論水源熱泵—分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)的可行性

練文駿

【摘 要】對(duì)水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)原理、系統(tǒng)特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性等進(jìn)行可行性分析。

【關(guān)鍵詞】水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組；水力模塊；工作原理；可行性；節(jié)能

1前言

關(guān)于水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)，是水環(huán)熱泵衍生出新的空調(diào)系統(tǒng)類型。本文從其系統(tǒng)組成及原理、系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)、系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，從而揭示水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用的可行性。

2水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)組成及原理

水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)由以下部分組成：水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組、水力模塊、冷卻水（熱水）循環(huán)環(huán)路、冷凍（熱）水系統(tǒng)、冷卻塔、鍋爐。根據(jù)圖1可看出，水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)類似，是在水環(huán)熱泵的基礎(chǔ)上發(fā)展演變而來。該空調(diào)系統(tǒng)不同之處就是，水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)與水環(huán)熱泵系統(tǒng)相比，有冷凍水系統(tǒng)，不是空調(diào)區(qū)域空氣與制冷劑盤管直接能源交換，水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)還與螺桿機(jī)和離心機(jī)冷水機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)比較相似，制冷主機(jī)和冷凍水泵的模塊化將大的冷凍水系統(tǒng)劃分出多個(gè)小的冷凍水系統(tǒng)。水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)，是水環(huán)熱泵衍生和發(fā)展，冷卻塔和鍋爐分別為水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組提供冷源和熱源，冷卻塔、鍋爐、水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組、冷卻水泵共同組成冷卻水（熱水）循環(huán)環(huán)路，冷卻水（熱水）循環(huán)環(huán)路將分布式水冷渦旋冷水機(jī)組成一個(gè)環(huán)路。根據(jù)建筑物的特性，可將建筑物空調(diào)區(qū)域劃分出多個(gè)空調(diào)區(qū)域，如圖：1中空調(diào)區(qū)域1和空調(diào)區(qū)域2，每個(gè)空調(diào)區(qū)域由水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組、水力模塊（空調(diào)冷凍水/熱水泵）、空調(diào)末端組成冷凍水系統(tǒng)，每個(gè)空調(diào)區(qū)域的冷凍水系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，且水力模塊內(nèi)部設(shè)置有定壓罐，對(duì)各自的冷凍水系統(tǒng)進(jìn)行定壓、補(bǔ)水等，彼此互不干擾。因此，該空調(diào)系統(tǒng)并不存在系統(tǒng)原理上是可行的，是適合進(jìn)行發(fā)展應(yīng)用的。

3水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的水環(huán)熱泵是水/空氣型機(jī)組，機(jī)組又分為整體式和分體機(jī)，整體式是由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器及方劑組合為一整體的水環(huán)熱泵空調(diào)機(jī)組，分體機(jī)是將壓縮機(jī)及水側(cè)換熱器（主機(jī)部分）與風(fēng)機(jī)及風(fēng)側(cè)換熱器（室內(nèi)機(jī)部分）分開設(shè)置的水環(huán)熱泵空調(diào)機(jī)組，分體機(jī)連接多個(gè)臺(tái)室內(nèi)機(jī)時(shí)，又稱為多聯(lián)機(jī)。水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組是由壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、冷凝器組成，蒸發(fā)器和冷凝器均由水進(jìn)行換熱，因此水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組是由水環(huán)熱泵多聯(lián)機(jī)發(fā)展而來。對(duì)于水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組，有以下優(yōu)勢(shì)：

A.與整體式水/空氣型機(jī)組對(duì)比，由于傳統(tǒng)水環(huán)熱泵的壓縮機(jī)及風(fēng)機(jī)運(yùn)動(dòng)部件均集成在一體，會(huì)產(chǎn)生較大的噪音，接近70分貝，如有安裝質(zhì)量問題，噪音還會(huì)增大。而水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組可吊裝在人員不長(zhǎng)期停留過道、廁所、設(shè)備間，而且水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組做到了機(jī)組全封閉，噪音只有45分貝左右。

B.此外，如采用整體式水環(huán)熱泵（水/空氣型機(jī)組），對(duì)于空調(diào)面積小的房間，其成本增大很多，而采用水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)，冷凍水系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤管組合，利于末端選型，又解決了小型整體式水環(huán)熱泵成本高的問題。

C.與多聯(lián)機(jī)水/空氣型機(jī)組對(duì)比，由于傳統(tǒng)水環(huán)熱泵的主機(jī)與室內(nèi)機(jī)采用銅管連接，對(duì)安裝要求高，而且銅管的長(zhǎng)度受到限制，大約是150m長(zhǎng)。而水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組所配的水力模塊的揚(yáng)程可以選配，冷凍水系統(tǒng)的長(zhǎng)度將不受限制，且管路施工要求不高。

4水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性

水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組和水力模塊都是模塊化設(shè)計(jì)（見圖2和圖3），且采用的是吊裝，占用的是建筑物空調(diào)區(qū)域閑置的吊頂空間，無需龐大的專用設(shè)備機(jī)房和專人看護(hù)，可為甲方節(jié)省出空調(diào)機(jī)房面積，并將其改為他用，為甲方增加效益，為建筑提供新的增值點(diǎn)。

對(duì)于采用水力模塊將冷凍水系統(tǒng)分成多個(gè)系統(tǒng)，是一個(gè)創(chuàng)新，解決了冷凍水系統(tǒng)在低負(fù)荷狀態(tài)下小溫差大流量的問題。典型的空調(diào)系統(tǒng)包括冷水機(jī)組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔及末端系統(tǒng)，對(duì)冷水機(jī)組進(jìn)行優(yōu)化以提高其能效比僅僅是針對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的一個(gè)部件的能效標(biāo)識(shí)，冷水機(jī)組能效水平的提高只是建筑物空調(diào)系統(tǒng)整體水平的一個(gè)組成部分，是整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能的必要條件不是充分條件。如水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組的額定能效比一般接近5，如果空調(diào)系統(tǒng)在部分負(fù)荷下運(yùn)行，小溫差大流量現(xiàn)象嚴(yán)重，則導(dǎo)致空調(diào)系統(tǒng)整體能效比偏低，甚至COP在3以下。因此，采用較小的水力模塊將空調(diào)區(qū)域再劃分出多個(gè)空調(diào)區(qū)域，可避免以上問題，起到節(jié)能增效的作用。

以一個(gè)建筑面積為6000㎡的賓館為例，對(duì)水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行分析，其空調(diào)面積約5000㎡，將其分為5各空調(diào)區(qū)域，一個(gè)空調(diào)區(qū)域約1000㎡， 而賓館的負(fù)荷變化很大，現(xiàn)目前一個(gè)水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)的制冷量是70kw，一個(gè)區(qū)域配2臺(tái)主機(jī)，而每臺(tái)主機(jī)又配備的是2臺(tái)渦旋式壓縮機(jī)，所以該賓館具有9級(jí)能量調(diào)節(jié)，利于空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能。

5水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用可行結(jié)論

根據(jù)以上的分析，水源熱泵-分布式渦旋模塊機(jī)組空調(diào)系統(tǒng)具有節(jié)能和節(jié)約機(jī)房面積的特點(diǎn)，可根據(jù)實(shí)際需要，只需運(yùn)行需要空調(diào)調(diào)節(jié)區(qū)域的模塊主機(jī)及相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)備，而其他區(qū)域的空調(diào)設(shè)備可完全處于停止運(yùn)行狀態(tài)，節(jié)能優(yōu)勢(shì)大，其次冷熱源設(shè)備位于建筑物的樓頂，節(jié)省寶貴的室內(nèi)主機(jī)房空間，可分區(qū)域進(jìn)行安裝，節(jié)約初投資，能獨(dú)立安裝電表，可進(jìn)行分區(qū)計(jì)費(fèi)，此外解決了傳統(tǒng)的水環(huán)熱泵空調(diào)系統(tǒng)噪音大的問題。隨著時(shí)間的推移，該類空調(diào)系統(tǒng)將有長(zhǎng)足的發(fā)展和運(yùn)用。