華亭嘉園蒸發(fā)式家用中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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摘要：介紹該建筑家用中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，說明了蒸發(fā)式家用中央空調(diào)系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，并闡述了個(gè)人對(duì)家用中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的一些觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：家用中央空調(diào)系統(tǒng) 蒸發(fā)式空調(diào)機(jī)組

1 工程概況

華亭嘉園地處北京市健翔橋，是華遠(yuǎn)房地產(chǎn)公司開發(fā)的集高檔公寓、寫字樓、會(huì)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(diào)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(fù)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(jī)。

建筑外墻內(nèi)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(nèi)空調(diào)設(shè)計(jì)溫濕度

3 蒸發(fā)式家用中央空調(diào)機(jī)組的主要特點(diǎn)

蒸發(fā)式機(jī)組是對(duì)風(fēng)冷冷水機(jī)的風(fēng)冷冷凝器進(jìn)行改進(jìn)，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(fēng)冷和水冷之間，能效比3.5~3.9，其外排風(fēng)量?jī)H為風(fēng)冷機(jī)組的1/10，具有外排風(fēng)口小、機(jī)組噪聲小、節(jié)能、可回收冷凝水、不破壞建筑外立面等特點(diǎn)。該機(jī)組可放置在室內(nèi)封閉空間內(nèi),也可室外放置。

4 空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 空調(diào)系統(tǒng)形式：

各戶室內(nèi)空調(diào)系統(tǒng)為風(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)，冬夏共用。夏季由各戶內(nèi)的蒸發(fā)式空調(diào)機(jī)組提供7/12℃冷水，冬季由小區(qū)鍋爐房提供空調(diào)熱水。

4.2 空調(diào)負(fù)荷計(jì)算

采用專業(yè)空調(diào)軟件進(jìn)行負(fù)荷計(jì)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(jì)算戶的上下戶只考慮有一戶無人，即僅計(jì)算地面或頂棚一面的傳熱負(fù)荷, 空調(diào)冷負(fù)荷考慮了70%的同時(shí)使用系數(shù) 。下表為某座標(biāo)準(zhǔn)層空調(diào)負(fù)荷的計(jì)算結(jié)果：

根據(jù)計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)，按套內(nèi)建筑面積，空調(diào)冷負(fù)荷指標(biāo)為50~70W/m2, 熱負(fù)荷指標(biāo)為60~100W/m2。

4.3 設(shè)備選型和布置

4.3.1 空調(diào)機(jī)組：

確定空調(diào)機(jī)組型號(hào)大小是戶式(家用中央)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，空調(diào)機(jī)組的價(jià)格占整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)造價(jià)的50%左右，其配電容量對(duì)整個(gè)小區(qū)的變配電系統(tǒng)有著決定性的影響，對(duì)住戶的運(yùn)行費(fèi)用的多少也很有關(guān)系，應(yīng)從使用效果和初投資、運(yùn)行費(fèi)用幾方面綜合考慮，首先是利用專業(yè)軟件計(jì)算各戶的空調(diào)冷負(fù)荷，再考慮一定的同時(shí)使用系數(shù)(0.7)，確定該戶型的設(shè)計(jì)冷負(fù)荷，根據(jù)此負(fù)荷確定機(jī)組型號(hào)，如套內(nèi)建筑面積152平米的戶型,選用了一臺(tái)型號(hào)為L(zhǎng)SZ9.1(制冷量9.1kW)的機(jī)組,由于蒸發(fā)式機(jī)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(diào)機(jī)組布置在起居室或廚房外的封閉陽臺(tái)上，在機(jī)組側(cè)面的外墻上開小百葉窗，百葉窗室內(nèi)側(cè)用鍍鋅板封住，在板上開兩個(gè)260x300的方洞作為空調(diào)機(jī)組的進(jìn)、排風(fēng)口，并設(shè)可關(guān)閉風(fēng)閥(冬季用)，空調(diào)機(jī)組排風(fēng)口到百葉窗排風(fēng)口采用鍍鋅鐵皮和帆布連接。為了進(jìn)一步降低空調(diào)機(jī)組噪聲可能對(duì)用戶的影響，一般是采用中空玻璃把機(jī)組空間和室內(nèi)其他空間隔開。

4.3.2 風(fēng)機(jī)盤管：

風(fēng)機(jī)盤管選擇某名牌廠家的超薄型臥式暗裝型，厚度僅228mm,風(fēng)機(jī)盤管型號(hào)是參照廠家樣本上的性能參數(shù)表，取供水溫度8℃，回風(fēng)24℃，中檔風(fēng)量，水流量低檔時(shí)的制冷量進(jìn)行設(shè)計(jì)選型。風(fēng)機(jī)盤管安裝是采用貼頂?shù)跹b，直接用膨脹螺栓吊掛，吊點(diǎn)連接處加10mm橡膠墊。風(fēng)機(jī)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(nèi)，盡可能保證主要房間的空間感較好，避免室內(nèi)出現(xiàn)復(fù)式吊頂，只是起居室一般是有較低的吊頂?shù)摹?duì)于有些面積較小，室內(nèi)不便放置風(fēng)機(jī)盤管的房間，將風(fēng)機(jī)盤管放在門外走廊上，一種是采用側(cè)送、側(cè)回，用回風(fēng)道把回風(fēng)口與風(fēng)機(jī)盤管直聯(lián);另一種是將送風(fēng)口和回風(fēng)口做到一起，稱之為復(fù)合式風(fēng)口，采用吊頂回風(fēng)，風(fēng)機(jī)盤管回風(fēng)吊頂空間與室內(nèi)其他的吊頂空調(diào)要隔開。廚房設(shè)風(fēng)機(jī)盤管，風(fēng)機(jī)盤管吊在廚房或附近吊頂內(nèi)，從廚房外回風(fēng)；衛(wèi)生間不考慮夏季供冷。

4.4 室內(nèi)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)

室內(nèi)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(bǔ)水口在空調(diào)機(jī)組上，采用自來水補(bǔ)水，在補(bǔ)水管上設(shè)有過濾器和電動(dòng)補(bǔ)水閥(受安裝在給水管路上的電接點(diǎn)壓力表控制)?？照{(diào)回水管上設(shè)有橢圓型囊式膨脹罐，解決系統(tǒng)夏季膨脹問題。在空調(diào)機(jī)組回水立管上設(shè)有自動(dòng)排氣閥，風(fēng)機(jī)盤管是系統(tǒng)最高點(diǎn)，采用其自帶放氣風(fēng)門排氣?？照{(diào)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(diǎn)，由它限制吊頂?shù)母叨龋呃群推鹁邮揖植康蹴斕幍蹴敻叨?.25m,廚房2.3m,臥室無吊頂。

4.5 冬季供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

小區(qū)鍋爐房提供的熱水是90/75℃，進(jìn)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(fēng)機(jī)盤管水系統(tǒng)，通過電動(dòng)旁通閥和二次提升泵控制供水溫度在60℃。

4.6 空調(diào)系統(tǒng)配電:

空調(diào)機(jī)組電源采用380V，單設(shè)三相電表計(jì)量空調(diào)機(jī)組用電，空調(diào)配電箱設(shè)在空調(diào)機(jī)組附近的陽臺(tái)內(nèi)墻上，配電箱內(nèi)有三相電表、空氣開關(guān)和聯(lián)動(dòng)繼電器,風(fēng)機(jī)盤管電源取自該配電箱。

4.7 空調(diào)系統(tǒng)控制：

4.7.1 空調(diào)機(jī)組啟?？刂剖遣捎脙煞N方式，一種是機(jī)組面板就地控制，另一種是采用室內(nèi)溫控開關(guān)聯(lián)動(dòng)控制。聯(lián)動(dòng)控制的功能：任一個(gè)溫控開關(guān)開（風(fēng)機(jī)盤管開），空調(diào)機(jī)組啟動(dòng)（主機(jī)啟動(dòng)按鈕必須已按下），當(dāng)所有溫控開關(guān)關(guān)閉，空調(diào)機(jī)組停機(jī)，即在夏季只需對(duì)空調(diào)機(jī)組的啟動(dòng)按鈕操作一次，以后無需用戶對(duì)主機(jī)直接操作。

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

4.7.3 室內(nèi)溫度控制：原設(shè)計(jì)所有房間是通過溫控開關(guān)控制風(fēng)機(jī)盤管回水管上的電動(dòng)二通閥通斷，來控制室內(nèi)溫度在設(shè)定范圍。后在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)只有一兩個(gè)風(fēng)機(jī)盤管運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)流量過小，空調(diào)機(jī)組容易低溫保護(hù)，因此在調(diào)試時(shí)把戶內(nèi)一半左右的電動(dòng)二通閥去掉，采用無閥溫控開關(guān)自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)盤管三速運(yùn)行來控制室溫。

5 空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際使用效果：

該項(xiàng)目A、B、C三棟樓采用了蒸發(fā)式空調(diào)機(jī)組，D、E、F三棟樓采用了風(fēng)冷冷水機(jī)組，項(xiàng)目于1998年開工，2000年六月調(diào)試使用，已運(yùn)行了四個(gè)空調(diào)周期，空調(diào)系統(tǒng)總體運(yùn)行良好,建筑外立面很好的保持了建筑師的設(shè)計(jì)效果。

下面為2002年8月22日對(duì)其中三戶 室內(nèi)溫度測(cè)試的結(jié)果（單位：℃）

冬季對(duì)用戶室內(nèi)溫度測(cè)定，其溫度都能夠保證在18~22℃之間。

空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用統(tǒng)計(jì)結(jié)果，對(duì)于居住使用每年空調(diào)費(fèi)用在8~14元/m2,對(duì)于辦公使用在14~18元/m2,而風(fēng)冷機(jī)組運(yùn)行費(fèi)用在11~18元/m2和18~24元/m2，較風(fēng)冷機(jī)組可節(jié)省30%~40%的運(yùn)行費(fèi)用。(注：由于公寓空調(diào)按居住設(shè)計(jì)，辦公使用其室內(nèi)空調(diào)效果略有不足)

6 結(jié)論:

戶式中央空調(diào)相對(duì)于常規(guī)大型中央空調(diào)設(shè)計(jì)而言，要相對(duì)簡(jiǎn)單得多，但設(shè)計(jì)上的差異性，需要設(shè)計(jì)人員在實(shí)踐中去認(rèn)真總結(jié)，我們的經(jīng)驗(yàn)主要是：

6.1 室內(nèi)負(fù)荷計(jì)算同時(shí)使用系數(shù)的考慮：對(duì)于純住宅項(xiàng)目，同時(shí)使用系數(shù)考慮0.7~0.8是比較合適的，而對(duì)于商住類的項(xiàng)目，只能按100%考慮了。

6.2 室內(nèi)溫度控制：采用無閥溫控開關(guān)根據(jù)測(cè)量溫度與設(shè)定溫度差值，自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)盤管風(fēng)機(jī)的高中低三檔運(yùn)行，即戶式中央空調(diào)多采用定流量系統(tǒng)。而大型中央空調(diào)常采用水泵臺(tái)數(shù)調(diào)節(jié)加壓差旁通控制的變流量系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)盤管一般都帶電動(dòng)二通閥，溫控開關(guān)和電動(dòng)閥主要使用霍尼韋爾、江森、西門子等國(guó)外名牌廠家的產(chǎn)品。戶式中央空調(diào)室內(nèi)溫度控制的特點(diǎn)，使得國(guó)內(nèi)溫控開關(guān)生產(chǎn)廠家出現(xiàn)了一線機(jī)會(huì)，個(gè)別國(guó)內(nèi)企業(yè)正抓住了這個(gè)機(jī)會(huì)，得到了一定的發(fā)展。

6.3空調(diào)機(jī)組形式及布置:對(duì)于高層建筑經(jīng)常有選擇風(fēng)冷機(jī)組并設(shè)計(jì)在凹槽內(nèi)的，由于風(fēng)冷機(jī)組排風(fēng)量較大，在凹槽內(nèi)極易形成熱島效應(yīng)，即越往高處，室外溫度越高，機(jī)組進(jìn)風(fēng)溫度高，這會(huì)造成高層用戶空調(diào)機(jī)組制冷量的顯著下降，甚至?xí)绊懙綑C(jī)組的正常運(yùn)行，風(fēng)冷機(jī)組一定要注意要通風(fēng)良好，有利于排熱的擴(kuò)散。蒸發(fā)式機(jī)組由于排風(fēng)量較小，僅為風(fēng)冷機(jī)組的1/10，可以在室內(nèi)安裝，其布置通風(fēng)問題較次，主要是要考慮，如何把進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口在外立面上處理得更美觀的問題。戶式中央空調(diào)機(jī)組一定要考慮機(jī)組檢修和更換的方便，有些工程按分體空調(diào)的思路去設(shè)計(jì)，把戶式空調(diào)機(jī)組也放到室外平臺(tái)上，人只能通過窗戶上平臺(tái)，機(jī)組檢修成為很危險(xiǎn)的事，而且機(jī)組的更換難度就更大了。建議要給戶式中央空調(diào)機(jī)組留有更換通道。

6.4 戶式中央空調(diào)的新內(nèi)容和新材料的應(yīng)用：用結(jié)合新風(fēng)除濕系統(tǒng)的冷熱輻射地板或頂板替代傳統(tǒng)的空調(diào)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(shì); SARS病毒促進(jìn)了帶有新風(fēng)過濾功能的熱回收新風(fēng)機(jī)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(fēng)系統(tǒng)或風(fēng)機(jī)盤管等空調(diào)末端設(shè)備結(jié)合，使得北方地區(qū)冬季加濕變得較易實(shí)現(xiàn)，且更為可靠; 自動(dòng)補(bǔ)水閥(替代電接點(diǎn)壓力表和電動(dòng)水閥)和只排氣不跑水的自動(dòng)排氣閥的使用，也增加了系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)的方便性。

6.5 帶外窗衛(wèi)生間冬季采暖問題：在設(shè)計(jì)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(diào)熱水，能保證房間溫度不過低；另一種是采用風(fēng)機(jī)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(shè)計(jì)考慮，采用金屬輻射頂板，其優(yōu)點(diǎn)是可直接利用60℃空調(diào)熱水，室內(nèi)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(nèi)面積。

6.6 冷凝水管坡度問題：風(fēng)機(jī)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(shí)際安裝中原國(guó)家規(guī)范要求的1%坡度很難保證，一般是保證風(fēng)機(jī)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。