东莞风冷热泵在别墅空调系统中的应用

东莞风冷热泵在别墅空调系统中的应用

1 建筑概况

某别墅地上两层，主要有客厅、餐厅、卧室、书房、儿童房、更衣室等空调区域，共计192平米；地下一层有保姆室、棋牌室、多功能室，共计58平米空调面积。采用冷负荷指标法计算该工程的冷负荷，影响空调负荷的因素有：

①房间的功能；②室内照明及人员数量；③围护结构的保温效果；④地理位置及气候的影响。由于别墅对空调的舒适性要求较高，单位面积设计制冷负荷在220W/m2左右，总冷负荷55KW。由于传统的冷热水机组需要专门的维护保养，因此直接否决了此方案。初步拟定的方案是方案一：风冷热泵模块机空调系统和方案二：变频多联机空调系统。

2 方案比较

2.1 风冷模块机空调系统 风冷热泵模块机属于空气—水系统，机组以空气作为冷热源，使得室内主机产生空调冷/热水，由管路系统输送到空调房间的末端设备，在末端装置处冷/热水与室内空气进行热量交换产生冷/热风。虽然它属于集中产生冷/热量，但却是分散处理个房间负荷的空调系统形式。风机盘管一般装在该系统室内空调的末端，一般均可调节其风机转速或通过旁通阀调节经过盘管的水量，从而调节送入室内的冷/热量，因此，该系统可通对每个房间的空调进行单独调节以满足每个房间不同的需求。

该系统优点：因为用比热较大的水作为冷量的载体，送风温差较小，温度场和湿度场都较均匀，所以人体舒适性好。 另外就是初期投资费用相对较低。

该系统缺点：对水系统安装、保温要求较高，安装不到位，容易发生漏水问题。

2.2 变频多联机空调系统 变频多联机空调系统是一台室外机连接多台室内机，通过变频技术控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量，适时地满足室内冷热负荷要求的直接蒸发式空调系统。空调系统在环境温度、室内负荷不断变化的条件下工作，变频多联机空调系统能利用室内温度传感器控制制冷剂管路上的电子膨胀阀，对室外机的制冷压缩机进行变频调速控制或改变压缩机的运行台数、气缸数、节流阀开度等，使系统的制冷剂流量发生改变，从而调节空调系统的容量，使空调系统稳定工作在最佳工作状态。

该系统优点：由于冷媒直接蒸发，能效比较高；带有自动故障检测，方便检修。自动转换供热冷模式，自动风速变换，可同时实现集中管理和单独控制。

多联机系统的缺点：温室气体排放量大大提高；安装要求高；如发生冷媒管泄漏，很难找出漏点，不易维护，送风温差大，人体感觉不够舒服（这是使用氟机的通用现象）。另外就是初投资费用较高。

2.3 比较结果 两种方案的新风处理都要另外考虑。造价就本例来说，风冷热泵模块机（开利涡旋水机）比变频多联机（大金多联机）低50%左右。在价格因素影响下，业主比较倾向于风冷热泵模块机。

本例中的涡旋式风冷热泵冷水机组采用高效无氯制冷剂HFC-410A，对大气臭氧层没有任何破坏作用，配置涡旋压缩机使机组更高效节能。内置式水力模块集成了水泵、膨胀水箱、安全阀、自动放气阀、流量开关等必要的水力组件，大大节省了设备安装空间，安装简便。

根据工程具体情况及业主意向，最后选用了方案一风冷模块空调系统，使用的是开利数码涡旋冷水热泵机组30RH032一台，空调末端采用卧式暗装风机盘管。主机制冷输入功率9.7KW；制热输入功率10.1KW。

3 风冷热泵模块机空调系统在设计施工中的几个问题

3.1 解决风冷热泵冬季供热低效的问题 在冬季，当风冷热泵机组在热工况运行时，由于室外气温较低，机组蒸发温度低于0℃时，需要对室外侧空气盘管换热器翅片采取除霜措施。热泵机组采用开利专利的智能除霜控制逻辑，优化除霜循环切入时间，避免了不必要的热量损失。

另外当空气温度低于零度时，机组效率会下降，并且当环境温度低于-5℃时，甚至无法开机，这是恶劣天气对机组的影响。本次设计方案之一采用了一台板式换热器，很好的解决了冬季极冷天气空调不开机的现象。

它通过锅炉供给的生活热水的分支进入板式换热器，在板式换热器中与空调循环水进行换热，把热量传给空调循环水，这样通过辅助加热的手段大大提高了空调机组的效率。小型锅炉的加入可以做到解决恶劣天气对空调室外机的影响和为室内末端装置提供热源和生活热水等多种功能。

3.2 安装注意点 为了避免主机因气流而短路，应当主机安装在通风条件好、进风顺畅以及排风不受阻挡的室外，此外，还应当注意热泵机组上方和进风侧的水平间距。对于机组之间的间距和机组与墙之间的间距，很多生产单位在设计手册中都有了明确的要求：机组间的距离应在2米以上，机组距离主体建筑（或较高的女儿墙）保持3米以上。此外，不应在几组上设置挡雨棚等遮挡物以防排风短路。如果机组上部有阻挡物，为了保证定排风量，必须采取措施使得排风通畅并避免回流。根据有限的吸入吸风速度场的原理计算，当进风侧水平距离接近机组高度时，便可使进风通畅，机组之间进风相互干扰减小。

为了保证冷凝水盘无积水、无渗漏，必须保证安装后的空调末端水平且无歪斜；安装架与机组之间应有减振性良好的橡胶减振器或胶皮；空调末端接出的冷凝水管应使用U-PVC管并保证水平段有5%的坡度，固定牢靠且无挠弯现象。为防止夏季使用时有凝露滴水现象，应垂直立管并将全部冷凝出水管固定并做好隔热保温措施。冷凝水排放应按设计要求安装水封弯管，并按有关规范或机组说明书的要求设置。安装结束后必须做排水试验，确保排水畅通。

3.3 水系统压力平衡 对于较大的系统来说，设计水系统时要特别注意其压力平衡问题，否则就易产生冷量分配不均的问题。三台以下的机组组合时可以采用异程式或同程式连接，四台以上的机组组合时宜采用同程式连接。对于本例来说，系统不大，压力平衡较容易保证。

4 结论

目前，虽然小型风冷热泵空调系统凭借着自身的优势广泛应用于家用空调和小型商用空调中，但是，为了能够更加充分的发挥其优势，我们还必须努力优化和改进其设计并重视施工质量。

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