華亭嘉園蒸發(fā)式家用中央空調系統(tǒng)設計

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摘要：介紹該建筑家用中央空調系統(tǒng)設計，說明了蒸發(fā)式家用中央空調系統(tǒng)的獨特優(yōu)勢，并闡述了個人對家用中央空調系統(tǒng)設計上的一些觀點。

關鍵詞：家用中央空調系統(tǒng) 蒸發(fā)式空調機組

1 工程概況

華亭嘉園地處北京市健翔橋，是華遠房地產公司開發(fā)的集高檔公寓、寫字樓、會所為一體的綜合性建筑小區(qū)?？偨ㄖ娣e近30萬m2，其中共有公寓樓六座， 28層，層高2.8m,是北京地區(qū)最早大規(guī)模采用戶式中央空調的公寓類建筑。公寓總戶數(shù)約1200戶，單層的戶型面積以150-250平米為最多,部分復式戶型面積在300平米左右。建筑外立面不允許掛任何室外機。

建筑外墻內保溫做法：260mm厚鋼筋混凝土墻+10mm空氣層+60mm聚苯板,外窗為中空玻璃鋁合金窗。

2 室內空調設計溫濕度

3 蒸發(fā)式家用中央空調機組的主要特點

蒸發(fā)式機組是對風冷冷水機的風冷冷凝器進行改進，采用蒸發(fā)式冷凝器，主要是靠水蒸發(fā)帶走熱量，形式上介于風冷和水冷之間，能效比3.5~3.9，其外排風量僅為風冷機組的1/10，具有外排風口小、機組噪聲小、節(jié)能、可回收冷凝水、不破壞建筑外立面等特點。該機組可放置在室內封閉空間內,也可室外放置。

4 空調系統(tǒng)設計

4.1 空調系統(tǒng)形式：

各戶室內空調系統(tǒng)為風機盤管水系統(tǒng)，冬夏共用。夏季由各戶內的蒸發(fā)式空調機組提供7/12℃冷水，冬季由小區(qū)鍋爐房提供空調熱水。

4.2 空調負荷計算

采用專業(yè)空調軟件進行負荷計算，外墻傳熱系數(shù)k=0.95(夏), k=1.1(冬), 外窗傳熱系數(shù)k=3.9,樓板傳熱系數(shù)k=2.72,隔戶墻傳熱系數(shù)k=2.32,計算戶的上下戶只考慮有一戶無人，即僅計算地面或頂棚一面的傳熱負荷, 空調冷負荷考慮了70%的同時使用系數(shù) 。下表為某座標準層空調負荷的計算結果：

根據(jù)計算結果統(tǒng)計，按套內建筑面積，空調冷負荷指標為50~70W/m2, 熱負荷指標為60~100W/m2。

4.3 設備選型和布置

4.3.1 空調機組：

確定空調機組型號大小是戶式(家用中央)空調系統(tǒng)設計的最關鍵的環(huán)節(jié)之一，空調機組的價格占整個空調系統(tǒng)造價的50%左右，其配電容量對整個小區(qū)的變配電系統(tǒng)有著決定性的影響，對住戶的運行費用的多少也很有關系，應從使用效果和初投資、運行費用幾方面綜合考慮，首先是利用專業(yè)軟件計算各戶的空調冷負荷，再考慮一定的同時使用系數(shù)(0.7)，確定該戶型的設計冷負荷，根據(jù)此負荷確定機組型號，如套內建筑面積152平米的戶型,選用了一臺型號為LSZ9.1(制冷量9.1kW)的機組,由于蒸發(fā)式機組性能穩(wěn)定，幾乎不受外界溫濕度影響，因此不考慮富裕量。

空調機組布置在起居室或廚房外的封閉陽臺上，在機組側面的外墻上開小百葉窗，百葉窗室內側用鍍鋅板封住，在板上開兩個260x300的方洞作為空調機組的進、排風口，并設可關閉風閥(冬季用)，空調機組排風口到百葉窗排風口采用鍍鋅鐵皮和帆布連接。為了進一步降低空調機組噪聲可能對用戶的影響，一般是采用中空玻璃把機組空間和室內其他空間隔開。

4.3.2 風機盤管：

風機盤管選擇某名牌廠家的超薄型臥式暗裝型，厚度僅228mm,風機盤管型號是參照廠家樣本上的性能參數(shù)表，取供水溫度8℃，回風24℃，中檔風量，水流量低檔時的制冷量進行設計選型。風機盤管安裝是采用貼頂?shù)跹b，直接用膨脹螺栓吊掛，吊點連接處加10mm橡膠墊。風機盤管盡量布置在廚房或衛(wèi)生間、走廊等次要房間的吊頂內，盡可能保證主要房間的空間感較好，避免室內出現(xiàn)復式吊頂，只是起居室一般是有較低的吊頂?shù)?。對于有些面積較小，室內不便放置風機盤管的房間，將風機盤管放在門外走廊上，一種是采用側送、側回，用回風道把回風口與風機盤管直聯(lián);另一種是將送風口和回風口做到一起，稱之為復合式風口，采用吊頂回風，風機盤管回風吊頂空間與室內其他的吊頂空調要隔開。廚房設風機盤管，風機盤管吊在廚房或附近吊頂內，從廚房外回風；衛(wèi)生間不考慮夏季供冷。

4.4 室內水系統(tǒng)設計

室內采用異程兩管制水系統(tǒng)，供回水管采用熱鍍鋼管，冷凝水管采用PVC塑料管，水管保溫采用20mm厚聚乙烯套管，外包白色塑料膠帶。系統(tǒng)補水口在空調機組上，采用自來水補水，在補水管上設有過濾器和電動補水閥(受安裝在給水管路上的電接點壓力表控制)?？照{回水管上設有橢圓型囊式膨脹罐，解決系統(tǒng)夏季膨脹問題。在空調機組回水立管上設有自動排氣閥，風機盤管是系統(tǒng)最高點，采用其自帶放氣風門排氣?？照{冷凝水管引致就近衛(wèi)生間排水，豎向管道沿墻暗埋。冷凝水管是系統(tǒng)最低點，由它限制吊頂?shù)母叨?，走廊和起居室局部吊頂處吊頂高?.25m,廚房2.3m,臥室無吊頂。

4.5 冬季供熱系統(tǒng)設計

小區(qū)鍋爐房提供的熱水是90/75℃，進入各樓的地下室后分為兩路，一路直接供給帶外窗衛(wèi)生間的散熱器，另一路是和系統(tǒng)回水混合后，供給風機盤管水系統(tǒng)，通過電動旁通閥和二次提升泵控制供水溫度在60℃。

4.6 空調系統(tǒng)配電:

空調機組電源采用380V，單設三相電表計量空調機組用電，空調配電箱設在空調機組附近的陽臺內墻上，配電箱內有三相電表、空氣開關和聯(lián)動繼電器,風機盤管電源取自該配電箱。

4.7 空調系統(tǒng)控制：

4.7.1 空調機組啟停控制是采用兩種方式，一種是機組面板就地控制，另一種是采用室內溫控開關聯(lián)動控制。聯(lián)動控制的功能：任一個溫控開關開（風機盤管開），空調機組啟動（主機啟動按鈕必須已按下），當所有溫控開關關閉，空調機組停機，即在夏季只需對空調機組的啟動按鈕操作一次，以后無需用戶對主機直接操作。

4.7.2 空調機組可根據(jù)回水溫度（一般設定在12℃）控制機組壓縮機啟停，目前市場上戶式冷水機組主要是采用壓縮機啟?？刂?，來達到節(jié)能控制的目的?？照{機組自帶低溫保護、缺水保護、高低壓保護等功能。

4.7.3 室內溫度控制：原設計所有房間是通過溫控開關控制風機盤管回水管上的電動二通閥通斷，來控制室內溫度在設定范圍。后在調試時發(fā)現(xiàn)，當只有一兩個風機盤管運行時，系統(tǒng)流量過小，空調機組容易低溫保護，因此在調試時把戶內一半左右的電動二通閥去掉，采用無閥溫控開關自動控制風機盤管三速運行來控制室溫。

5 空調系統(tǒng)實際使用效果：

該項目A、B、C三棟樓采用了蒸發(fā)式空調機組，D、E、F三棟樓采用了風冷冷水機組，項目于1998年開工，2000年六月調試使用，已運行了四個空調周期，空調系統(tǒng)總體運行良好,建筑外立面很好的保持了建筑師的設計效果。

下面為2002年8月22日對其中三戶 室內溫度測試的結果（單位：℃）

冬季對用戶室內溫度測定，其溫度都能夠保證在18~22℃之間。

空調系統(tǒng)運行費用統(tǒng)計結果，對于居住使用每年空調費用在8~14元/m2,對于辦公使用在14~18元/m2,而風冷機組運行費用在11~18元/m2和18~24元/m2，較風冷機組可節(jié)省30%~40%的運行費用。(注：由于公寓空調按居住設計，辦公使用其室內空調效果略有不足)

6 結論:

戶式中央空調相對于常規(guī)大型中央空調設計而言，要相對簡單得多，但設計上的差異性，需要設計人員在實踐中去認真總結，我們的經(jīng)驗主要是：

6.1 室內負荷計算同時使用系數(shù)的考慮：對于純住宅項目，同時使用系數(shù)考慮0.7~0.8是比較合適的，而對于商住類的項目，只能按100%考慮了。

6.2 室內溫度控制：采用無閥溫控開關根據(jù)測量溫度與設定溫度差值，自動控制風機盤管風機的高中低三檔運行，即戶式中央空調多采用定流量系統(tǒng)。而大型中央空調常采用水泵臺數(shù)調節(jié)加壓差旁通控制的變流量系統(tǒng)，風機盤管一般都帶電動二通閥，溫控開關和電動閥主要使用霍尼韋爾、江森、西門子等國外名牌廠家的產品。戶式中央空調室內溫度控制的特點，使得國內溫控開關生產廠家出現(xiàn)了一線機會，個別國內企業(yè)正抓住了這個機會，得到了一定的發(fā)展。

6.3空調機組形式及布置:對于高層建筑經(jīng)常有選擇風冷機組并設計在凹槽內的，由于風冷機組排風量較大，在凹槽內極易形成熱島效應，即越往高處，室外溫度越高，機組進風溫度高，這會造成高層用戶空調機組制冷量的顯著下降，甚至會影響到機組的正常運行，風冷機組一定要注意要通風良好，有利于排熱的擴散。蒸發(fā)式機組由于排風量較小，僅為風冷機組的1/10，可以在室內安裝，其布置通風問題較次，主要是要考慮，如何把進風口和排風口在外立面上處理得更美觀的問題。戶式中央空調機組一定要考慮機組檢修和更換的方便，有些工程按分體空調的思路去設計，把戶式空調機組也放到室外平臺上，人只能通過窗戶上平臺，機組檢修成為很危險的事，而且機組的更換難度就更大了。建議要給戶式中央空調機組留有更換通道。

6.4 戶式中央空調的新內容和新材料的應用：用結合新風除濕系統(tǒng)的冷熱輻射地板或頂板替代傳統(tǒng)的空調末端; 采用PP-R等新興塑料管材替代鍍鋅鋼管也正成為趨勢; SARS病毒促進了帶有新風過濾功能的熱回收新風機在住宅建筑中的大規(guī)模使用;另外通過加濕器廠家的努力，并使之與新風系統(tǒng)或風機盤管等空調末端設備結合，使得北方地區(qū)冬季加濕變得較易實現(xiàn)，且更為可靠; 自動補水閥(替代電接點壓力表和電動水閥)和只排氣不跑水的自動排氣閥的使用，也增加了系統(tǒng)的可靠性和維護的方便性。

6.5 帶外窗衛(wèi)生間冬季采暖問題：在設計上是較為頭疼的問題，常見的有三種做法：一是加散熱器，直接接入60℃空調熱水，能保證房間溫度不過低；另一種是采用風機盤管， 適合于面積較大的衛(wèi)生間；第三種是采用電加熱器。我們目前提供另外一種設計考慮，采用金屬輻射頂板，其優(yōu)點是可直接利用60℃空調熱水，室內溫度效果很好，不怕衛(wèi)生間的潮氣，也無循環(huán)空氣，不占用室內面積。

6.6 冷凝水管坡度問題：風機盤管系統(tǒng)限制吊頂高度的主要因數(shù)就是冷凝水管的坡度，在實際安裝中原國家規(guī)范要求的1%坡度很難保證，一般是保證風機盤管集水盤到水平管道有30~40mm的高差，冷凝水主管道按不小于0.3%的坡度安裝，在使用中可不出現(xiàn)任何問題。