某服務(wù)中心VRV空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計分析

李倩茹，方 偉，孫 剛

(上海電力學(xué)院能源與機械工程學(xué)院，上海 200090)

VRV(Variable Refrigerant Volume)是一種變制冷劑流量多聯(lián)系統(tǒng)，最早由日本大金公司于1982年開發(fā)，經(jīng)過多年的技術(shù)改善和革新，已在世界各地得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用.［1］

與傳統(tǒng)的中央空調(diào)水系統(tǒng)相比，VRV空調(diào)系統(tǒng)有以下幾個優(yōu)勢:一是系統(tǒng)較小，可以滿足業(yè)主建筑出租或出售后物業(yè)獨立管理的要求;二是可以滿足業(yè)主對耗電量等能耗的嚴(yán)格計量的要求;三是系統(tǒng)布置靈活、適用性好，對于體積較大的建筑可以實現(xiàn)局部區(qū)域的獨立控制，運行費用比中央空調(diào)水系統(tǒng)低;四是對于很多古建筑的修復(fù)或既有建筑的改造，VRV空調(diào)系統(tǒng)不需要設(shè)置大的空調(diào)機房，可以根據(jù)建筑條件進(jìn)行靈活布置，從而可以較大程度地滿足建筑設(shè)計效果的需求;五是能夠滿足建筑的用途多樣化、時間差異化、管理便利化等要求.此外，VRV空調(diào)采用410A制冷劑，對臭氧層的破壞度為零，優(yōu)勢獨特.［2］

1 建筑概況

該服務(wù)中心為某文體中心運動場地二期工程中的一個建筑單體，建筑面積為661.16 m2，主要設(shè)有茶飲室、服務(wù)室、更衣室、淋浴室、衛(wèi)生間、器材庫和辦公室等.服務(wù)中心設(shè)計了中央空調(diào)系統(tǒng)和機械通風(fēng)系統(tǒng).空調(diào)系統(tǒng)采用VRV中央空調(diào)，新風(fēng)系統(tǒng)采用全熱交換式機械通風(fēng)系統(tǒng).

1.1 設(shè)計參數(shù)

1.1.1 室外設(shè)計參數(shù)

冬季室外平均風(fēng)速為2.8 m/s，夏季室外平均風(fēng)速為2.7 m/s.冬季通風(fēng)室外設(shè)計干球溫度為-0.7℃，夏季通風(fēng)室外設(shè)計干球溫度為29.7℃;冬季空調(diào)室外設(shè)計干球溫度為-6.8℃，夏季空調(diào)室外設(shè)計干球溫度為33.3℃.冬季空調(diào)室外設(shè)計相對濕度為62%.夏季空調(diào)室外設(shè)計濕球溫度為27.2℃，冬季采暖室外設(shè)計干球溫度為-4.7℃.最大凍土深度為40.0 cm.

1.1.2 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

根據(jù)節(jié)能設(shè)計規(guī)范和業(yè)主要求，室內(nèi)設(shè)計參數(shù)選取值如表1所示.

表1 室內(nèi)設(shè)計參數(shù)

1.1.3 圍護(hù)熱工設(shè)計參數(shù)

圍護(hù)熱工設(shè)計參數(shù)如表2所示.

表2 圍護(hù)熱工設(shè)計參數(shù)

1.2 負(fù)荷計算

外墻和屋面?zhèn)鳠崂湄?fù)荷為:

式中:F——計算面積，m2;

τ——計算時刻，點鐘;

τ-ξ——溫度波的作用時刻，即溫度波作用于外墻或屋面外側(cè)的時刻，點鐘;

Δtτ-ξ——作用時刻下，通過外墻或屋面的冷負(fù)荷計算溫差，簡稱負(fù)荷溫差，℃;

K——傳熱系數(shù)，雙層窗可取2.9，單層窗可取 5.8，W/(m2·℃).外窗的溫差傳熱冷負(fù)荷為:

在兩位教師的教學(xué)中，教師分別對學(xué)生的回答給予了及時且具體的評價，這些評價激發(fā)了學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)的興趣，也促進(jìn)了學(xué)生對概念的更深一層的認(rèn)識與掌握。在《角的初步認(rèn)識》這一課中，角是什么樣子的這一概念是教學(xué)的重點，也是學(xué)生要達(dá)到的目標(biāo)之一。在A教師和B教師的教學(xué)中，學(xué)生都能通過學(xué)習(xí)達(dá)到這一目標(biāo)，但是在以拋錨式教學(xué)為主的教學(xué)效果有效性上來看，教師A對學(xué)生自主學(xué)習(xí)和協(xié)作學(xué)習(xí)這兩環(huán)節(jié)重視不夠，教師B更加關(guān)注這兩個環(huán)節(jié)的設(shè)計，因此教師A的設(shè)計相比較于教師B的設(shè)計來說，教師A的設(shè)計并沒有很好的達(dá)到教學(xué)過程的有效性，教師B的設(shè)計更好地體現(xiàn)了教學(xué)過程的有效性。

式中:Δtτ——計算時刻下的負(fù)荷溫差，℃;內(nèi)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱冷負(fù)荷為:

式中:Q——穩(wěn)態(tài)冷負(fù)荷，W;

twp——夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算日平均溫度，℃;

tn——夏季空氣調(diào)節(jié)室內(nèi)計算溫度，℃;

Δtls——鄰室溫升，可根據(jù)鄰室散熱強度取值，℃.

人體冷負(fù)荷為:

式中:φ——群體系數(shù);

n——計算時刻空調(diào)房間內(nèi)的總?cè)藬?shù);

Xτ-T——單位時間內(nèi)人體顯熱散熱量的冷負(fù)荷系數(shù).

滲透空氣顯熱冷負(fù)荷為:

式中:n1——每小時換氣次數(shù);

V1——房間的容積，m3;

pw——夏季空調(diào)室外干球溫度下的空氣密度，kg/m3.

由室內(nèi)外設(shè)計參數(shù)、圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)和計算公式計算可得:服務(wù)中心計算空調(diào)冷負(fù)荷為177 kW，夏季時總冷指標(biāo)為403 W/m;空調(diào)熱負(fù)荷為175 kW，冬季時總熱指標(biāo)為399 W/m.選擇44HP的室外機和11臺室內(nèi)機，設(shè)置1臺3 200 m3/h全熱交換式換熱機.

2 中央空調(diào)系統(tǒng)

2.1 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)置

服務(wù)中心采用變冷媒流量中央空調(diào)系統(tǒng).該系統(tǒng)運行方便靈活，便于管理，有利于降低空調(diào)運行費用.該空調(diào)系統(tǒng)的室外機設(shè)置在室外機平臺處.

該平臺設(shè)有大面積的百葉，上方百葉排風(fēng)，下方百葉進(jìn)風(fēng).平臺上設(shè)置足夠面積的通風(fēng)百葉，使百葉的傾角不大于20°，開口率不小于80%，這樣可以有效避免進(jìn)風(fēng)與排風(fēng)短路.

室外機采用商用44HP機組，根據(jù)空調(diào)房的建筑結(jié)構(gòu)、室內(nèi)的裝潢布置等條件，并考慮良好的氣流分布，室內(nèi)機選用天花板嵌入式(四向氣流和雙向氣流)室內(nèi)機，該機型為中間回風(fēng)(四外側(cè)或兩外側(cè))送風(fēng)的形式，比較有利于裝潢的統(tǒng)一.此外，系統(tǒng)具有較成熟的控制方式，使每個房間之間相互影響較小，室外機可根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷變化的要求，采用變頻方式大幅度調(diào)節(jié)主機的出力，可以實現(xiàn)對每個房間空調(diào)要求的精確控制，進(jìn)而實現(xiàn)根據(jù)使用要求最大限度地調(diào)節(jié)冷量、節(jié)約能源的目的.11臺室內(nèi)機都暗裝于各房間吊頂內(nèi)，各臺室內(nèi)末端機組均設(shè)有溫控裝置，以調(diào)節(jié)機組的運行.［3］

考慮到項目位于偏冷地區(qū)，以及服務(wù)中心工藝要求其室內(nèi)溫度較高，冬季需要設(shè)置電加熱器.空調(diào)冷媒管設(shè)計圖如圖1所示.

圖1 服務(wù)中心空調(diào)冷媒管平面示意

2.2 通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)置

服務(wù)中心每個房間的新風(fēng)通過設(shè)置在吊頂內(nèi)的全熱熱交換器送入室內(nèi)，利用排風(fēng)余熱對新風(fēng)進(jìn)行處理，可以達(dá)到節(jié)約能源、提高舒適性的目的.全熱交換器的新風(fēng)和排風(fēng)的外墻防水百葉設(shè)置在外墻上的間距為大于等于10 m的位置，以免新風(fēng)和排風(fēng)交叉而降低新風(fēng)質(zhì)量.在換熱機組兩側(cè)的新風(fēng)和排風(fēng)總管上均設(shè)有消聲器.此外，每個房間的氣流組織均采用頂送(側(cè)送)頂回的方式，新風(fēng)、排風(fēng)全熱交換機組向各個房間補入新風(fēng)，由頂送(或側(cè)送)風(fēng)口、回風(fēng)口構(gòu)成完整的室內(nèi)空間氣流組織.［4］

為改善室內(nèi)空氣品質(zhì)，排風(fēng)系統(tǒng)的排風(fēng)量根據(jù)新風(fēng)量來計算，并使室內(nèi)保持適當(dāng)正壓.衛(wèi)生間、淋浴間、熱水機房、配電間均設(shè)排風(fēng)系統(tǒng)，由排風(fēng)扇排至室外.同時均采用自然補風(fēng).詳細(xì)參數(shù)如表3所示.通風(fēng)系統(tǒng)平面圖如圖2所示.

表3 4種房間的換氣次數(shù) 次·h-1

圖2 服務(wù)中心空調(diào)通風(fēng)平面示意

3 結(jié)論

(1)本項目的冷媒管采用PVC32，為了保證冷凝水管排水順暢，冷凝水管需要沿冷凝水水流方向有一定的坡度(一般不小于0.01)，但坡度大小會受到吊頂高度的限制，因此本項目綜合考慮選擇了0.02的坡度值;另外冷媒管立管的位置單獨選在VRV室外機平臺處，區(qū)別于一般設(shè)計選在衛(wèi)生間及浴室的地漏處，完全避免了衛(wèi)生間和浴室的異味沿冷媒管反向流竄到各個房間、從而影響室內(nèi)空氣質(zhì)量的缺陷.

(2)該建筑主體為圓形，但整體屬于不規(guī)則圖形建筑，另外屋頂上設(shè)有7個圓形天窗，風(fēng)管設(shè)計要在躲避天窗和減少風(fēng)管彎頭的同時，還要保證房間頂部整齊美觀，因此風(fēng)管設(shè)計難度較大.由于建筑為服務(wù)機構(gòu)，屬公共場所，本項目采用風(fēng)口與天窗相結(jié)合的設(shè)計，風(fēng)口設(shè)置在天窗側(cè)部，可以巧妙地隱藏風(fēng)口，在保證屋頂整齊美觀的同時，還可以得到足量的新風(fēng)，但是這樣設(shè)計的風(fēng)口需要配合天窗結(jié)構(gòu)做成圓弧型，需要與建筑相互配合.(3)與傳統(tǒng)中央空調(diào)水系統(tǒng)相比，采用VRV

空調(diào)系統(tǒng)便于建筑的出租和售后管理，而且對大型建筑，可以實現(xiàn)局部區(qū)域的獨立控制，大大減少了運行費用，因此現(xiàn)階段在項目設(shè)計中應(yīng)用較廣泛.

［1］ 王文涌.淺談VRV空調(diào)系統(tǒng)原理及應(yīng)用［J］.山西建筑，2008，34(27):216-217.

［2］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.JGJ 174—2010多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010.

［3］ 張香蘭，楊德山，張新世，等.VRV中央空調(diào)系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2008(22):28-29.

［4］ 中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.GB 50736—2012民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范［S］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.