Effects of Power Distribution Safety Factor of VRV Air Conditioning System on Building Electricity Quotas

樓云亭

(山東同圓設(shè)計集團有限公司，山東 濟南 250101)

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Effects of Power Distribution Safety Factor of VRV Air Conditioning System on Building Electricity Quotas

VRV空調(diào)系統(tǒng)配電安全系數(shù)對建筑用電指標(biāo)的影響

樓云亭

(山東同圓設(shè)計集團有限公司，山東 濟南 250101)

The concept of distribution safety factor of VRV air conditioner outdoor unit is proposed. The impact of VRV air conditioning distribution safety factor on the building’s electricity index is expounded by several calculating examples. Through the “National civil engineering design measures / Electric”, the comparative illustration of the electricity load index is made.

VRV air conditioning system, power design, safety factor, building electricity quotas

0 引言

VRV空調(diào)系統(tǒng)因其布置靈活、可靠性較高、初投資低、運行節(jié)能等優(yōu)點，在辦公建筑中得到廣泛應(yīng)用。設(shè)計過程中，在暖通專業(yè)對電氣專業(yè)提資環(huán)節(jié)及電氣專業(yè)的設(shè)計環(huán)節(jié)，都能體現(xiàn)出設(shè)計師對該類產(chǎn)品相關(guān)參數(shù)缺乏了解。電氣專業(yè)設(shè)計人員應(yīng)明確VRV空調(diào)室外機的額定配電容量、最大配電容量、最小線路電流、配電安全系數(shù)等概念。VRV空調(diào)系統(tǒng)的配電不合理會直接導(dǎo)致相關(guān)開關(guān)、導(dǎo)體等器件中的選擇出現(xiàn)偏差。

1 VRV空調(diào)系統(tǒng)

VRV(Variable Refrigerant Volume)空調(diào)系統(tǒng)全稱為變制冷劑流量多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)，簡稱多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)。系統(tǒng)由室內(nèi)機單元、室外機單元和冷媒管三部分組成。一臺室外機通過冷媒管連接多臺室內(nèi)機，根據(jù)室內(nèi)機的反饋信號，控制其向室內(nèi)機輸送制冷劑流量，實現(xiàn)不同的輸出要求。VRV空調(diào)系統(tǒng)一方面可以通過變頻控制改變壓縮機工作狀態(tài)，實現(xiàn)對制冷劑壓力和溫度的控制；另一方面，還可以通過調(diào)節(jié)室內(nèi)機的電子膨脹閥開度，實現(xiàn)控制末端輸出。純租售型辦公建筑中幾乎都是采用VRV空調(diào)系統(tǒng)，應(yīng)用相當(dāng)廣泛。

2 實例分析

2.1 項目簡介

本文選取采用VRV空調(diào)系統(tǒng)的某超高層寫字樓作為研究對象，該樓共46層，設(shè)置3個避難層，分別為11、23、35層，VRV空調(diào)室外機集中設(shè)置在這3個避難層和屋頂層。選用國內(nèi)某知名品牌產(chǎn)品，其技術(shù)參數(shù)在實際工況下均基本達到其標(biāo)稱的參數(shù)要求。

2.2 室外機配電研究

設(shè)備專業(yè)提資給電氣專業(yè)的有效內(nèi)容包括：空調(diào)室外機的額定配電功率(Pn)、空調(diào)室內(nèi)機的額定配電功率(Pm)、單模塊室外機最大線路電流(Imax)，其中，Pn和Pm是室外機和室內(nèi)機設(shè)備上的銘牌功率，指在額定室內(nèi)工況下的正常平穩(wěn)運行功率；Imax是單個室外機模塊運行過程中可能達到的最大電流值。

配電計算思路先由單臺室外機模塊入手，然后計算末級配電箱(一般情況下帶10～15路室外機模塊)，最后計算本層的室外機配電總箱和上級變壓器。

通常，暖通專業(yè)提資給電氣專業(yè)的條件均為設(shè)備的額定功率，應(yīng)特別注意的是，不可按額定功率為空調(diào)室外機進行配電，因為在冬季室外溫度低或夏季室外溫度高的情況下，空調(diào)室外機會出現(xiàn)短時間或長時間的“超頻”運行狀態(tài)，此時的運行功率為室外機的最大配電功率，這里引入一個“安全系數(shù)”的概念，最大功率等同于額定功率乘以安全系數(shù)見式(1)。

(1)

式中，Pmax為空調(diào)室外機的最大配電功率；Ca為空調(diào)室外機配電安全系數(shù)，建議選擇范圍是1.2～1.4，具體還應(yīng)結(jié)合所選空調(diào)廠家的實際情況，廠家大量的運行數(shù)據(jù)可以指導(dǎo)安全系數(shù)的確定，本項目配電安全系數(shù)選取1.4。

對于單臺室外機模塊配電，應(yīng)直接按照最大線路電流Imax來選擇開關(guān)和導(dǎo)體。

以某型號室外機為例，室外機的額定功率Pm=16.9kW，套用公式(1)，選取安全系數(shù)Ca=1.4，得到Pmax=23.66kW，此型號室外機廠家給出的最大線路電流為46A，所以單臺室外機模塊選擇50A開關(guān)，配合5×16電纜。

以其中一個避難層(23層)室外機為例，本避難層室外機共負責(zé)上下各5層的室內(nèi)機，23層共設(shè)置40臺室外機，且室外機型號均相同，每10臺室外機作為一個末端配電單元，采用1臺末端配電箱為其配電，本層共設(shè)置4臺末級配電箱。

選取其中一臺末級配電箱作為計算對象，對于配電箱處進線開關(guān)和導(dǎo)體的選擇，應(yīng)按10臺室外機Pmax之和，然后通過負荷計算來得出電流。10臺室外機總額定功率為169kW，總最大功率為236.6kW。在末級配電箱處，如果室外機臺數(shù)不超15臺，一般建議需要系數(shù)取1，因為15臺以下室外機同時超頻的概率比較大。這樣算得，總計算電流449A，進線處選擇500A開關(guān)，配合選擇2根150電纜并聯(lián)供電。

同理，計算23層室外機配電總箱，本箱負責(zé)為本層4個配電分箱供電，總最大功率為236.6kW×4=946.4kW，此處需要系數(shù)建議取0.7～0.8，因40臺室外機同時超頻運行的可能性很小。這樣算得，總計算電流1 438A，本避難層空調(diào)配電回路變壓器低壓柜處總電源開關(guān)選擇1 600A，配合選擇1 600A母線供電。

本建筑共3個避難層，3個避難層的室外機用電量相加，并加入所有室內(nèi)機用電量，可得到總用電量，由此可反推出本建筑每平方用電負荷。經(jīng)計算，空調(diào)室內(nèi)機總最大功率之和∑Pm和室外機總最大功率之和∑Pn相加得4 385kW，此處變壓器同時系數(shù)建議取0.6～0.7，計算負荷為3 070kW。本樓辦公部分(除去公共區(qū)域、交通核、地下車庫和設(shè)備用房等)建筑面積約45 000m2，計算得，VRV空調(diào)用電負荷指標(biāo)為68W/m2。筆者通過幾個工程實例的計算得到一組應(yīng)用VRV空調(diào)辦公樓的空調(diào)計算負荷，詳見表1。

為使結(jié)果更加準(zhǔn)確，對表1中所列建筑的VRV空調(diào)實際運行耗電量進行統(tǒng)計，表中所選建筑均為VRV空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定運行一年以上，租售率高且無閑置樓層，耗電量統(tǒng)計時段均選取耗電量最大的制熱工況月份。然后通過計算該段時間的用電負荷指標(biāo)，將其與表1中的理論計算結(jié)果進行比對。

表1 辦公建筑空調(diào)計算負荷統(tǒng)計

表1中建筑均采用了空調(diào)廠家的智能計量計費系統(tǒng)，不同品牌的計量計費系統(tǒng)原理大同小異，網(wǎng)關(guān)通過專用接口按照30s一個周期的方式采集室外機、室內(nèi)機的數(shù)據(jù)。每120個采樣周期以冷媒系統(tǒng)為單位對室外機消耗的電能進行一次分配，將分配結(jié)果生成電量文件上傳到平臺軟件。軟件匯總電量文件生成用戶報表。經(jīng)統(tǒng)計，夏季工況下辦公樓的空調(diào)實際運行情況統(tǒng)計結(jié)果如表2所示。

表2 辦公建筑空調(diào)實際運行情況統(tǒng)計(夏季工況)

對于表2數(shù)據(jù)，需要說明的是，只要在軟件中輸入指定時間段，運行時間(估值)可由軟件算法程序計算得來，耗電量總和可以通過軟件平臺直接讀出。

通過表1和表2的比較可知，VRV空調(diào)實際用電負荷指標(biāo)相比理論計算結(jié)果偏小，但差別不大。安全系數(shù)取值偏大可能會造成一定影響，在實際情況中說明實際制熱工況沒有預(yù)期的惡劣。結(jié)合廠家建議，安全系數(shù)取值1.3～1.4之間較為合理的。與《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施/電氣》中表2.5.2中給出的辦公樓用電指標(biāo)上限80W/m2相比，本文得出的VRV空調(diào)平均負荷指標(biāo)大約為63.1W/m2，由此推算僅給剩余用電負荷留下不到17W/m2的余量是顯然不合理的?；谝陨戏治觯P者認(rèn)為，對于采用VRV空調(diào)形式的純辦公建筑而言，綜合用電負荷指標(biāo)上限應(yīng)定為100W/m2。這樣估算變壓器容量時才能更加準(zhǔn)確。

3 結(jié)束語

本文針對VRV這種常見的空調(diào)形式，對其配電設(shè)計提出了自己的看法，并且就VRV空調(diào)配電設(shè)計對建筑用電指標(biāo)的影響做出了分析，通過實例計算也做出了驗證，在一定程度上可以指導(dǎo)相關(guān)設(shè)計。

樓云亭

碩士研究生，畢業(yè)于山東建筑大學(xué)，研究方向為檢測技術(shù)與自動化裝置，現(xiàn)任山東同圓設(shè)計集團有限公司工程師，從事電氣設(shè)計工作。

Lou Yunting

提出了VRV空調(diào)室外機配電安全系數(shù)的概念，通過多個工程項目的實際測算闡述VRV空調(diào)配電安全系數(shù)對建筑用電指標(biāo)的影響，并與 《全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施/電氣》中的用電負荷指標(biāo)做出對比說明。

VRV空調(diào)系統(tǒng) 配電設(shè)計 安全系數(shù) 用電指標(biāo)

[1] 田旭東,張寶懷,王曉等. VRV空調(diào)系統(tǒng)的特點和設(shè)計實驗方法[J].制冷與空調(diào)，2005,19(1):31-32.