工程概况(一级)
设计参数(二级)
室内设计参数,考虑人体舒适性按相关标准选取,即夏季tn=26℃±2℃,φ=50%±5%,冬季tn=20℃±2℃,φ=50%±5%。
新风量按GB 50019—2003 中规定的住宅每人30m3/h来取值。
工程简介(二级)
北京星河湾工程,位于北京市朝阳区,为豪华、高档的小高层住宅区,共三期,总建筑面积60万平方米,空调设备采用了三菱电机VRF空调系统和GUF加湿型新风处理器,详情请参考表1。
以下空调系统与新风系统设计、经济分析,以较具代表性的C户型标准层展开,其它户型以此类推,不一一赘述。
C户型标准层户型配置1套14匹的VRF空调系统,及配备1台500m3/h风量的GUF-50RDH3加湿型新风处理器,实现房间温度调节、通风换气及加湿功能。
系统的室外机单独布置在建筑专设的空调主机房内,外设防雨百叶,使其运转噪音对业主产生的影响下降到最弱。
系统的室内机主要采用了能很好融合到房间装潢格局中去的风管机形式,在保证空调效果的前提下,使业主享受到居住环境的豪华与气派。
控制方面,每台VRF空调内机配置1台有线遥控器,实现自由、灵活控制;GUF-50RDH3加湿型新风处理器则与每台空调连锁控制,做到时时处处有新鲜空气补进房间,确保楼盘内空气品质优良。
C户型标准层的空调配置表
*为设计工况下的制冷量值,通过查询三菱电机VRF空调系统《数据手册》获得。
C户型标准层的空调平面图
专业技术特点(一级)
三菱电机VRF变冷媒流量(变频)多联式冷暖空调系统的推出,很好的解决了北京当地有关部门规定小区不允许新建集中供暖锅炉房的问题,也全面地解决了分体式空调外机影响建筑整体美观,中央空调需专人管理的问题。2003年星河湾第一期设计时,三菱电机率先推出R410A新型冷媒理念,赢得了市场的先机。之后又适时的推出了集通风换气、热回收、补充制冷/制热、加湿功能于一体的GUF加湿型新风处理器设备,一并解决了业主冬季制热干燥的问题,满足业主在干燥的冬日里也一样享受温暖、湿润、清新空气的需求。
空调系统(二级)
选用的VRF空调系统还具有其它诸多特点
(1) 8匹~16匹的外机只有1台全变频压缩机,整个项目使用的外机压缩机数量不超过2台,制冷系统简单,维修方便,消除了多压缩机系统频繁开启/关闭易对电网造成冲击和电能消耗增加的问题;
(2)系统外机热交换器之后设置了HIC过冷却回路,提升制冷时冷媒过冷度,使本项目能直接采用铜三通来分流冷媒,配管施工简易;
(3)以C房型所使用的14匹空调系统为例,80%、50%部分负荷时,系统能效比分别高达3.97、4.05。本项目为住宅楼项目,空调内机部分开启概率较高,即外机部分负荷输出概率较高,系统运行节能、省电;
(5) GUF加湿型新风处理器与室内机连锁控制,通过智能化的有线遥控器,实现温度、湿度、新鲜空气、风向等参数的自由调节;
(6)-20℃时可制热运行,43℃可制冷运行,基本满足北京地区制冷和采暖的要求;
(7)结合时间及配管温度要素的智能化除霜,确保北京地区冬季制热效果。
VRF系统正逐步成为中小型中央空调系统的首选方案。
新风系统(二级)
随着人们对工作、居住环境空气品质要求的提高,空调系统引入新风势在必行。普通的开窗自然通风不失为一种快速、便捷的通风方式,但是其带来的负面效果也不容乐观,最直接的就是新风负荷大幅增加,导致空调系统容量加大、设备成本增加、系统能耗增加、运行成本增加。其次,开窗后新鲜空气的直接进入,容易导致室内温度波动加剧,影响室内舒适程度。最后,开窗自然通风显然无法简单满足北京地区冬季制热加湿的要求。综上所述,开窗自然通风方式不是最合适的通风换气选择。
经过分析比较,北京星河湾项目采用了拥有以下几点行业独有特点的三菱电机GUF加湿型新风处理器作为新风设备
(1)内置的热回收核芯和双风机,可引入新鲜空气,排除混浊空气,并对室内含有能量的混浊空气进行70%能量回收,实现热回收型通风换气,节能,确保空气品质清新;
(2)内置的制冷/制热盘管,将引入的新鲜空气继续冷却或加热到室内温度状态,减少室温波动,提升室内人体舒适感;
(3)内置的渗透型薄膜加湿器,可为室内提供2.7kg/h的加湿量,有效解决冬季制热干燥问题,整体提升室内环境舒适程度;
(4)与其它室内机连到同一空调外机系统中,无需配置单独的室外机,不占用机房空间;
(5)全热回收效率极高,冬季达67%,夏季达61.5%;
(6)长效使用,对于核芯部件,从日本实际的使用情况看,10年后,其换热效率、风量、机外静压等并无衰减。对于渗透型薄膜加湿器,水质如达到工厂规定的要求,则可长效使用。
经济性比较(一级)
就目前的技术而言,在VRF空调系统引入新风,主要有三种方式
⑴用普通通风扇送、排风;
⑵采用带盘管的全新风机,可连接冷媒管,进行冷热处理;
⑶采用带热回收核芯、带盘管、带加湿器的新风处理器,可连接冷媒管,进行冷热处理。
方式⑴的新风负荷全部由室外机承担,并且室内机容量需加大,引起投资和运行费用都增加,极少采用;方式⑵和⑶是采用较多的新风系统,在此就这两种方式做经济比较。
新风负荷量(二级)
北京星河湾住宅项目C户型标准层设计总的新风量为500m3/h,设计工况下,产生的新风负荷为
夏季 (500 m3/h×1.1Kg/m3×29.5KJ/KG)/3600s=4.5KW
冬季 (500 m3/h×1.28Kg/m3×49KJ/KG)/3600s=8.7KW
由于冬季新风负荷较大,因此新风设备按新风量及冬季新风负荷选取。
经济比较(二级)
对常用的两种新风系统的设备投资及其运行费用进行计算、比较。
设备投资(三级)
采用全新风机(四级)
采用PEFY-P80VMH-E-F型全新风机作为新风系统时,500m3/h新风8.7KW的冬季新风负荷,全部由全新风机盘管负担。通过查询三菱电机VRF空调系统《数据手册》,获得PEFY-P80VMH-E-F设备冬季设计工况下制热能力为8KW,和要求处理的8.7KW有0.7KW的负偏离。通过外购普通加湿器来实现冬季制热加湿的要求。
其空调设备投资为
采用加湿型新风处理器(四级)
采用GUF-50RDH3加湿型新风处理器作为新风系统时,500m3/h新风冬季8.7KW的新风负荷,首先由其内置的热回收核芯回收 8.7KW×67%=5.8KW的热量,余下2.9KW新风负荷由其盘管处理。通过查询三菱电机GUF加湿型新风处理器《数据手册》,获得GUF- 50RDH3设备冬季设计工况下的制热能力为3.0 KW,完全满足冬季2.9 KW新风负荷的处理要求。GUF内置的加湿器即可满足冬季制热加湿要求。
对应的空调设备投资
通过计算可以看出,采用全新风机的新风系统,比采用加湿型新风处理器的新风系统,大约多出设备投资13.6万元-13.35万元 = 2500元人民币。
运行费用比较(三级)
运行电费按0.6元/KWh计算,夏季制冷以运行8小时/天,22天/月,3.5个月计算,
则制冷总的运行时间=8小时/天×22天/月×3.5个月=616小时
冬季制热总运行时间也按616小时计算。
采用全新风机(四级)
设备配电功率15.1KW,夏季80%部分负荷运行所需费用
耗电量×80%×电费×制冷总的运行时间
=15.1×80%×0.6×616
=4465元
冬季运行所需费用4465元
年运行费用8930元
采用加湿型新风处理器(四级)
设备配电功率 12.98KW,夏季80%部分负荷运行费用
耗电量×80%×电费×制冷总的运行时间
=12.98×80%×0.6×616
=3838元
冬季运行所需费用3838元
年运行费用7676元
通过计算可以看出,采用加湿型新风处理器的新风系统,比采用全新风机的新风系统,大约节省年运行费用8930元 - 7676元 = 1254元/年≈1200元/年
经济比较结果(三级)
采用加湿型新风处理器做新风系统的空调工程,比采用全新风机做新风系统时,节约投资和年运行费用,共计3700元。
按15年运行寿命期计算,则节约运行费用1200元/年x 15年 = 1.8万元,加上节省的设备投资2500元,约共计2万元。
以上仅为北京星河湾其中1套较具代表性的C户型标准层14匹空调系统及500m3/h新风系统的经济比较分析,其经济性表现可见一斑。该项目空调总容量 2万匹,依上述方法计算,设备初投资节约350万元人民币,15年运行寿命期内,运行费用节省高达2800万元人民币,总计节约3150万元人民币。
结论(一级)
多联机空调系统已有20多年的历史了,几个高端质量品牌的设备,从质量、价格和功率消耗方面相差不大,可比较点不多,但采用何种形式的新风系统和设备,却有着不同的效果。
由于空调系统引入新风已成为势在必行的事实,而新风负荷值较大,采用什么形式的新风系统经济又节能,就成为业界必须面对的问题。本工程采用了三菱电机加湿型新风处理器,其良好的全热交换效率、加湿效果和适中的价格,给业主提供了舒适的工作环境和可观的经济回报。这也是本工程空调系统的重要技术特点,节约能源就意味着保护环境,造福人类。
本工程自2005年12月投入运行以来,业主及慕名而来的参观者,都给予了极高的评价。
