VRV(变制冷剂流量)空调系统热回收型在建筑内区的应用及节能性分析.pdf

2 0 0 7 年第5 期( 总第3 5 卷 第1 9 5 期) n o . 5 i n 2 0 0 7 ( t o t a l n o . 1 9 5 , v o 1 . 3 5 ) 建 筑节 能 .节能技术 e n e r g y - s a v i n g t e c hn o l o g y v r v ( 变制冷剂流量) 空调系统热回收型 在建筑内区的应用及节能性分析 张强， 李德英， 张建东 ( 北京建筑工程学院暖燃重点实验室， 北京 1 0 0 0 4 4 ) 摘要: 为了降低空调系统的能耗， 对于建筑内区的房间在冬季需要供冷的情况下， 可以 用变频技术中的热回收型v r v ( 变制冷剂流量) 空调系统， 充分利用室内的冷量和热量， 实现冷热能量在建筑物内的最佳平衡从而达到节能效果。 通过对热回收型v r v中央空 调系统的 结构和运行原理及具体工程实例的 分析， 对热回收型v r v( 变制冷剂流量) 空调系统在建筑内区的 应用及其节能性进 行了探讨。 关键词: v r v空调系统; 热回收; 内区; 节能 中图分类号:t u 8 3 1 .3 2文献标志码:a文章编号: 1 6 7 3 - 7 2 3 7 ( 2 0 0 7 ) 0 5 - 0 0 0 9 - 0 3 a p p l i c a t i o n o f v r v a i r - c o n d it io n i n g s y s t e m h e a t r e c o v e r y s e r i e s i n c o n s t r u c t i o n i n n e r z o n e a n d a n a l y s i s o f it s e n e r g y - s a v i n g ma n g q i a n g , l i d e - y i n g , z i i a n g j i a n - d o n g ( k e y l a b o r a t o ry o f h e a t i n g , g a s s u p p l y , v e n t i l a t in g h e a t r e c o v e ry ; in n e r z o n e ; e n e r g y - s a v in g 0 引言 随着国民经济的不断发展， 现代建筑的体积和容 积率都在不断增大， 在大中城市出现了许多大建筑面 积的写字楼、 商场等建筑物， 这些建筑物的共同特点 是存在有较大面积的内区。对于这种建筑， 一般在有 的房间需要制热的同时，另外一些房间需要制冷， 而 传统的空调形式都是只能同时制冷或者同时制热， 室 内的冷量和热量没有充分的利用， 不仅使空调器容量 大大增加， 还造成能源的巨大浪费。 理论分析与实测表明1 2 3 1 ， 在有内区的建筑物未 按内外分区设置空调系统将无法满足环境舒适度的 要求， 而且会造成冷热能量混合损失严重， 对后期的 系统改造也会带来很大的困难。 关于有内区的建筑物 圣 调 系 统 的 设 计 ， 2 0 0 1 年 版 采 暖 通 风 与 空 气 调 节 设 计规范新增第5 . 3 . 2 条规定: “ 建筑物内负荷特性相 差较大的内区与周边区， 以及同一时间内必须分别进 收稿日 期: 2 0 0 6 - 1 2 - 0 2 行加热与冷却的房间， 宜分别设置空调系统” 。 对于存在内区建筑空调方式， 工程师已经提出也 应用了不同的方式4 1 ， 例如外区单设供暖系统， 内区为 可变新风量的定风量全空气空调系统; 外区为供暖系 统， 内区为变风量系统; 闭式环路水源热泵系统: v r v 热回收系列空调系统以及多分区空调器系统。 不同的 空调处理方式各有其优缺点，本文只对于热回收型 v r v ( 可变制冷剂流量) 智能中央空调在有内区建筑 中的应用进行了介绍， 并对其节能性进行了分析。 1 系统结构与运行形式 热回收型v r v空调系统由多个室内机和多个室 外机构成， 本文对其中最典型的一个室外机的系统进 行分析， 系统结构及原理图如图t o 室外机由变频压缩机、换热器模块等部件构成， 室内机只是一个换热器模块。 换热器模块由电子膨胀 阀 ( e e v ) 、 换热器( b s ) 、 二位三通电 磁阀 ( t w v ) 以 及三 个联管( 高压气体管， 高压液体管和低压气体管) 构成， 口 室内外机的换热器模块构成是相同的， 只是通过二位 三通电磁阀和电子膨胀阀的转换， 将换热器模块引上 系 统 习 、 。 室外机和室内机之间设控制器，根据各室内发出 的 信号( 或需制冷， 或需制热 ) 自 动切换分流。 需供冷时， 使三个联管切换成吸气管和液管，则高压液体制冷剂 节流后蒸发、 回气， 使室内机排管起蒸发器作用， 向房 间内 散发冷量。需供暖时， 联管切换成排气管和液管， 则高压气体在室内 侧换热器( 作冷凝器) 内 散发热量， 冷 凝成液体。 室外机可在室外温度为一 5 4 0 的范围内 正常 进行制冷循环( 室内 湿球温度1 5 2 5 0c ) ， 在室外 温度一 1 0 1 5 范围内 能正 常 进 行制热 循环 ( 室内 干 球温度1 6 - 2 7 0c ) a 通过上面的分析，室内外换热器模块结构一致， 通过电子膨胀阀和二位三通电磁阀的适当转换， 任一 模块都可自由转化运行模式， 系统也可以进行制冷和 制热的转换， 并可满足不同房间同时需要制冷和制热 的要求。 图 1 热回收型v r v空调系统原理简图 热回收v r v空调系统的运行模式，选取两个室 内 机的系统: 在同时制冷和制热时， 一个室内 机( 如图 2 中的室内机2 ) 处于制冷运行状态， 则室内 机2 的换 热器( b s 2 ) 为蒸发器， 室内机1 处于制热运行状态， 室 内 机1 的换热器( b s i ) 作为冷凝器， 室内机1 所需要 的冷媒流量恰好等于室内机 2 需要的制冷剂流量， 室 图2 热回收制冷剂流向原理图 外换热器关闭。 冷媒在系统内的流向原理如图2 0 2 工程实例阴 北京德宝饭店建筑面积2 7 0 0 0 m 2 ，空调面积是 2 5 0 0 0 m 2 。饭店会议室处于饭店客房的包围之中， 在 过渡季节和冬季时， 仍需要供冷， 会议室热负荷大。 图3 表示客房区域内、外区的温度分布情况， 表 明会议室在过渡季节、 冬季时空调系统须供冷来解决 热负荷， 保证会议室的正常室温。 r 厂 该饭店在设计时，未考虑内外区的负荷差别， 没 有分开设计空调系统， 空调水系统采取二管制， 故造 成客房区域温度合适， 而会议室温度则居高不下的情 况， 客人投诉率高， 会议接待无法得到保证。 经市场调 研及现场情况检查，决定采用新风+热回收型v r v 空调系统来解决饭店内区冬夏季及过渡季节热负荷 问 题， 空调面积为8 0 0 m 2 ， 设计负荷为8 4 k w o n、户 几j，山 蝗2 0 例 1 5 1 0 nu工j， n，-. o八 ，了 了o 1 2 3 4 59 9点 外区 图3 德宝饭店客房区1 月1 8日内外区温度记录 热回收型v r v空调系统的投入运行，解决了内 区在冬季和过渡季节的热负荷问题， 同时， 又因为单 1 j 独设置了独立新风道， 使得个别会议室可以在客人较 少的情况下， 靠室外新风负荷， 解决内区负荷问题， 相 比原设计的二管制风机盘管+ 新风系统， 单系统全年 节省约4 0 %的耗电量， 该系统的改造是成功、 节能的。 3 节能性分析 根据实验s 1 ， 当部分负荷率在4 5 % 7 0 %之间变 化时， v r v空调系统的能效比很高，部分负荷c o p 值最高可达4 . 1 ， 而一般风冷热泵冷热水机组的c o p 值满负荷时只有3 .0 以下，部分负荷时会降低到2 .0 以下s 1 。 根据美国暖通空调工程师协会a s h r a e 标准 8 8 0 - 5 6 给出的空调负荷全年分布数据9 1( 见表1 ) ， 空调 负荷大于8 0 %的时间只占 全年运行时间的不到 1 0 % , 空调系统在全年9 0 % 运行时间内都是在部分负荷下 运行的。由此可以说明v r v空调机组应用在建筑中 具有非常好的节能特性。 热污染， 是一种高效的能量转化与利用的方式。 表 1 空调负荷全年分布数据 冷负荷率%7 5 1 0 0 5 0 7 5 2 5 5 0 0 2 5 占 总运行时间的百分率%1 0 5 0 3 0 1 0 热回收型v r v变频空调系统是在普通v r v空 调的基础上增加全热交换器的改进型空调机组， 能够 根据全年的热负荷对房间自 动的选择制冷或制热， 并 且在制冷和制热的同时有效地利用建筑内的余热。 通过建筑实例的分析，可见这种系统是节能、 高 效、 完全热回收的制冷/ 制热系统。它在同时制冷和 制热运转状态下， 通过全热量的回收操作来达到低负 荷运行， 并且使冷媒从负载较低处向负载较高处传递 热量。 对于内区发热量较大( 在过渡季节或冬季也需 供冷) 的建筑物， 这种运行方式比单独制冷加制热的 运行方式节约 1 5 %-2 0 %的能量， 可比常规新风系统 大约节约2 8 %的能量8l 0 4 结论 本文提出了热回收v r v变频空调系统在建筑内 区的应用， 并利用工程实例对其进行了节能分析。经 分析， 该系统有如下优点: ( 1 ) 能像闭 式水环热泵系统一样， 末端设备可以实 现同时供热、 供冷， 实现冷热能量在建筑物内的最佳 平衡， 节能显著。 ( 2 ) 无需大的冷冻机房， 无需辅助热源， 节约建筑 面积。 ( 3 ) 冷媒管道小， 易于布置， 不受层高制约; 末端供 冷( 热) 量较小， 所以特别适合内、 外区均为有多个房 间的办公商务类建筑。 ()系统独立性好， 任何一台室外机发生故障， 只影 响与其相连的末端， 不会影响整个系统的正常工作。 ( 5 ) 系统设计安装周期短， 特别适合旧 项目 的改 造。 从上面的分析可以看出，热回收型v r v变频空 调系统能够在同时满足多个房间制冷和制热的同时， 保持很高的能源利用效率， 大大减少了对室外环境的 参考文献: i 范 存养，李小平7 j 、公楼建筑窗际 热环境的改善和节能 7 . 9 k 通空 调， 1 9 9 7 , 2 7 ( 2 ) : 1 8 - 2 4 ( f a n c u n - y a n g , l i x