風冷熱泵空調(diào)系統(tǒng)的設計

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空調(diào)負荷包括空調(diào)冷負荷和空調(diào)熱負荷?？照{(diào)冷（熱）負荷指為將室內(nèi)的空氣參數(shù)維持在設計參數(shù)狀態(tài)，單位時間內(nèi)需向建筑提供的冷（熱）量。這是一個受室內(nèi)設計參數(shù)，室內(nèi)人員、設備等散熱和散濕量，圍護結構性質(zhì)，室外空氣環(huán)境參數(shù)（包括溫度、濕度、氣流速度等），太陽輻射強度等諸多因素影響的變量。讓空調(diào)系統(tǒng)恰如其分地提供冷（熱）量，以滿足設計計算狀態(tài)下建筑物的需求，并隨時適應建筑物空調(diào)冷（熱）負荷及其變化的需要是空調(diào)設計的根本目的。

　　在空調(diào)系統(tǒng)設計過程中，空調(diào)負荷計算是第一步?？照{(diào)負荷的計算應包括空調(diào)設計計算負荷的確定和各時段負荷的分析；其次，設備的容量必須滿足空調(diào)設計計算冷（熱）負荷的要求；另外設備的配置應適應空調(diào)負荷變化的特點。在以空氣源熱泵型冷熱水機組為冷源的空調(diào)系統(tǒng)設計中，熱泵機組的容量既要考慮到大樓各部分的同時使用系數(shù)，還應考慮到熱泵的實際制冷量和實際供熱量會因設備間距限制等原因造成通風不暢，部分氣流短路（這部分的出力損失約占5%左右）而受到影響，和室外換熱器表面積灰和表面結垢、設備衰減等因素的影響，故所選擇的熱泵機組應考慮安全系數(shù)。

　　由公式來表示：Q=β1·β2·QD.式中：Q——熱泵機組在設計工況下的制冷（供熱）量，KW QD——設計計算負荷，KWβ1——同時使用系數(shù)，由具體工程定，一般為0.75～1.0β2——安全系數(shù)，一般取1.05～1.10另外，熱泵機組既要滿足系統(tǒng)夏季的供冷要求，又要滿足系統(tǒng)冬季的供暖要求。不同供應商的熱泵機組的額定制冷量、額定供熱量的參數(shù)不盡相同，與各地區(qū)空調(diào)室外設計參數(shù)不一定一致。對南京而言，一般供應商所提供的熱泵機組額定制冷工況條件與實際一致或相近，一般空氣干球溫度為35℃，空調(diào)冷凍水進出水溫度分別為12℃、7℃左右。而冬季制熱的額定工況條件為室外空氣溫度7～8℃，進出水水溫為50-55℃。這一條件與南京地區(qū)冬季空調(diào)設計計算溫度相差甚遠。南京氣候特征為冬冷夏熱。對于一般辦公、酒店為主的綜合樓，冬季空調(diào)供暖設計計算熱負荷約為夏季空調(diào)設計計算冷負荷的70-85%.在熱泵機組選擇時，應查看熱泵機組對應于當?shù)卦O計計算氣象參數(shù)條件的真實出力。如果熱泵機組在設計計算室外參數(shù)條件下的制冷量大于設計計算冷負荷，而制熱量等于熱負荷，則應以熱負荷為準選擇熱泵。反之，如果制冷量滿足設計計算冷負荷要求，而供熱量大于所需熱量，則可考慮部分選用風冷型冷水機組，部分選用風冷型熱泵機組，以減少投資。一般情況下，按夏季冷負荷選定的熱泵，能滿足冬季供暖的要求。

　　機組類型與臺數(shù)的確定風冷熱泵型冷熱水機組根據(jù)壓縮機的不同可分為渦旋式熱泵機組、活塞式熱泵機組和螺桿式熱泵機組；按機組結構大小、組合規(guī)模不同，熱泵機組可分為整體式熱泵機組和模塊式熱泵機組。整體式熱泵機組與模塊式熱泵機組沒有本質(zhì)的區(qū)別，所謂模塊式熱泵就是指一臺熱泵機組由若干臺熱泵單元（有獨立的制冷回路，獨立的蒸發(fā)、冷凝，獨立的框架，甚至有獨立的控制板）并聯(lián)而成，各單元增減組合靈活方便，任意一單元的故障不影響其余各單元的工作。

　　國內(nèi)的熱泵機組生產(chǎn)企業(yè)以生產(chǎn)模塊式熱泵機組為多，而整體式熱泵機組從外觀上看是一組合單元、一整體框架，雖然內(nèi)部可有多臺壓縮機，甚至有兩個以上的制冷回路，但它們之間一般不可再分解。模塊式熱泵機組的主要優(yōu)點是噪音低、振動小，由于系統(tǒng)總的制冷回路多，冬季化霜時對系統(tǒng)水溫影響小。系統(tǒng)互備性也好。另外，熱泵機組一般置于屋頂，模塊式熱泵機組由于各單元組合靈活，各單元尺寸小、重量輕，故具有運輸、吊裝、安裝方便等優(yōu)點。如工程較大，模塊式熱泵機組會由于制冷單元數(shù)量較多，而存在故障點多、維護量大的可能性，額定工況下的效率也略低于整體式機組。另外，由于模塊化熱泵一般采用板式換熱器，對水質(zhì)要求較高，對各單元之間水力平衡的要求也較高。綜上所述，對較小系統(tǒng)，或?qū)Τ叽?、重量、吊裝等有特殊要求的場合，模塊式熱泵有其優(yōu)越性。

　　至于活塞式熱泵機組與螺桿式熱泵機組，從理論上講，螺桿式熱泵機組的運動部件少，維護量少，效率高，噪音也低。但由于熱泵的噪音很大一部分來源于風機，而且壓縮機的噪音可以通過加隔音罩等辦法降低，故實際上螺桿式熱泵的噪音比活塞式熱泵的噪音略低（約3-5dB（A））。另外，對于熱泵機組的熱阻主要在室外換熱器側，熱泵的效率受兩器面積等因素的影響，故從工程角度出發(fā)，螺桿式熱泵與活塞型熱泵在效率上的差異有限，但螺桿式熱泵的價格高于活塞式熱泵。

　　關于制冷劑問題，有條件時盡可能選用對環(huán)境影響小的制冷劑，如R134a、R407C等，其中應優(yōu)選R407C，其次是R134a；從制冷劑價格考慮，目前最便宜的是R22.熱泵機組的位置熱泵機組的位置有下列幾種：一是置于裙樓頂，二是置于塔樓頂，三是置于窗臺，四是置于凈高較高的室內(nèi)?？紤]到吊裝及日后更換等原因，熱泵機組較多的置于裙樓頂。當熱泵機組置于裙樓頂時，要評估其對主樓及周圍環(huán)境的影響，較大的熱泵機組（≥200RT），單機噪音在75~85db（A）左右。有必要時可加隔音屏障，或在主樓靠機組側避免開門，做雙層窗或高質(zhì)量中空玻璃取代普通單層玻璃窗。布置于窗臺的熱泵機組往往是每層要求獨立配置、單獨計量的場所，只限于較小容量的熱泵機組，宜采用側進風側排風的形式。選用上排風熱泵機組時應安裝導流風管，改成側排風。即使室內(nèi)有較高凈空，熱泵機組置于室內(nèi)是不可取的，受條件限制必須設置于室內(nèi)時，室內(nèi)應有穿堂風可利用，要有足夠的進風面積，并將排風通過風道有組織地排至室外，防止氣流短路。加接排風管時，對風機應作相應的調(diào)整，避免因阻力的增加而減少通風量。比較理想的方法還是將熱泵機組置于塔樓頂，使熱泵機組有良好的通風條件，并使噪音影響面降為最小。

　　但應注意，熱泵機組不能臨近住宅或其他對噪音要求較高的房間布置，不得緊貼住宅（客房）上面或下面布置熱泵機組及水泵。熱泵機組宜采用彈簧減振器隔振，減振器型號及布置點經(jīng)計算確定。熱泵機組靠女兒墻及主樓的距離大于3m，機組間的間距不宜小于3m，有條件時距離應加大。熱泵機組的布置除考慮對周圍環(huán)境影響小，通風好外，還應考慮管線布置、設備吊裝及以后的更換等因素，有條件時留出1~2臺機組位置，為以后發(fā)展留下余地，并為設備安裝及更換考慮足夠的荷載條件。