某行政中心办公楼数码涡旋多联机组设计
某行政中心办公楼数码涡旋多联机组设计

江西格力中央空调工程有限公司  李淑娥

摘要 本文通过对吉安市吉州区行政中心办公楼中央空调方案进行对比,得出数码涡旋多联机在本项目中应用的优势。
关键词 数码涡旋多联机组 水系统 变频技术 对比结论

The design of DVM System for an administrative center office building By Li Shu e

Abstract This paper proves the advantage of DVM system (Digital variable multi connected air conditioning unit) used in this project by comparing the central air conditioning scheme for administrative center office building in Jizhou District of Ji'an City.
Keyword DVM system (Digital variable multi connected air conditioning unit) ,water system, converter technique ,  comparative conclusions
Jiangxi GREE Central Air-conditioning Engineering Co., ltd.


1 概况
 该办公大楼共12层,底层架空为汽车库和设备用房,1~11层为办公用房,大楼总建筑面积约为2.5×104m2,其中,空调服务建筑面积约为1.5×104m2,建筑层高为3.70m。

2 室内外设计参数
室外计算(干球)温度:夏季  36.1℃;     冬季   -1℃。
室外计算湿球温度:夏季  27.6℃。
室内空气温度:夏季  26±1℃;    冬季   20±1℃。

3 暖通空调设计
3.1空调设计方案
大楼没有专门的空调机房,根据甲方节能、控制方便的要求,选用多联式空调,机组空调系统具有节能、舒适、控制灵活等特点,与传统的中央空调相比,省去了空调主机房、冷却塔、水输送系统等。大楼主要采用数码涡旋中央空调,机组部分办公室采用单元式分体空调机,均选用空气源热泵型机组。新风机各层设置,分区各自独立送风。室外机放置在大楼11层屋面。
3.2主要室外机选型(如表1) 
表1 主要室外机设备一览表

序号

 

设备名称

设备型号

参数/kW

数量/

1

数码涡旋中央空调室外机

10HP

GMV-Rm280W/D-N2

额定制冷量:28.0

额定制热量:31.5

输入电功率:8.7/9.0

18

2

12HP

GMV-Rm335W/D-N2

额定制冷量:33.5

额定制热量:37.5

输入电功率:10.5/10.8

12

3

14HP

GMV-R420W3/B

额定制冷量:42.0

额定制热量:46.0

输入电功率:13.1/13.2

4

4

16HP

GMV-Rm450W/D-N1

额定制冷量45.0

额定制热量:50.0

输入电功率:16.2/16

10

4空调设计方案分析 
艾默生环境优化技术事业部研发生产的数码涡旋压缩机利用“轴向柔性”技术,即允许涡旋盘在轴向可以移动非常小的距离,使得2个涡旋盘在任何负荷状态下紧密配合运行,保证涡旋压缩机有很高的能效比。数码涡旋的控制循环周期包括一段“负载期”和一段“卸载期”。负载期间,压缩机像常规涡旋压缩机一样工作,传递全部容量,压缩机输出为100%。卸载期间,由于压缩机的柔性设计,使2个涡旋盘在轴向有一个微量分离,因此不再有制冷剂通过压缩机,压缩机输出为0。这样数码涡旋压缩机1个工作“周期时间”包括“负载状态”时间和“卸载状态”时间,这2个时间的不同组合决定压缩机的容量调节。通过改变这2个时间比,就可调节压缩机的输出容量(10%~100%)。

  所谓“周期时间”包括“负载状态”时间和“卸载状态”时间。这2个时间阶段的组合决定压缩机的容量调节。例如:在20s周期时间内,若负载状态时间为10s,卸载状态时间为10s,压缩机调节量为(10×100%+10×0%)/20=50%。若在相同的周期时间内负载状态时间为15s而卸载状态时间为5s,则压缩机调节量为75%,总容量为负载状态和卸载状态时间平均的总和。通过改变负载状态时间和卸载状态时间,压缩机就可以实现任意大小的输出容量(10%~100%)。周期时间的概念如图1所示。
周期时间的概念
图1 周期时间的概念

5数码涡旋压缩机较变频压缩机的优点
5.1容量调节广,温度调节迅速
1.变频压缩机的调节范围只能在50%~130%,而数码涡旋压缩机是在10%~100%。
2.变频压缩机的容量输出是通过变频器分级达到的,而数码涡旋压缩机是通过负载和卸载时间的改变获得,容量能迅速从100%转换至10%(反之亦然),不需要分步实现,是属于连续和无级调节。
3.变频压缩机必须通过中间频率,从低频到高频或反之的转换过程中存在时间的滞后,当系统内的负荷突然发生变化时,变频系统无法立即响应负荷的变动,使得室温的波动较大。而数码涡旋技术的无级调节和宽广的调节范围确保了室内温度的精确控制。
5.2电控系统简单,系统的可靠性大
  变频控制系统容量调节范围较窄,所以在变频调节的同时一般采用热气旁通和液体旁通的方法来共同响应负荷的变化。数码涡旋压缩机调节范围广,不需要任何一种能量旁通手段,因而减少了该部分的控制系统,同时该容量调节方法是通过机械运动达到,亦减少了变频器及变频控制中复杂的电控部分,所以其电控系统简单。而复杂的电子装置可靠性较差且价格昂贵。并节省了成本。
5.3数码涡旋系统具有良好的回油特性,安装灵活
  变频VRV系统在低频时,制冷剂流速较低,回油困难,系统一般设计有油分离器和回油循环装置。数码涡旋压缩机由于在卸载期间没有排出制冷剂,也就不存在回油的问题,而在负载时压缩机是满负荷运行,这时气流的速度足以令润滑油充分地流回压缩机,所以数码涡旋系统在任一容量输出时回油均良好,是目前唯一不需要油分离器和回油循环的系统,相应的控制系统也简洁。目前有的厂家为确保系统更安全可靠,设计了一种集电子、机械控制为一体的油位控制器,用于监控和保证压缩机曲轴箱内的正常油位,使系统配管更自由,不会因配管过长造成压缩机回油不良而被烧毁,延长了系统的使用寿命。现在数码涡旋变容量系统的单一系统配管最长可达120m,室内、外机之间可允许落差50m,上下层室内机之间高度可达15m。
5.4数码涡旋系统制冷系统简单,维护方便
  定速空调系统和变频空调系统大多设计有热气旁通和液体旁通装置,而数码涡旋系统因能使容量最低调至10%,无需这些旁通系统,同时由于良好的回油特性,不需要油分离器和回油系统。这样,制冷系统、回油系统及电气控制系统简单化,使系统部件较变频系统减少,装置结构简单,提高了运行的安全性和可靠性,并为安装和维护提供了方便。
5.5数码涡旋系统无电磁干涉问题,适应场所更广泛
  变频器工作时会产生高频谐波,会使供电系统的正弦电压波形发生歧变,导致诸如降低电网的功率因素、电容器和变压器过热、在荧光屏和示波器等上产生闪点、影响精密仪器的精度等不良后果,并会引起高频波设备电容等发热烧毁。欧洲地区有严格限制高频波的EMC规定,有些地区还因上述原因禁止销售和安装变频空调。我国虽没出台有关的规定,但对电源抗干扰要求很高的精密实验室、通信机房、电站、电视台等场所,变频系统受到限制使用。而数码涡旋系统的负载和卸载只是简单的机械运动,不会产生高次谐波,克服了对电网的干扰,扩大了适用范围。
5.6数码涡旋系统能保证良好的除湿能力,提高了室内舒适性
变频系统在高容量(高频)运行时,蒸发温度较低,随着运行频率(低负荷)的降低,蒸发温度逐渐升高,整个运行阶段平均蒸发温度较高,而空调系统大多在部分负荷下运行,这就导致了除湿能力下降。而数码涡旋系统无论在何种负荷时,其负载运行时均是全负荷,所以能在整个运行阶段保持较低的蒸发温度,尤其容量在40%~80%范围内(常使用的容量区间),数码涡旋系统体现了明显的优势,除湿能力较强,保证了高精度的湿度要求。数码涡旋空调在这种低容量情况下能有效提供较好的湿度控制功能,对于相对湿度较高的地区及一些特殊场所尤为适用

6数码涡旋多联机与水系统的对比
格力数码多联中央空调是由一台室外机可配置多台室内机组成,被称为一拖多中央空调系统,解决了高层建筑空调的一些问题,可为办公大楼、公寓、商场、酒店、医院和学校等场所提供广泛而多样的应用,与其他中央空调形式相比,多联式中央空调具有如下优点:
6.1 用冷媒直接蒸发式对室内空气进行冷却/加热(热泵型),效率高、耗能低。对比与其他中央空调二次交换特点,在制冷时间响应上比其他中央空调更迅速。而且在室内避免了冷冻水跑、冒、滴、漏等现象;
6.2 只用“电”这一种能源,就可以解决全部问题(不像其他空调系统还需要其他能源),并且大大降低对环境的污染。
6.3 制冷室外温度:-5~48℃,制热室外温度:-15℃~27℃,比其他中央空调运行范围宽广
6.4 不同于其他中央空调,数码多联式中央空调不需要另设空调机房,室外机可放置于屋顶或地面,节省了建筑面积,而且不需要冷却塔、循环水泵、软化水等附属设备,设备管理及维修工作量明显减少,设备后期投资大大降低。
6.5数码多联式中央空调系统属于电制冷范围,比其他电制冷中央空调形式在系统规模上显得更加简单,而且设备运行时不需要专人管理,室内、外机由电脑智能化运行管理。
6.6 数码多联中央空调系统具有很高的设计自由度,室内、外机的配管允许长度大,室外机可根据现场情况灵活摆放。室内、外机的外型尺寸非常精巧,而且连接铜管也很细,这样就可大大节省吊顶空间,保持高水准办公环境,节省土建投资。
6.7数码多联式中央空调系统安装极其方便。因为不需要空调机房及大量的附属设备,所以安装时间较短。
6.8数码多联式中央空调系统真正做到每个房间实行独立控制,而且能做到每套系统独立运行,电费独立计算,便于管理和达到节约能源的目的。
6.9数码多联式中央空调系统室内机有多种款式,方便选型,可针对房间吊顶,分别采用嵌入式、内藏风管式,使室内机与房间装潢紧密配合。 (如本方案室内机根据装修风格采用嵌入式室内机)。
6.10大楼的空调采取有线控制或集中控制,做到大楼自动化控制,而水系统中央空调要达到上述功能还要增加BA弱电系统。
6.11数码多联式中央空调系统是一种无水式中央空调系统,不存在冬季水管路防冻问题,而水系统中央空调冬季要防止水管路冻裂。
6.12数码多联式中央空调,采用当系统中有1台室内机发生故障时,通过有线控制或集中控制系统,将其故障信息直接显示在控制面板上,为故障排除带来方便。而水系统中央空调系统若发生故障,排除故障十分困难。

7结语
虽然数码多联中央空调系统在一次性投资上比水冷螺杆式冷水机组及模块机较高,但从使用的便利性以及未来的运行费用方面来说,数码多联中央空调系统具有很大的优势。因此对于行政中心办公楼中央空调,无论从空调系统的节能、还是空调系统的后期运行耗电及空调系统的维护管理方面,采用数码多联方案是合理的。(责编:罗增润)

参考文献
1何耀东,主编. 暖通空调规范实用手册.北京:中国建筑工业出版社,2008,8
2刘振全,主编.涡旋式流体机械与涡旋压缩机 北京:机械工业出版社,2009,4

 
 
 
 
 
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