多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)的節(jié)能設(shè)計研究

陳祖銘，舒力帆，李志明，陳宇軒

( 1.華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院，廣州 510640；2.廣州市華德工業(yè)有限公司，廣州 510663；3.廣州大學(xué)，廣州 510006 )

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)的節(jié)能設(shè)計研究

陳祖銘1，舒力帆1，李志明2，陳宇軒3

( 1.華南理工大學(xué)建筑設(shè)計研究院，廣州 510640；2.廣州市華德工業(yè)有限公司，廣州 510663；3.廣州大學(xué)，廣州 510006 )

本文介紹幾種多聯(lián)機(jī)空調(diào)的新風(fēng)系統(tǒng)及其適用場合，并用工程實例說明蒸發(fā)冷凝式新風(fēng)機(jī)組的節(jié)能先進(jìn)性。

多聯(lián)機(jī)空調(diào)；新風(fēng)系統(tǒng)；蒸發(fā)冷凝式新風(fēng)機(jī)組；節(jié)能

多聯(lián)機(jī)空調(diào)多為風(fēng)冷式，運行效率較低，新風(fēng)機(jī)組效率更低。在提倡低碳、環(huán)保節(jié)能的今天，為降低運行費用，其新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計尤其重要，根據(jù)“民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范”第3.0.6條強(qiáng)制性條文規(guī)定：“設(shè)計最小新風(fēng)量應(yīng)符合表3.0.6-1～4的規(guī)定”，因此多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)必須設(shè)計新風(fēng)系統(tǒng)。

本文介紹幾種多聯(lián)機(jī)空調(diào)的新風(fēng)系統(tǒng)及其適用場合，并用工程實例說明蒸發(fā)冷凝式新風(fēng)機(jī)組的節(jié)能先進(jìn)性。

1 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)設(shè)計常用幾種方法及其適用場合

(1)采用全熱交換新風(fēng)機(jī)組

這是目前用得最多的方式，這在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、大氣環(huán)境質(zhì)量好、地處北方供熱時間長的地區(qū)，用得很好。但在國內(nèi)的城市，大氣環(huán)境質(zhì)量差，尤其是在南方，夏季室外相對濕度經(jīng)常高達(dá)95%以上，供冷時間很長，帶灰塵很臟很潮濕的室外空氣，很快堵塞新風(fēng)機(jī)組的空氣過濾器及換熱芯，如裝在天花內(nèi)，拆洗不便，很快因阻力過大，新、排風(fēng)量減少，甚至風(fēng)機(jī)電機(jī)被燒毀，無法滿足新風(fēng)量要求。如果全熱交換新風(fēng)機(jī)組，不結(jié)合國情進(jìn)行優(yōu)化，在國內(nèi)，尤其在南方，這種新風(fēng)系統(tǒng)方式，不是好的選擇。如采用全熱交換新風(fēng)機(jī)組，應(yīng)提高空氣過濾器效率，加裝壓差傳感器及報警裝置，安裝位置方便維修，由于全熱交換新風(fēng)機(jī)組還存在交叉污染的問題，故不應(yīng)用于醫(yī)院等建筑。

(2)多聯(lián)機(jī)空調(diào)新風(fēng)機(jī)組

由多聯(lián)機(jī)空調(diào)機(jī)組生產(chǎn)廠家生產(chǎn)，國內(nèi)有部分這種新風(fēng)機(jī)組，可把新風(fēng)處理到室內(nèi)等焓線狀態(tài)，能滿足新風(fēng)處理要求。但是，夏季機(jī)組全負(fù)荷大壓差運行時間長，機(jī)組壽命較短，造價比較高，可用于要求較高的場合。

(3)從室內(nèi)機(jī)回風(fēng)箱直接吸入或用送風(fēng)機(jī)送入新風(fēng)

新風(fēng)量控制在室內(nèi)機(jī)總風(fēng)量的15%以內(nèi)，可滿足室內(nèi)溫濕度要求，這是較簡單可行的新風(fēng)供給方式，這種方法適用于室內(nèi)人員較少場所。

(4)采用空氣源熱泵冷水機(jī)組為新風(fēng)系統(tǒng)的冷(熱)源

采用六～八排盤管柜式空氣處理機(jī)組作新風(fēng)處理機(jī)組，這種方法新風(fēng)的處理效果好，在規(guī)模較大、新風(fēng)量較大、同時使用效率較高的場合，這種方式較好。但這種方式與中央空調(diào)系統(tǒng)相似，也存在設(shè)計、施工、自動控制(自控與設(shè)備分割)、運行管理比多聯(lián)機(jī)空調(diào)難度大、要求高等問題。

(5)蒸發(fā)式冷凝新風(fēng)機(jī)組

林語堂先生曾瀟灑地將“真正的讀書藝術(shù)”視為“隨手拿起一本書，想讀時，便讀一下”，“一個人盡可以一手拿《離騷》，一手挽著愛人，同到河邊去讀”。

這種新型新風(fēng)機(jī)組，把蒸發(fā)式冷凝制冷機(jī)組與新風(fēng)處理機(jī)組合為一體或分體，運行過程可回收空調(diào)排風(fēng)及冷凝水余冷，新回風(fēng)不存在交差污染的問題，機(jī)組能效比較高，節(jié)能效果好，可裝在室內(nèi)或室外，與多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)配合，這是目前較好的新風(fēng)機(jī)組，可用于任何多聯(lián)機(jī)空調(diào)場合。

2 蒸發(fā)冷凝式新風(fēng)機(jī)組的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

以上幾種多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)設(shè)計方法中，采用蒸發(fā)冷凝式新風(fēng)機(jī)組是較好、較節(jié)能的方法。下面以工程設(shè)計實例，分析其節(jié)能和經(jīng)濟(jì)性。

某工程為35層辦公建筑，每層建筑面積為1693平方米，共30層，按建設(shè)方要求采用風(fēng)冷多聯(lián)機(jī)空調(diào)，每層設(shè)備裝機(jī)冷量為277kW(室外機(jī)組配置為：2×33.5kW+2×25kW+4×40kW)，新風(fēng)機(jī)為6000m3/h。為降低運行費用，在新風(fēng)系統(tǒng)采用效率很高的板管蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)機(jī)組，本工程多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)及新風(fēng)機(jī)均按層布置，既方便使用又可避免管路太長而造成的能量損耗，其平面布置見圖1標(biāo)準(zhǔn)層空調(diào)平面圖。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)層空調(diào)平面圖

板管蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)機(jī)與普通的多聯(lián)機(jī)新風(fēng)機(jī)其特點比較如下:

2.1 板管蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)機(jī)組與多聯(lián)機(jī)新風(fēng)機(jī)的特點比較

(1)板管蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)機(jī)具有高能效比，標(biāo)準(zhǔn)工況下能效比EER達(dá)到5.2W/W以上，與傳統(tǒng)的多聯(lián)機(jī)新風(fēng)機(jī)相比可實現(xiàn)節(jié)能40%以上；而采用傳統(tǒng)的多聯(lián)機(jī)新風(fēng)機(jī)能效比EER約為3.2W/W。

(2)利用低溫低濕的室內(nèi)排風(fēng)(包括衛(wèi)生間的排風(fēng))作為蒸發(fā)式冷凝器的冷卻空氣，既利用了室內(nèi)排風(fēng)的顯熱(溫度差)，同時也利用了室內(nèi)排風(fēng)的潛熱(濕度差)，冷凝效果大大優(yōu)于直接采用室外空氣作為冷卻空氣，避免了因空氣的置換通風(fēng)而造成的能量損失；與傳統(tǒng)的多聯(lián)機(jī)新風(fēng)機(jī)相比新風(fēng)負(fù)荷能耗節(jié)省50%左右；而采用傳統(tǒng)的多聯(lián)機(jī)新風(fēng)機(jī)不能回收室內(nèi)的低溫低濕的空氣，白白浪費這部分可回收的冷量。

(3)過渡季節(jié)利用全新風(fēng)承擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷，僅運行送、排風(fēng)實現(xiàn)自動換氣，而無需啟動壓縮機(jī)，同時也無需配置獨立的通風(fēng)換氣系統(tǒng)，節(jié)能效果更加顯著；而采用傳統(tǒng)的多聯(lián)機(jī)新風(fēng)機(jī)沒有該智能控制系統(tǒng)。

(4)將上一層空調(diào)室內(nèi)機(jī)的冷凝水，直接引入新風(fēng)機(jī)組冷卻系統(tǒng)中作為冷卻水，冷凝水溫度更低，回收了冷凝水的冷量，使得制冷效率更高，同時進(jìn)一步節(jié)約了冷卻水的耗量。

每1000W冷負(fù)荷約可產(chǎn)生冷凝水大致為0.11g/s(0.4kg/h)，在濕負(fù)荷高的地區(qū)(如廣州)，

每1000W冷負(fù)荷可產(chǎn)生冷凝水大致為0.211g/s(0.77kg/h)。

例如1000RT的空調(diào)系統(tǒng)，每小時可節(jié)水1.4～2.7噸。冷凝水溫度約為17℃，則可回收冷量123～237kW，回收系統(tǒng)總冷量的3.5%～6.7%。

而采用傳統(tǒng)的多聯(lián)機(jī)新風(fēng)機(jī)不能回收該部分冷

量。

2.2 初投資及運行費用的對比

全樓室內(nèi)部分總設(shè)備裝機(jī)冷量為8310kW,新風(fēng)機(jī)組每層一臺6000m3/h、余壓250Pa，共30臺。新風(fēng)機(jī)采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)新風(fēng)機(jī)組或蒸發(fā)式冷凝新風(fēng)機(jī)組，其初投資及運行費用的對比見表1、表2。

表1 運行費用的對比

板管蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)機(jī)組(新方案)多聯(lián)機(jī)空調(diào)新風(fēng)機(jī)組(方案二)風(fēng)量6000m3/h6000m3/h主機(jī)數(shù)量30臺30臺主機(jī)規(guī)格WXLRZ60 新風(fēng)量：6000m3/hQ冷=539kW，N冷=1037kW新風(fēng)量：6000m3/hQ冷=559kW，N冷=1554kW功率合計30×1037=3111kW30×1554=4662kW系統(tǒng)能效比EER=539/1037=520EER=559/1554=360機(jī)組年耗電3111×10×210=653310kW4662×10×210=979020kW年耗費用653310kW×1元=6533萬元979020kW×1元=9790萬元年節(jié)約費用新方案比方案二節(jié)約：9790-6533=3257萬元(節(jié)能率：3327%)配電裝機(jī)容量新方案比方案二節(jié)省配電負(fù)荷：4662-3111=1551kW

表2 初投資及運行費用的對比

項目多聯(lián)機(jī)空調(diào)新風(fēng)機(jī)組蒸發(fā)式冷凝新風(fēng)機(jī)組空調(diào)設(shè)備初投資/萬元450300配電系統(tǒng)投資/萬元55923732回收冷凝水量/kg/h0639870回收排風(fēng)能量/kW046200空調(diào)設(shè)備運行能效比(EER)/W/W520360W年運行費用/萬元97906533

(1)根據(jù)以上的對比，本工程采用蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)空調(diào)機(jī)比傳統(tǒng)新風(fēng)機(jī)年節(jié)省運行費用約32萬元，年運行費用可降低27%，增加的初投資可在2～3年內(nèi)回收。

(2)本工程采用蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)空調(diào)機(jī)組比傳統(tǒng)新風(fēng)機(jī)配電裝機(jī)容量可減少160kW配電負(fù)荷，相當(dāng)于減少變壓器、配電柜及電力增容費初投資約32萬元。

(3)空調(diào)系統(tǒng)按運行15年計算，總節(jié)省的電費約480萬元，加上可獲得的利益總金額為：480萬元+32萬元=512萬元。

此外，為了進(jìn)一步檢驗蒸發(fā)冷凝式新風(fēng)機(jī)組在實際工程中的應(yīng)用效果，并將其與傳統(tǒng)的風(fēng)冷式單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)、多聯(lián)式空調(diào)(熱泵)機(jī)組兩種方式的節(jié)能進(jìn)行分析對比。廣州市華德工業(yè)有限公司委托中國建筑科學(xué)研究院空氣調(diào)節(jié)研究所，對廣東科學(xué)中心學(xué)術(shù)交流中心蒸發(fā)式冷凝空調(diào)系統(tǒng)能效進(jìn)行綜合測試和評估，結(jié)果見表3。

表3 電機(jī)組實際運行工況的性能測試結(jié)果

序號測試項目實測結(jié)果1新風(fēng)送風(fēng)量(m3/h)37922新風(fēng)送風(fēng)溫度(℃)1593新風(fēng)送風(fēng)相對濕度(%)8644新風(fēng)進(jìn)風(fēng)溫度(℃)2745新風(fēng)進(jìn)風(fēng)相對濕度(%)5586排風(fēng)量(m3/h)27247排風(fēng)進(jìn)口溫度(℃)2408排風(fēng)進(jìn)口相對濕度(%)6749排風(fēng)出口溫度(℃)31910排風(fēng)出口相對濕度(%)80111補(bǔ)水溫度(℃)27012補(bǔ)水量(kg/h)1813制冷量(kW)24914總輸入功率(kW)49615機(jī)組性能系數(shù)502

注：(1)以上參數(shù)為實際運行測試工況條件下的平均值；

(2)總輸入功率包括：壓縮機(jī)功率、冷卻水泵功率、排風(fēng)機(jī)功率和送風(fēng)機(jī)功率。其中冷卻水泵的平均輸入功率為0.4kW，排風(fēng)機(jī)的平均輸入功率為0.25kW，送風(fēng)機(jī)的平均輸入功率為0.8kW。

從表3可以看出，在沒有回收冷凝水的情況下，機(jī)組能效可以達(dá)到5.02，可見此類新風(fēng)系統(tǒng)的節(jié)能性。

3 結(jié)論

(1)蒸發(fā)式冷凝技術(shù)同常規(guī)的風(fēng)冷式單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)能效等級(EER)1級水平3.2相比，系統(tǒng)性能系數(shù)提高率為56.8%；同常規(guī)的多聯(lián)式空調(diào)(熱泵)機(jī)組能效等級(EER)1級水平3.60相比，系統(tǒng)性能系數(shù)提高率為39.4%；同時，蒸發(fā)式冷凝空調(diào)系統(tǒng)對負(fù)荷變化適應(yīng)性強(qiáng)，是一種具有較高系統(tǒng)能效比的空調(diào)系統(tǒng)。

(2)根據(jù)以上工程實例分析，多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)設(shè)計，應(yīng)根據(jù)不同場合，采用合理的新風(fēng)系統(tǒng)形式。采用蒸發(fā)式冷凝全熱回收新風(fēng)機(jī)組的多聯(lián)機(jī)空調(diào)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益最好，符合節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)原則。

(3)在高層建筑設(shè)計多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)，分層設(shè)置多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)及新風(fēng)機(jī)，既方便使用，節(jié)約投資，又可避免管路太長而造成的能量損耗，較節(jié)能。以上幾種多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)設(shè)計方法中，采用蒸發(fā)式冷凝新風(fēng)機(jī)組是較好、較節(jié)能的新風(fēng)系統(tǒng)。

[1] 陸耀慶.實用供熱空調(diào)設(shè)計手冊〔M〕.第二版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008

[2] 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程〔M〕.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2010

[3] 魏琪.熱質(zhì)交換原理與設(shè)備〔M〕.重慶：重慶大學(xué)出版社，2007

[4] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司.全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施，暖通空調(diào)·動力〔M〕.北京：中國計劃出版社，2009

FreshAirEnergy-efficientDesignofMulti-lineAir-conditioningSystems

CHEN Zuming1,SHU Lifan1，LI Zhiming2，CHEN Yuxuan3

( 1.Architectural Design&Research Institution,South China university of Technology,Guangzhou 510640； 2.Guangzhou Hua de industrial Co.,Ltd.，Guangzhou 510663； 3.Guangzhou University，Guangzhou 510006,China )

This paper describes several new multi-line air-conditioned air system and its application of occasions,and project examples with evaporative condensing explains the advanced nature of the new energy-efficient air handling units.

Multi-line；Fresh air system；Evaporative condensing fresh air unit；Energy saving

2017-6-25

陳祖銘(1967-)，男，教授級高級工程師。主要從事暖通空調(diào)設(shè)計。E-mail:chenzm@scut.edu.cn

ISSN1005-9180(2017)04-035-05

TU831文獻(xiàn)標(biāo)示碼B

10.3969/J.ISSN.1005-9180.2017.04.007