- 新型、綠色環保、高效節能中央空調系統——水環（源）多聯機空調系統應用設計
- 2015-11-24
前言：水環（源）多聯機組是將水源熱泵技術、多聯機技術結合在一起，糅合了風冷多聯式變頻空調和水冷式冷水機組兩大類產品的技術優點，使得該機組既有多聯機的變負荷的靈活，安裝配置自由的特點，又有冷水機組的高能效，運行平穩的優點。下面將以廣東太陽神集團總部辦公大樓建筑的設計進行分析。
工程概況
本工程位于廣東省廣州市，為廣東太陽神集團辦公大樓，建筑南北朝向，地下一層為車庫及其他用房，地上共九層；本次設計總建筑面積約為3萬平方米，總空調面積為2萬平方米，設計冷負荷為3600kw，設計熱負荷為1200k，夏季供冷，冬季采暖。
本項目工程建筑屬常規民用建筑舒適性空調，設計采用水環（源）多聯機中央空調系統。
設計相關參數
1、室外設計計算參數
夏季空調室外計算干球溫度：33.5℃/夏季空調室外計算濕球溫度：27.7℃
冬季空調室外計算干球溫度：5℃/冬季空調室外計算相對濕度：70％
2、室內設計計算參數
水環（源）多聯機設計說明
1、水環（源）多聯機選型設計
本期工程空調區域包括建筑地上一層至九層，擬采用水環（源）多聯機和水冷整體高效節能型空調系統,每套機組自帶冷源、末端及電控。
根據冷熱負荷專業計算軟件計算得出，平均單位面積冷負荷指標為：180w/m2，包括圍護結構熱，太陽輻射熱，室內人體熱，照明熱，室內其它設備熱，新風熱等各種負荷；單位面積熱負荷指標為：60w/m2，包括圍護結構失熱，太陽輻射得熱，新風加熱及附加耗熱量等各種負荷。
空調機組設備按照夏季負荷選擇。（圖一為其中某樓層時刻冷負荷曲線圖）
（圖一）
2、空調風系統設計
A、接待大堂：采用全空氣的空調方式，布置美觀，節省建筑空間。送風形式為上送上回，新風由外墻引入與室內回風混合后降溫除濕送入空調房間。
B、辦公室和會議室：水環（源）多聯機+末端風機盤管+新風機（空調）的空調方式，室內空調送風形式為下送上回形式，機組獨立控制，操作方便，節約電能。
3、空調新排風系統設計
排風設計：本次設計建筑室內每層均設置新風系統，從專用新風井吸入室外新鮮空氣經新風機降溫、除濕處理后經新風管送至室內的各個空調區域，滿足室內人員的舒適性要求。
排風設計：本次設計建筑室內每層均設置排風系統，室內污濁空氣由超低噪聲排氣扇經排風管直排專用排風豎井，在排風井頂端設置集中排風機組，室內污濁空氣最終經集中排風機處理后直排室外。
4、空調系統分區設計
考慮各空調房間使用特點、系統運行費用、水系統承壓能力、建筑美觀及結構承重，對系統進行功能分區：南側一至七層為一個系統（系統一），北側一至九層為一個系統（系統二）。
5、空調系統自動控制設計
為了有效地控制室內空氣溫度和系統供回水溫度,方便維護運行管理,節約能耗，設置以下自動控制措施。
1）空調機的自動控制
A、水環（源）多聯主機的控制
通過室內實際需求調整冷熱量，實現快速調溫，精確控制，溫度控制精度高，溫度波動在±0.3℃之間，人體感覺非常舒適。
B、末端風機盤管的控制
制冷制熱時采用風量調節和壓縮機啟停相結合的微電腦智能化控制，制冷制熱迅速，室溫選擇范圍廣，室溫感應靈敏，受外界環境影響小。
C、新風機的控制
制冷制熱時采用壓縮機啟停的微電腦智能化控制。制冷制熱迅速，送風溫度感應靈敏。
2）為了防止水系統流量不足或水泵停機時空調機組產生誤操作，在回水總管上設置水流開關，水電聯鎖保證系統安全運行。
3）循環水泵的自動控制
水系統為變流量系統，系統流量隨水系統內水環（源）多聯主機或末端空調的開停機負荷的變化，空調系統循環水泵及水環（源）多聯主機均變頻控制，水環（源）多聯主機設置電動二通閥，保證系統的穩定良好運行，節省系統的能耗，達到節能的目的。
4）空調系統的監測與控制
A、集中控制空調機組,循環水泵、輔助熱源、新風機組等，均可在控制中心控制，同時亦可就地控制；
B、設備連鎖與自動保護，工況自動轉換；
C、每臺設備均有參數與狀態顯示。
節能經濟分析
1、與水冷機組加鍋爐的常規系統比較，取消了一套冷凍水泵及鍋爐；
2、據統計，每發1kW.h的電，需消耗0.404千克標準煤，同時排放0.272千克的碳粉塵、0.997千克的二氧化碳、0.03千克的二氧化硫及其他有害物質，水環（源）多聯機空調系統年節電201.5萬千瓦時，折合減排二氧化碳2015噸；
3、與傳統中央空調系統相比，水環（源）多聯機空調系統年系統運行可節能約20~30%；
4、系統綠色環保，真正意義上改善了建筑工程項目周邊空氣環境，緩解了城市熱島效應。
水系統相關設計
1、水系統水利平衡設計
A、垂直管路：采用三管制同程式設計，保證系統的先天性水利平衡；
B、樓層水平管路：當空調機組臺數較多時，為了保證各臺機組水量分配均勻，空調機水平供回水環路采用同程式系統；某一局部管路空調機臺數較少時，采用異程式供回水也能達到要求。因此，水路系統設計時，應靈活掌握，采用同程與異程相結合，以達到既保證水量分配均勻、提高系統能效比及節約管道材料，充分發揮本系統的節能優勢。
2、水系統水質處理設計
冷卻循環水采用水質穩定的自來水，循環水和大氣接觸易產生粘泥、水藻等污物；散熱時冷卻水蒸發濃縮，導致鈣、鎂離子濃度上升，易產生水垢，影響系統的換熱效率和安全穩定性，所以必須進行水質軟化處理。本系統在供水總管上設置Y型過濾器綜合水處理儀，防止雜質進入系統。
冷媒管路設計
冷媒管連接
水環（源）多聯機內、外機銅管連接示意（如圖二）及技術要求（如圖三）：
（圖二）
（圖三）
（圖四）
結語
1、水環（源）多聯機空調系統，采用冷卻塔、輔助空氣源熱泵做為冷熱源，省去了燃氣、煤炭鍋爐等耗能系統，沒有燃燒過程，不排放廢氣等污染物，無溫室熱島效應,又不會剩余廢棄物質（如煤渣等），是清潔的可再生能源利用技術，真正實現了對能源的清潔利用,符合我國可待續發展戰略。
2、水環（源）多聯機空調系統節能的屬性是因為它有節能的整體結構，要使空調系統節能減排效果顯著，必須轉變現行的系統集成的理念。
3、長期生活在人造氣候環境下，是不利于人類的健康與長壽的；應多接受自然環境的鍛煉，提高對極端環境的適應能力；至少，應降低空調室內氣候設計標準、減少室內外溫差，給予健康與舒適合理的平衡點，而這樣做，其節能減排效果是十分顯著的。
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