求，設備占用的建筑空間比較小，具有明顯的的節能、使用方便、可靠性高、運行費用低、不需機房、無水系統等優點，因而逐漸得到推廣應用�？照{系統中，新風量是一個很重要的技術參數，也是達到室內衛生標準的保證。VRV空調系統新風問題一直是VRV空調系統設計的難點，也很大程度上限制了VRV空調系統的進一步應用，如何做到既統一協調，又能滿足過濾季節（部分時間）只開新風系統就能滿足使用要求呢？本文總結了VRV 空調系統的設備特點，介紹了VRV空調系統新風問題的常用設計處理方法，結合民政部辦公樓改造工程實例對VRV新風系統進行了實例設計，并于風機盤管新風系統加以比較。

 

    VRV 空調系統的工作原理與普通蒸汽壓縮式制冷系統相同，由壓縮機、冷凝器、節流機構和蒸發器組成。與普通蒸汽壓縮式制冷裝置上同的是，熱泵型(包括熱回收型)VRV 空調系統室內、室外側換熱器都具有冷凝器和蒸發器的雙重功能。

 

    在單元式空調(熱泵)系統裝置中，各組成部件以滿足整機功能(如一定的制冷或制熱能力)而配置，在同樣的工況下上同配置的系統可以有上同的運行參數。對于一定工作能力的空調(熱泵)裝置，冷凝器、蒸發器乃至壓縮機的工作能力是相互影響、相互制衡的，設計時并無統一的工況要求，因此它們也上能作為獨立的部件應用于其他系統。

 

    （1） 室外機。VRV 空調系統室外機一般由可變容量的壓縮機(組)、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器、風扇和節流機構組成。可分為以下三種形式：單冷型、熱泵型和熱回收型。單冷型室外機由可變容量的壓縮機(組)、冷凝器和風扇組成，是一種變容量的風冷壓縮冷凝機組功能；熱泵型室外機由可變容量的壓縮機(組)、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器、風扇和節流機構組成；熱回收型室外機由可變容量的壓縮機(組)、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器、風扇和節流機構組成�？梢愿鶕�不同的氣候環境確定其設計試驗工況，也可通過建立季節能效比模型進行設計試驗。

 

    （2） 室內機。VRV空調系統室內機一般由風扇、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器和節流機構組成�？煞譃橐韵氯�種形式：單冷型、熱泵型和熱回收型。單冷型室內機由風機、蒸發器和節流機構組成。單冷型室內機的工況參數包括節流前進液溫度(過冷度)、蒸發溫度(蒸發壓力)、冷凝溫度(冷凝壓力)和室內環境空氣溫濕度；熱泵型室內機由風機、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器和節流機構組成。制冷運行時，具有一定過冷度的高壓液態制冷劑經節流后進入蒸發器制冷，使得室內空氣降溫降濕；熱回收型室內機由風機、可用作冷凝器或蒸發器的換熱器和節流機構組成。需根據上同的氣候環境確定其設計試驗工況，也可通過建立季節能效比模型進行設計試驗。

 

    （3） 控制系統。VRV 空調控制系統可分為三類：集中控制、獨立式控制、集散式控制。集中控制目前廣泛用于小型VRV 空調系統，如一拖一、一拖二和一拖三系統�？刂瞥杀�，可以上同層次的控制要求，適合固定配置的機組；室外機、室內機根據功能上同自帶相對獨立的控制系統。通過相對簡單的通訊實現機組的模式控制，適用于非固定配置的機組。應用特點是通用性好，便于產品的標準化和系列化；集散式控制是在獨立式控制的基礎上進行功能升級。一是在模式控制的基礎上實現系統運行參數的控制，提高系統的運行效率，二是將空調系統作為建筑環境的子系統，融人樓宇自動控制系統。

 

    VRV變頻直冷式空調系統制冷工藝流程示意圖如下圖1所示。根據其工藝流程原理，VRV空調系統新風問題常用設計處理方法主要有以下幾種方法：

 

    （1）將VRV空調系統的普通室內機作為新風機來處理新風。此種方法由于系統較簡單，在工程中運用較多。由于VRV空調系統的室內機盤管是根據空調回風狀態設計的，而不是按新風狀態設計的，所以一方面室內機不能將新風處理到室內狀態點，部分新風負荷需要由室內機負擔，另一方面在室外溫度較高時，會使室外機長時間超負荷運轉，出現過流保護。

 

    （2）采用全熱交換機作為新風機。使用全熱交換機在向房間補充新風的同時，利用室內排風的冷量來預冷新風，回收冷量的效率為60%~70%，可節能28%。此種方法是VRV空調新風系統的較好方案，在實際工程應用中，大空間空調系統采用全熱交換機時，新風和排風管道易于設置，而在走廊式小開間辦公樓、賓館等場所，同時設置新風管和排風管就較為困難，這時可結合工程的具體情況，將排風系統集中設置。另外使用全熱交換機時還要注意其噪聲帶來的影響。

 

    （3）采用VRV制造廠家提供的新風專用機。這類新風機通常是按新風狀態設計，加大了機組盤管的排數，可將新風處理到室內狀態點。但此種方法工程造價較高，影響在工程中的應用，另一方面，在室外溫度較高時，壓縮機長時間不間斷運行，會影響機組的壽命。

 

    （4）設置風冷熱泵機組為新風系統提供冷熱源。此種方法是將新風系統與VRV系統分開，新風系統用冷熱水系統，這樣就確保了新風系統的風量和冷量。在較大的工程特別是帶有公共部分的裙房工程較為合理，這類工程主樓設置VRV空調系統，裙房空調及主樓新風系統的冷熱源由風冷熱泵機組提供，這樣也降低了工程造價。但此種方法采用了兩種空調系統，在運行管理上較為繁瑣，沒有充分體現VRV空調系統靈活、節能的特點。

 

    （5）利用直接蒸發式風管空調機、屋頂機作為新風機。此類方法和第一種方法，即用普通VRV空調系統室內機作為新風機的原理是一樣的，也存在供冷不足，以及主機超負荷運轉的問題，嚴重時甚至會出現燒機現象。

 

    民政部辦公樓改造工程，建筑面積7000平面，地上4層地下1層，框架結構，原設計無集中空調，甲方要求增補中央空調。經與甲方共同研究決定采用VRV空調系統，夏季制冷。因北京地區冬季室外溫度較低，VRV熱泵系統能效比很低，故保留舊樓采暖系統，新風采用吊頂式新風機組，集中送風，室外機置于屋頂。夏季室內冷負荷Q=2000W，濕負荷W=0.056g/s；室內空氣溫度26℃，室內狀態點的含濕量值10.5g/kg，焓值53kj/kg；室外空氣干球溫度35.2℃，室外空氣濕球溫度28.2℃，含濕量值21.0g/kg，焓值90.5kj/kg；要求新風量G_W=1.65m³。該樓層獨立辦公室有20間，擬采用VRV機組加獨立新風系統。

 

    （1）確定送風狀態點：取送風溫差8℃，與ε=35714kj/kg線相交得到送風狀態點各值：溫度18℃，含濕量值10.0g/kg，焓值43.5kj/kg。

    （2）計算總送風量：G=0.21kg/s=10m³/min

    （3）計算室內機組處理風量：G_F=G-G_W =0.167kg/s=8.35m³/min

    （4）計算該樓層總新風量，并選新風機組：ΣG_W=0.66kg/s=33m³/min。選擇大金FXYM250KFIM型新風機組，該機組風量為35m³/min，冷量Q_W=31.0kw，送風溫度18℃，新風出口焓值43.5kj/kg，含濕量值10.2g/kg。

    （5）確定室內機組出風狀態點（M）：43.5 kj/kg；9.96g/kg；18.3℃。

    （6）選擇室內機組：全冷量1.90kw；顯冷量1.30kw。

    因此，選用FXYS-K20型機組一臺，全冷量2.1kw，顯冷量1.7kw，高檔風量9m³/min，全冷量、顯冷量、風量分別有11%、31%、8%的富裕量。

 

    為便于分析比較，在已知條件不變的情況下又對選用風機盤管系統進行了計算。兩種情況下的計算結果和比較見下表1。

    表中ε_w、ε_F分別表示新風機組和風機盤管機組的角系數，ε_Z為綜合熱力系數。計算過程中因為首先確定新風處理終狀態，因此對新風機組而言，除風量理論值與實際值有差別外，其余理論值與實際值相同。分析表中數據發現，反而是VRV系統的室內機更接近于滿足需要。究其原因，國產風機盤管風量小，單位風量焓差量大，顯冷量小是其重要原因。當然，影響新風和回風處理過程的因素是很多的，還需要更進一步的分析與研究，但是通過以上分析至少說明在新風系統設計過程中，僅僅注意滿足冷量的大小，不注意熱濕比和風量大小的影響的設計具有很大的盲目性，未必能夠滿足室內溫濕度的要求。

 

    總之，VRV空調系統新風是VRV空調系統中的一個很重要的技術參數，對新風問題應正確認識并應根據地區氣候特征、建筑物性質選用合適的處理方法并進行新風系統的設計研究和開發新型的回風和新風處理設備。同時，新風系統的設計應兼顧室內熱濕過程、回風處理和新風處理過程之間的相互影響，不僅要滿足冷量的要求，還需滿足風量和熱濕比的要求。隨著對新風要求的提高，應注意研制大風量、小焓差的風機盤管機組。

 

[1]邵雙全、石文星、李先庭、彥啟森，多元變頻VRV空調系統原理[J].全國暖通空調制冷2002年學術年會論文集，2002.10

[2]陸耀慶. 暖通空調設計指南[M]. 北京：中國建筑工業出版社，1996.9

[3]史敏等. 關于多聯式空調(熱泵)機組試驗方法的探討[J]. 流體機械，2002，30(增刊).

[4]任金祿. 大樓用多聯中央空調機組技術綜述[J]. 流體機械，2002，30(增刊).

 

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