最佳超低温应用奖-安徽合肥置地汇丰广场
最佳超低温应用奖-安徽合肥置地汇丰广场

安徽省东瑞机电设备有限公司  游水根
三星(中国)投资有限公司 杨东兴

摘  要  以置地汇丰广场为例,说明数码涡旋喷气增焓技术在多联式空调系统的应用。
关键词  多联空调   数码涡旋   喷气增焓

引言
空调技术发展日新月异,为满足各种用途需要,新产品不断推出,商品化程度不断提高。多联式空调系统以其设计施工简单、实用灵活方便、运行节能、功能强大、可靠性高等大量优点在工程中得到广泛引用,下面以安徽省合肥市富广大厦为例,阐述数码涡旋喷气增焓技术在多联式空调系统的应用。

一、工程概况

图1:置地•汇丰广场效果图
置地•汇丰广场位于合肥市繁华的北一环商业区, 2008年,继置地投资广场、财富广场三期之后,置地城市商务综合体的产品群落中又孕生了新的一员。项目总用地面积13000㎡,总建筑面积约为91000㎡,临一环路干道面宽约100米,南北最大进深约130米,容积率5.5,建筑密度31.8%,绿地率32%,由28层酒店、27层办公楼及4层裙房组成,地下室二层,建筑高度约100米,布局合理,规划建设成为合肥中心城区集商业、酒店、办公为一体的区域标志性城市商务综合体。
置地•汇丰广场多联机空调由深圳奥意建筑工程设计有限公司设计,要求夏季制冷,冬季采暖。安徽置地将继续发挥写字楼品牌优势,沿袭写字楼开发上的高档纯商务品质,打造合肥中心城区新一代商务旗舰产品。届时,在合肥中心城区一环干道上将出现一座星光熠熠的城市地标,成为合肥未来现代化、国际化的完美典范!

二、设计概况
2.1项目设计选型介绍:
置地•汇丰广场办公楼部分使用的是三星DVM PLUSIII和MINI DVM机型,总容量为1517HP(后有增补),室内机数量529台,室外机数量231台。
2.2室外、室内计算气象参数:
(1)依据合肥市空气调节室内外计算参数
    纬度(北)31°52′,海拔298m,大气压力102.23KPa,冬季空调室外计算温度-7℃,冬季空调室外计算相对湿度75%,夏季空调室外计算干球温度35℃,夏季空调室外计算湿球温度28.2℃,夏季空调日平均干球温度31.7℃。
(2)空调设计参数
表一:空调设计参数

房间类型

夏季

冬季

空气温度℃

相对湿度%

气流平均速度m/s

空气温度℃

相对湿度%

气流平均速度m/s

一般办公室

26~28

65

0.3

18~20

0.2

高级办公室

24~27

60

0.3

20~22

35

0.2

会议室接待室

25~27

65

0.3

16~18

0.2

复印机房

24~28

55

0.3

18~20

0.2


(3)负荷计算
在进行多联机中央空调进行负荷计算方法如下:
Q实际制冷 = Q1 * S1 * S2 * S3 * S4 * S5 ≥房间设计负荷+新风负荷补偿
Q实际制热 = Q2* S1 * S2 * S3 * S4 * S5 * S6 ≥房间设计负荷+新风负荷补偿
其中:
S1:外部气温引起衰减修正系数           S2:设定室内温度引起衰减修正系数
S3:内外机配比引起衰减修正系数         S4:冷媒管长度引起衰减修正系数
S5:内外机高低差引起衰减修正系数       S6:室外机结霜引起衰减修正系数
Q实际制冷:所选设备实际制冷量              Q实际制热:所选设备实际制热量
Q1:样本标称制冷量                      Q2:样本标称制热量
负荷计算不仅考虑以上因素,在整个冷指标评判的过程中,参考了《三星数码中央空调系统设计手册》中的空调负荷计算,以下摘取冷指标见表二。
表二:空调设计参数

建筑类型

/m2

建筑负荷(W

人体负荷(W

照明负荷(W

新风量m3/(人h

新风负荷(W

总负荷(W

中厅、接待室

0.13

90

17

60

18

24

191

小会议室

0.33

60

43

40

25

92

235

大会议室

0.67

40

88

40

25

190

358

办公室

0.1

40

14

50

25

27

131

办公楼

0.2

40

28

40

20

43

151

会堂、报告厅

0.5

35

58

40

25

136

269

公寓、住宅

0.1

70

14

20

50

54

158


2.3热工参数
外墙:混凝土外墙,外贴45mm厚岩棉板,传热系数0.94W/㎡•K;
屋面:保温层为50mm厚聚苯板,传热系数0.69W/㎡•K;
外窗:断桥铝合金外窗,传热系数2.43 W/㎡•K;

三、空调系统合理划分及设计
(1)合理布局
针对现代化商业办公楼的特殊功能要求,大小空间的合理划分系统成为了关键。置地•汇丰广场在针对不同客户需求的情况下,采用分户设置系统,这在以后的使用中减少了用电纠纷,也节省了安装电力计费系统的费用及麻烦,同时在以后业主入住时的安装提供了便捷。
图2:置地•汇丰广场标准层的空调布局图
置地•汇丰广场标准层的空调布局图
 
在针对风管的布置上,采用变径风管,使得两个均匀布置的散流器风速风量一致,保证拥有最优的气流组织。具体风管布置如图3。
图3:置地•汇丰广场风管布置
置地•汇丰广场风管布置图
 
冷凝水管坡度按1%设计,排水不利的室内机另选配排水提升泵,可提升冷凝水750mm高度,使室内机安装不受排水远近的限制。

(2)室外机设计
针对室外机与每层单独设置设备房放置的集中性,为避免设备高温从而导致MINI DVM及本身的高温保护,影响制冷效果。对顶出风的室外机模块增加导风帽(见图4)。
三星DVM PLUSIII室外机排风静压可到达78.4Pa,全新设计的流线型导风罩有效降低气流阻力,减少气流紊流的产生,从而降低气流阻力损失也降低了气流噪音,从而避免了每层相同位置的室外机摆放的热岛效应,更好的进行空气热交换。
图4:室外机安装剖面图
室外机安装剖面图

四、三星数码喷汽增焓多联空调的优势:
置地•汇丰广场作为安徽置地投资有限公司在合肥推出的又一力作,也在空调挑选上下足功夫,进行了多方面的考察,由于多联机更加适合现代化写字楼的分层分户控制,压缩机根据使用荷载自动调节等多方面的优势,最终在数码与变频中选择。而三星更是以其独特的优势赢得了安徽置地的青睐:
(1) “喷气增焓” 高能效涡旋压缩机
“喷气增焓”高效涡旋压缩机提高低温下压缩机回气量,使低温环境制热能力提升20%。空调系统利用“喷气增焓”以及中间过冷却器实现20℃的过冷度,提升制冷性能的同时,降低室内机制冷衰减(见图5)。
数码涡旋中央空调的核心技术是数码涡旋压缩机。其突出的特点是压缩机利用轴向“柔性”密封技术,将定子涡旋盘轴向活动范围精密调整,并在压缩机吸气口增设一连通管,与定子轴向浮动密封处的中间压力室相通(如图1 示) 。当PWM阀打开时,中间压力室内压力大于定子上端面压力,压缩机定子轴向上移一间隙,由于高低压腔室的连通,实现卸载。

图5:“喷气增焓” 高能效涡旋压缩机工作原理
“喷气增焓” 高能效涡旋压缩机工作原理图
 
当PWM阀关闭,排气压力及中间压力又将定子下压,实现密封并负载。当数码涡旋压缩机负载运行时,系统消耗正常情况下同类规格的普通涡旋压缩机所消耗的还要小的功率;当数码涡旋压缩机卸载运行时,系统消耗的功率仅为负载时的10 %左右。压缩机在电磁阀控制电源的作用下,可自由地调节开启2关闭时间的比例,实现“021”输出,体现数码功能。
一个周期时间包括“负载状态”时间和“卸载状态”时间。这两个时间阶段的组合决定压缩机的容量调节。例如:在20 秒周期时间内,若负载状态为10 秒(卸载10 秒) ,压缩机调节量为(10 秒×100 % + 10 秒×0 %) / 20 = 50 %(见图6) ,若在相同的周期时间内负载状态为15 秒而卸载状态时间为5 秒,则压缩机调节量为75 %。容量为负载状态和卸载状态时间平均的总和。通过改变负载时间和卸载时间,可使压缩机产生任何容量(10 %~100 %)
图6:周期时间的概念
周期时间的概念图
 
然而,快速降低室温并快速调节至所需温度对用户的舒适性是非常重要的。由于数码涡旋系统可通过改变负载和卸载周期时间迅速将容量从100%转换到10%(反之亦然) ,它能比变频器系统快得多地对系统需求的变化做出反应,无需像变频器系统那样通过中间频率的转换。
(2) 数码涡旋技术能效比COP更高
数码涡旋技术无变频损失、无制冷剂的热气旁通,因此10%~100%负荷范围内, COP性能优良。空载时的能量损耗很低(仅为10%),这也使得数码涡旋在部分负荷的情况下COP值也会更高。
变频系统损失大约占功耗的15%,这样就降低了系统的COP值。当室内机的总容量要求较低时(如10%、20%或30%),变频系统必须使用制冷剂的热气旁通进行容量调节,因为变频压缩机最低的容量输出约为40%。在室内的总容量要求较低的情况下,由于制冷剂的热气旁通,能量会有损耗,系统的COP值降低。由于马达的频率不断变化,很难测定变频系统的能效比。为了测量稳定的运行工况,必须用外部装置保证压缩机频率固定,这种情况下的能量测定不包括变频器的损失。为了获得真实的性能参数,典型的变频系统损失15%必须计入,否则数据就会显示一个不真实的较高COP。
(3) 无级能量调节,容量范围广
在10 %~100 %的大容量范围内,数码涡旋系统可以做到数字化连续无级能量调节,相对变频器技术是一个提高,因为用变频器技术只能分步达到容量输出(见图7)。无级传送容量也确保对室内空气温度的严格的控制。大范围的容量输出也有利于提高系统的季节能效比,因为压缩机的“启动2停机过程”消耗了更多的能量,而数码涡旋大范围的容量输出减少了“启动2停机”的次数。
图7:数码涡旋与变频系统调节性比较
数码涡旋与变频系统调节性比较
 
(4) 54℃恶劣工况制冷强力保证
当室外机放置于屋顶的水泥屋面,或者集中摆放在一起,或者放置于室内百叶机房中,均会出现“热岛效应”,导致室外机所处的环境温度非常高(见图8)。
图8:室外机出现“热岛效应”室外机出现“热岛效应”
 
因无变频器,无需考虑变频器高温环境下散热问题,室外机的运转温度得以拓宽到54℃(见图9)
图9:无变频器优势
无变频器优势 

(5) 数码涡旋技术电磁干扰小
数码涡旋压缩机驱动只需简单的负载和卸载控制,不需对电网配电进行频率改变,基本不产生干扰电磁波,符合EMC电磁兼容要求;变频压缩机产生高次谐波,不适合用于通讯机房等精密场所,不符合EMC电磁兼容要求(见图10)。
图10:数码涡旋技术电磁干扰小
数码涡旋技术电磁干扰小
 电磁干扰是变频器驱动系统的一个主要问题。在许多国家,尤其在欧洲,对任何系统可能散发的电磁干扰量有严格的限制。由于数码涡旋系统产生的电磁干扰可忽略不计。这一独特的特性,不仅使数码系统无需昂贵的电磁抑制电子装置,也增加了其可靠性和简易性。
(6) 室内空气品质更好
良好的除湿功能可以确保用户的舒适性,在多联机系统部分负荷运行中尤为重要。在变频型多联机系统内,压缩机以较低频率运行,这减少制冷剂的质量流量并导致较高的吸气压力和较高的显热因子(SHF) 。数码涡旋压缩机运行时的吸气压力比变频系统低,因而除湿性能良好。如前所述,在任何调节输出期间,压缩机在周期的负载部分满容量运行,该满容量运行导致较低的平均吸气压力并进而导致较低的SHF。
(7)抗菌健康(抗菌报告)
所有室内机的热交换器均采用三星专利抗菌工艺处理,深层抗菌,从源头上切断空调引起的细菌生长源(见图11)。抗菌功能使得三星数码中央空调DVM PLUS II系列产品在医院、卫生中心等项目中得到了广泛的应用。
图11:抗菌强势
抗菌强势
 
DVM PLUS III所有室内机的热交换器均采用三星专利抗菌工艺处理,抗菌率达99%以上,有效抑制办公室窗帘、地毯等释放的螨虫等细菌在空调内的繁殖生长,保证空调空间空气质量

五、结论
目前置地•汇丰广场已经于2010年8月25日正式交房,包括中国移动、招商证券、人寿保险、徽商银行、浙商证劵等大型企业陆陆续续进驻。在提前入驻的招商证劵空调使用效果良好,报修率低。 

 
 
 
 
 
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