水冷式VRV多聯機空調系統的推廣應用★

陳歆儒 熊 威 張俊成 卓德才

(1.湖南工程學院，湖南 湘潭 411104； 2.中建五局工業設備安裝有限公司，湖南 長沙 410004)

·水·暖·電·

水冷式VRV多聯機空調系統的推廣應用★

陳歆儒1熊 威2張俊成2卓德才2

(1.湖南工程學院，湖南 湘潭 411104； 2.中建五局工業設備安裝有限公司，湖南 長沙 410004)

介紹了水冷式VRV空調系統的應用背景，通過工程設計實例，對VRV多聯機空調系統和傳統空調系統投資及運維指標進行了對比分析，指出VRV多聯機空調系統在使用和管理、年運行管理維修(護)費用、能源利用率及環保等方面，均優于傳統中央空調系統，具有明顯的經濟及節能優勢。

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1 VRV空調系統發展及應用背景

VRV空調系統于20世紀90年代初引入我國，由于它的能量可調節；節約能源；運行費用低；不需要集中機房、冷卻塔等設備；節省占用空間、控制先進、運行可靠；系統布置較靈活、機組適應性好、維修方便等優點，VRV空調系統在國內乃至全球得到了極大的應用，逐漸取代了傳統空調系統的主導地位。但是，隨著多聯機應用范圍的推廣，風冷多聯機的不足逐漸突出。由于它的室外機采用強迫對流風冷換熱器，導致了能效比相對較低；而且由于室外機與室內機存在高差，導致制冷劑管路長度增加[1]。而同時，21世紀初出現的水源多聯式空調系統成功將熱泵技術與可再生能源結合，綜合各技術優點，因地事宜，尤其適用于具有地下水等豐富能源的地區[2,3]。建筑能耗是能源消費結構中一個重要的成分，大約占到40%的比例。而建筑能耗的 80%又取決于采暖、通風及空調應用，因此暖通空調系統的節能是建筑節能的關鍵。為了達到“節能減排”的最終目的，我們在空調系統設計的時候，方案的選擇便顯得尤其的重要，必須因地制宜，并且根據建筑物的功能等諸多方面的因素來選擇。

2 水冷VRV多聯機系統設計工程案例

2.1 工程簡介

筆者有幸參與了深圳公園一號廣場項目，本項目位于廣東省深圳市，包括A，B兩座商務公寓及一座辦公樓C座。地下共3層，為停車庫及設備用房；A，B座公寓建筑和C座辦公樓建筑均屬于一類高層新建公共建筑。冬季供暖采用電加熱器；夏季A，B座采用分體式空調，C座及裙樓采用VRV制冷。空調室外設計氣象參數：夏季空調室外計算干球溫度33.7 ℃，空調計算濕球溫度27.5 ℃，空調室外計算平均溫度30.5 ℃，最熱月份平均相對濕度62.8%，大氣壓力100.2 kPa，室外平均風速2.2 m/s。冬季空調室外計算干球溫度6 ℃，空調計算濕球溫度3.9 ℃，最熱月份平均相對濕度72%，大氣壓力101.7 kPa，室外平均風速2.8 m/s。空調室內設計參數：夏季溫度26 ℃，相對濕度60%；冬季溫度18 ℃。

鑒于之前已經有相關研究人員通過將風冷式多聯機系統改造成水冷式多聯機系統得出：水冷式多聯式阻力損失、制冷量衰減百分比、能效比下降量均相對較小，并且其節能性與經濟性均優于風冷式多聯機[4]。但是，之前利用的制冷劑是R22，并非多聯機廠家實際應用的R410A；其次，其采用的是水環工況，由于受到建筑物區域的局限，“實現建筑區域內部的熱回收”[4]并沒有很好的體現，機組的技術優勢和節能效果也沒有得到很好的體現；考慮到本項目周邊身處鬧市，不便于地熱資源的儲存及利用，占地面積大、功能分區細，有專門的政府管道提供豐富水源，又因為A，B座多為小面積公寓式結構，故在此筆者A，B座選用的是分體式空調，C座與裙樓選用的是水環式水冷VRV多聯機空調系統，制冷劑選用R410A(本文中僅對多聯機做相關探討，A，B樓不在討論之列)。C座空調面積為18 276.3 m2，系統總冷負荷為2 996.4 kW，系統總熱負荷816 kW。裙房空調面積為12 337.65 m2，系統總冷負荷為3 110.8 kW，系統總熱負荷782.4 kW。

2.2 水冷VRV多聯機空調系統和中央空調系統指標對比分析

空調系統“節能”不僅包含初投資、日常運行管理費用，還包含系統保養維修維護費用。一般情況下，大型中央空調系統的COP值比多聯機空調高，理論上節能，初次投資費用低于多聯機系統，但其控制復雜，實際運行維護費用常常高于多聯機系統。尤其需要指出的是：傳統的中央空調系統是采用二次換熱，相較于VRV系統而言，大大的降低了系統的部分效率。利用DEST-C軟件模擬兩種系統方案，電費按1元/kWh計算，空調制冷運行期按6個月180 d以每天8 h計算，空調開啟率按80%計算，系統的生命周期均按10年計算。水冷式多聯機年運行費包括冬、夏季冷媒側和水側相關設備的總電費。冷媒側包括17臺RAS-730FSNY1Q 室外機、各種規格室內機、16臺RAS-335FSNY1Q 室外機、16臺RPI-335KFYNWQ/300 新風處理機。水側包括1臺冷卻塔、3臺冷卻水泵、1臺板式換熱器。水冷VRV多聯機系統夏季制冷/冬季制熱工況電功率表見表1。

表1 水冷VRV多聯機系統夏季制冷/冬季制熱工況電功率 kW

根據運行天數，多聯機夏季、冬季用電度數計算公式如下:

D=di×24×Ni×α1。

其中，D為夏季或冬季用電總度數，kWh；di為夏季或冬季運行天數，d；Ni為夏季制冷功率或冬季制熱功率，kW；α1為同時使用系數，取0.8。通過公式計算可得夏季用電度數是846 868 kWh，冬季用電度數是828 230 kWh，全年總用電度數是1 675 098 kWh。可以計算得到水冷式多聯機空調系統全年用電費是167.51萬元。由于項目冬季熱負荷較低，所以采用電加熱器制熱，并沒有設置熱水鍋爐，所以這項費用可省略。因此，水冷式VRV多聯機空調系統的年運行費用就是167.51萬元，通過模擬計算可知，相較于在同種條件下的傳統中央空調系統的年運行費用要低20萬元左右。考慮整個系統的投資回收期為10年，這項節省下來的費用遠遠超過了初期投資多于傳統空調系統的費用，充分體現了系統的經濟性。

3 針對水冷式VRV多聯機空調系統應用的思考

綜上所述，從經濟性方面來看，水冷式VRV多聯機空調系統具有很大的優勢。此外，其具有占用空間小、設計安裝方便、布置靈活、噪聲低、溫度控制平穩的優點。本文首先對一個已經完成的傳統中央空調系統工程設計進行相關分析，統計了其中各層空調系統的室外機型號、室內機型號、臺數，然后在這個工程的基礎上進行改造，將其設計成水冷式多聯機空調系統，選用相應的水冷式多聯機，保證室內機制冷量滿足室內冷負荷要求，多聯機應用的制冷劑是R410A。通過計算兩種系統形式下的初投資和年運行費，得出兩種系統形式的經濟性對比分析。水冷式多聯機空調系統夏季采用閉式冷卻塔提供冷源，考慮到燃氣鍋爐的一次能源利用率較低，冬季供暖采用電加熱。同時，由于系統采用的是水環式水冷VRV多聯機，故它的作用原理與常見的風冷式類似，這樣就導致了城市熱島效應。如果將系統工況設計成地源熱泵，或者對C座及裙樓進行合理的分區，將冷、熱量進行轉移并加以利用的話，這種形式的系統節能更加明顯。由于水冷式多聯機的室外機可以安裝在層內，很大程度上減少了制冷劑管段的長度，降低了整個制冷劑管路的壓力損失，從另一個角度來說，也降低了系統的能耗，提高了系統的能效比。因此，為了順應中國“節能減排”的方針政策，不久的將來水冷式VRV多聯機空調系統將會在暖通行業中占主導地位。

[1] Liu G D, Guo Z J, Liu K, et al. Experimental Study on Influence of Refrigerant Pipe Length on Specification of VRV Air Conditioning System [A]. The 4th International Workshop on. Energy and Environment of Residential Building, January15-16, Harbin, China.

[2] 王 芳,范曉偉.我國水源熱泵研究現狀[J].流體機械,2003(4):21.

[3] 李新國,趙 軍.低溫地熱運用熱泵供熱的技術經濟性[J].太陽能學報,2010,21(4):447- 450.

[4] 張詩朦.重慶地區多聯機節能運行模式研究[D].重慶：重慶大學,2014.

The popularizing application of Water-cooled VRV air-conditioning system★

Chen Xinru1Xiong Wei2Zhang Juncheng2Zhuo Decai2

(1.HunanCollegeofEngineering,Xiangtan411104,China;2.ChinaConstruction5thBureauIndustryEquipmentInstallationCo.,Ltd,Changsha410004,China)

Introduces the water-cooled VRV air-conditioning system’s application background. Through a practical engineering example, the VRV air-conditioning system and traditional air-conditioning system of investment and operational indexes are analyzed in comparison. VRV air-conditioning system in the use and management, operation management, maintenance cost, energy efficiency and environmental protection, etc., were superior to the traditional central air-conditioning system. It has obvious economic and energy-saving advantages.

water-cooled, VRV, application

2015-04-01 ★:湖南工程學院校級課題：空氣源熱泵冷水機組結霜性能的研究(課題編號：xj1026)

陳歆儒(1982- )，男，碩士，講師

1009-6825(2015)17-0093-02

TU831

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