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四种型式家用中央空调的特点及设计安装注意事项

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发表于 2015-1-13 22:21:33 来自手机 | 显示全部楼层 |阅读模式
四种型式家用中央空调的特点及设计安装注意事项

家用中央空调按输送介质的不同,主要可分为以下四种类:
1)风冷冷热水机组;
2)多联机(变频、数码涡旋);
3)水/地源热泵机组;
4)毛细管供冷技术。
一、小型风冷冷热水机组
1)风冷冷热水机组的输送介质通常为水。它通过室外主机产生空调冷/热水,由水路系统输送至室内各末端装置,再与室内空气进行热交换,从而满足房间空调要求。
2)它是一种集中产生冷/热量,但分散处理各房间负荷的模式,该系统的室内末端装置通常为风机盘管。风机盘管一般均可以调节风机转速或通过旁通阀调节经过盘管的水量,调整送入室内的冷/热量。
3)因此,该系统可以满足不同房间不同负荷需求。
4)此外,冷/热水机组的输配系统所占空间很小,一般不受住宅层高的限制。

5)供水系统在设计和施工时必须注意以下事项:
a. 供水系统必须选配流量和扬程合适的水泵,以确保机组实际供水量与机组要求水量相差不超过10%。
b.机组的进水管路前必须加装水过滤器,并选择40 目以上的过滤网。
c.回水管上必须加装可膨胀式水箱,以适应供水系统因气温变化而造成的水量变动;膨胀水箱应安装在高于系统最高处11.5m;水箱容量约为整个系统容量的1/10;冷冻水管路系统和膨胀水箱应作保温处理。
d.机组出水管上必须加装水流开关( 靶式流量计),以避免水流量不足对机组造成损坏。
e.排气阀门必须设在水系统的最高点。
f.在水系统最低点安装合适的排水塞或阀门。
g.水管必须保温,以防止热量散失和冷凝水形成。
h.系统管道的安装连接要根据国家和当地暖通规范进行。机组和水泵连入系统要用避震软接头,同时管道及水泵要自设支架,以免机组受力。严禁在未冲净管路时就打开机组进出口截止阀。
i.系统水管路冲洗和保温要在管道与机组连接前进行,严禁在未冲洗干净前进行管道和机组连接。
二、变制冷剂流量多联机
1)变制冷剂流量空调系统是一种冷剂式系统(我们通常称之为VRV),它以制冷剂为输送介质,室外机由室外换热器、压缩机和其他制冷附件组成,室内机由直接蒸发式换热器和风机组成。
2)一台室外机通过管路可向多台室内机输送制冷剂液体。通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量,可以适时的满足室内冷、热负荷要求。
3)变制冷剂流量空调系统具有节能,舒适,运行平稳等诸多优点,而且各房间可以独立调节,能满足不同房间不同负荷的需求。
4)但该系统控制复杂,对管材质量、制造装配、现场焊接等方面要求非常高,且初投资比较大。

5)按压缩机形式可分为以下几种:
a.直流变速;
b.交流变频;
c.数码涡旋。
6)多联机与其他中央系统的运行性能比较

7)多联机系统设计安装注意事项
① 避免室内外机组之间的连接管过长、上下高差过大
室内、外机组之间的连接管长度、高差和局部阻力等都直接影响多联机系统的运行性能。由于多联机系统的室外机组一般安装在建筑物的屋顶或裙房顶部,室内机组则分散在各楼层的房间内,且因其利用制冷剂输配能量,其运行性能受制冷剂连接管内制冷剂的重力(主要是液体管)和摩擦阻力(主要是气体管)的影响显著,使压缩机的吸气压力下降、过热度增加,均导致系统的性能衰减;室内机相互之间的高差还会影响室内机的调控效果。因此,系统设计时必须避免室内外机组之间的连接管过长、上下高差过大,同时需减少阀门、直角三通和曲率半径过小的弯头,以避免出现过大的局部阻力。
对于R22为制冷剂的多联机系统而言,其适宜的几何安装位置是:室外机组与最远的室内机组之间的单程管长为80m、室内外机组之间的最大高差为30m、最高位与最低位室内机之间的高差小于20m。在上述几何安装位置条件下,多联机系统的运行性能比其他中央空调系统性能更好。研究表明,吸气饱和温度每降低1℃,系统的制冷量和COPs约降低约3~4%。
由于R410A制冷剂的黏性系数和运行压缩比均较R22小,其多联机系统的能效比相对于R22系统高7~10%,故上述几何尺寸范围均有所扩大,但因R410A多联机的工作压力高,所需管材和设备的成本将高于R22多联机。
② 避免多联式容量过大
一些企业为宣传多联机的优越与万能,常常对多联机这样描述,即“多室外制冷压缩机的单一系统,可联接64台、128台”、甚至“256台室内机”、室内外机组之间的“配管最长可达125m,室外机、室内机之间的高差可为50m、室内机之间的高差可达30m”、“总管长可达1000m”。且不论为了实现这种大系统的可靠运行,特别是针对由于环境温度过低与管路过长带来的液体回流、液态制冷剂再闪发和回油困难等问题,需要增加一些辅助回路与附件,致使系统复杂,更重要的是将造成过多能量消耗,而且系统难以稳定运行。
为什么多联机系统庞大会导致能耗增加呢?其一,由于机组容量增加,实现系统各部件的最优化匹配有难度,致使能耗增加。例如,日本为了实现1997年12月京都会议决议,规定多联式空调机组的额定制冷能效比COP0为:额定制冷量小于4kW的为4.12,大于4kW而小于7kW的为3.23,小于等于28kW的为3.07,这就说明多联机容量不宜过大的问题(彦启森. 论多联式空调机组. 暖通空调, 2002, 32(5): 2-4.);其二,由于管路过长,阻力损失大大增加,也将造成制冷压缩机能耗大为增加,各厂家对此均有说明,故不多述;其三,目前的大容量多联机系统几乎都是由一台变容量室外机组和多台定容量室外机组组合,通过集中的制冷剂输配管路与众多的室内机组构成庞大的单一制冷循环制冷系统。多联机部分负荷运行时,定容量室外机组停止运行,其对应的室外换热器不参与制冷循环,使得系统的部分负荷性能更接近定容量系统,削弱了变容量系统的部分负荷特征。
因此,对于目前的多联机系统而言,不宜将室外机组并联得过多,额定制冷量以不大于56kW为好,且室外机应尽可能分散布置,防止室外机换热器进风短路,特别以单一变容量机组构成的系统运行性能最佳;如果改进多联机室外机组设计,使部分负荷运行时室外换热器也参与制冷循环,有望使多联机系统的容量规模适当扩大。
③ 避免多联机应用于负荷分散的建筑物或功能区
部分负荷特性决定了多联机系统的运行性能。多联机系统在40~80%负荷率范围内具有较高的COP,且室内机同时使用率越高,系统的COP越高。因此,多联机不适用于负荷分散、室内机同时使用率低(即更适用于负荷变化较为均匀一致、室内机同时使用率高)的建筑物和功能区。研究表明,逐时负荷率(逐时负荷与设计负荷之比)为40~80%所发生的小时数占总供冷时间的60%以上的建筑较适宜于使用多联机系统,此时系统具有较高的运行能效,而对于餐厅这类负荷变化剧烈(就餐时负荷集中,其他时间负荷很小)的建筑或功能区则不适宜采用多联机系统。

与此有关的另一个问题是,室外机的容量应根据多联机所服务的功能区所有室内机逐时负荷的最大值来选择,而不是室内机总容量之和。如果室外机容量选择过大,多联机系统将长时间处于低负荷运行状态,导致系统能效比大大降低。图3-22给出了一套室外机容量选择过大的多联机系统的实际运行性能测试结果(测量时间:2005年8月31日~9月5日,测量对象:横滨市某建筑6层的多联机系统)。从图中可以看出,在测量期间,系统负荷率为40%以下出现的概率(运行时间)占全部的90%左右,低负荷率运行导致性能降低,系统COPs远低于额定COP0,使得系统在5天内的总平均能效比很低,大约只有1.90(数据来源:市川徹, 野部達夫. 個別分散空調システムのオンサイト性能評価手法に関する研究.中国制冷学会2007学术年会,杭州,2007年11月4-7日)。
三、风管系统
1)风管系统是以空气为输送介质,其原理与大型全空气中央空调系统相同。它集中产生冷/热量,将从室内引回的回风(或新风和回风混合)进行冷却/加热处理后,再送入室内消除空调冷/热负荷。
2)相对而言,风管系统的初投资较小。通过引入新风,使室内空气品质得到改善。
3)但风管系统的输配系统占用建筑物空间较大,要求住宅层高要高,还要考虑风管穿墙问题。它采用统一送风的方式,在没有变风量末端的情况下,难以满足不同房间不同的空调负荷要求。而变风量末端的引入将使整个空调系统的初投资大大增加。
四、水、地源热泵
水/地源热泵是利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为热泵的冷热源,冬季把地能中的热量“取”出来,供给室内采暖,此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来,释放到地下水、土壤或地表水中,此时地能为“冷源”。
地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是热泵很好的供热热源和供冷冷源。
四、水、地源热泵
水/地源热泵是利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为热泵的冷热源,冬季把地能中的热量“取”出来,供给室内采暖,此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来,释放到地下水、土壤或地表水中,此时地能为“冷源”。
地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是热泵很好的供热热源和供冷冷源。
四、水、地源热泵
水/地源热泵是利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为热泵的冷热源,冬季把地能中的热量“取”出来,供给室内采暖,此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来,释放到地下水、土壤或地表水中,此时地能为“冷源”。
地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是热泵很好的供热热源和供冷冷源。
四、水、地源热泵
水/地源热泵是利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为热泵的冷热源,冬季把地能中的热量“取”出来,供给室内采暖,此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来,释放到地下水、土壤或地表水中,此时地能为“冷源”。
地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是热泵很好的供热热源和供冷冷源。

四、水、地源热泵
水/地源热泵是利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为热泵的冷热源,冬季把地能中的热量“取”出来,供给室内采暖,此时地能为“热源”;夏季把室内热量取出来,释放到地下水、土壤或地表水中,此时地能为“冷源”。
地表浅层地热资源的温度一年四季相对稳定,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是热泵很好的供热热源和供冷冷源。

1)设计选型注意事项
地源热泵系统设计:建筑物冷、热负荷计算
在地源热泵系统选择、设备选型及进行地源热泵系统设计之前,必须对建筑冷负荷、热负荷进行计算。计算时首先应进行空调分区,然后确定每个分区的冷、热负荷,最后计算整幢建筑的总热负荷和冷负荷。
1.建筑空调分区
2.分区设计热负荷与冷负荷计算
3.建筑物热负荷与冷负荷确定
地源热泵设备选型:地源热泵系统类型选择
为了能最好地满足项目的要求,必须合理地选择地源热泵系统类型。在系统类型选择时应考虑一些主要问题。
1.地埋管地源热泵系统
2.地下水地源热泵系统
3.地表水地源热泵系统
地源热泵设备选型:分区水源热泵机组选择
一旦确定了地源热泵系统类型,就可以选择每个分区的水源热泵机组。首先根据机组在分区中所要安装的位置,选择合适的机组形式,例如:落地式机组可以安装在外墙窗下;水平式机组可以安装在吊顶内;垂直式机组适合安装在壁橱或机房里等。
地源热泵系统设计:地埋管地源热泵系统设计
地源热泵系统设计主要包括两大部分:一是建筑物内的空调系统设计,主要有空气处理方案确定及设备选择,水源热泵机组的选择、室内整个空调系统的风系统和水系统设计;二是室外地能换热系统的设计,即地埋管地源热泵系统中的地埋管换热器、地下水热泵系统中的水井系统以及地表水热泵系统中的地表水换热器的设计,这部分是地源热泵系统有别于其他系统之所在。
地源热泵设备选型:地埋管换热器管理形式选择
地埋管换热器的埋管主要有两种形式,即水平埋管和垂直埋管。换热器管路埋置在水平管沟内的地埋管换热器为水平埋管。换热管路埋置在垂直钻孔内的地埋管换热器为垂直埋管。
地源热泵设备选型:地埋管换热器环路形式选择
地埋管换热器中流体流动的环路形式有串联和并联两种。在串联系统中,几个井(水平管为管沟)只有一个流动通路;并联方式是一个井(管沟)有一个流动通路,数个井有数个流动通路。
地源热泵设备选型:地埋管换热器埋管选择
由于地埋管的使用场所特殊、施工较复杂,所选管材必须符合特定的性能才能保证施工顺利进行、系统 才能正常运行,对管材特殊性要求如下:
1.对管材质量的要求
2.选择地埋管规格
3.选择地埋管管径
4.确定地埋管管子长度
2)地源热泵系统和传统空调设计安装有很大的差异,并不是每一个家庭用户都适合安装地源热泵系统,选择地源热泵系统必须符合以下原则。
地源热泵选用第一原则:户外打井面积
地源热泵是通过户外打井与土壤换热,根据国标GB 50366-2005,上海地区地埋井之间的间距一般为4.5m(间距越大效果越好),300㎡建筑面积需要至少80㎡打井面积,400㎡建筑面积需要至少110㎡打井面积,经验测算打井面积与建筑占地面积约为1:1;以联排别墅为例:如果打井面积过小,将会造成空调使用效果逐年下降,5、6年后系统将无法正常运转。
地源热泵选用第二原则:安装要求。
1.地源热泵制冷、热速度相对氟机而言,速度比较慢。(简单的讲因为氟机是一次换热;水机是二次换热,水机的送风温度要比氟机高3~4度)。
2.管道存在一定的漏水隐患。(因为水管不可能象铜管那样做到40公斤左右的泄露保压测试。)
3.制冷原理的不一样,造成了地源热泵相对氟机而言,室内机尺寸及噪音较大(送风温度较氟机高,需要加大送风量、选择较大风机才能保证效果),一般噪音要大5~10dB(A),内机高度要高3~5㎝。
4. 日后维修成本较高(因为安装管道不管是用PPR管还是钢管、铜管连接,都必须定期清洗管道保养,否则,会因系统水流量变小造成使用效果越来越差,耗电量加大)。
地源热泵选用第三原则:使用习惯
地源热泵系统的节能性与我们日常的使用习惯、常住人员数有着很大关系。
如常住人员较多,使用时习惯将大部分内机同时打开,则使用地源热泵系统较节能;如常住人员较少,习惯局部开空调(人在房间开空调,人离开关空调),因为地源热泵一般都是定频压缩机,无法控制电流,就无法控制耗电,且配置的水泵一般是24小时运转,不论内机开几台都同样耗电。
选择地源热泵系统最重要的一个标准就是投资回报率,如果初期投入升本太高,而后期成本回收不理想,那么选择地源热泵系统意义不大。如果地源热泵系统运行效率较高,费用较低,后期投资回报率高,可以选择地源热泵。
五、毛细管供冷技术
1)极高的室内环境热舒适性,主要通过辐射方式供冷供热,室内温度分布均匀,无温度死角,室内无吹风感,无风机噪音,是国际上公认使室内舒适程度最高的空调末端系统。
2)高空气品质,新风系统有效改善室内空气质量,降低室内CO2浓度。
3)有效控制房间湿度,通过湿度传感器自动实现冬季加湿、夏季除湿,各房间温湿度可精确、灵活的进行调节和控制。
4)节能,各组成部分的高效性能,使得整个系统的能耗显著降低。
5)运行费用低,全年运行费用比常规“风冷冷水机组+电/燃气锅炉+风机盘管系统”可节省60%-70%。
6)无较低的复式吊顶,房间空间感好。

毛细管网空调系统是一种新型的节能空调系统,安装毛细管网空调系统需要注意冷辐射表面凝露、高温冷源、新风除湿、毛细管阻塞、漏水修复、与装饰面层结合等问题。毛细管网空调安装需要注意以下事项:
防止冷辐射表面凝露
这是人们在使用毛细管网制冷时首先要考虑的问题。实际上掌握了温湿度独立控制空调技术原理后就知道这个问题很容易解决了,有多种可靠的技术可以选择,关键在于以下两点。
采用高温冷源
供水温度保证冷辐射表面在室温设计温度以下满足制冷要求,同时在室内露点温度以上不发生凝露。
利用新风除湿
新风系统往往是高档建筑必备的,利用新风控制室内露点始终低于冷辐射表面的温度。
系统的组成与控制:高温冷源、毛细管网换热器、新风机组、除湿机组、温度-露点探测器、执行器。当有了露点信号的时候,通过提高循环介质的温度、加大新风量、降低新风温度等手段都可以避免凝露。

防止毛细管阻塞
(1)建议采用独立的小型循环系统,与大系统连接时通过板式换热器隔开。
(2)循环系统全部采用耐腐蚀的管道及阀部件,如塑料管、铜镀镍阀部件和连接件等。金属氧化物沉积会阻塞管道,游离的金属离子会对塑料管材老化产生影响。
(3)对系统的补充水进行过滤,防止大型颗粒物阻塞管道。如果系统始终在冷水状态下运行,不必考虑水质的软化问题。
(4)系统中需要加防冻液或除氧剂,或采取真空脱气措施。原因是塑料管是透氧的,采取以上措施可以防止管道内滋生微生物形成生物粘泥。
漏水修复:毛细管网一般安装在装饰层下面,漏水点寻找及恢复比较方便,但是还是建议加强成品保护及警告措施,尽量避免破坏。
与装饰面层结合:毛细管网与装饰面层结合时可以随面层形状随意安装,但是要与装饰层结合紧密避免产生空气隔层影响换热。面层抹灰时应该注意有一定的厚度及使用聚合物砂浆,防止开裂。

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