變頻多聯機系統中機型的精細選擇設計
1 多聯機系統簡介
多聯機系統,即制冷劑可變系統,它是通過采用制冷劑蒸發或冷凝來冷卻或加熱室內的空氣,以達到或滿足消掉室內冷、熱負荷的空調要求。系統按空氣源熱泵原理工作,由室外機、多個室內機和制冷劑管路系統組成。室外機由壓縮機、室外側換熱器(室外機的蒸發或冷凝換熱設備)、風機和其他附件組成。室內機由風機和室內側換熱器(室內機的蒸發或冷凝換熱設備)和其他附件組成。變頻多聯機系統按照不同的房間要求,通過很好的控制各個室內機制冷劑供給流量,適時的滿足室內負荷變化的需要,從而達到保障性和經濟性。
目前,應用比較廣泛的多聯機系統的機組形式主要分為變頻多聯機組和數碼渦旋壓縮多聯機組。
變頻多聯機系統具有以下特點:結構簡單、使用靈活、安裝方便、運轉可靠、可方便實現分戶計費,平常運行費用省等優點。
2 變頻多聯機系統設計問題
目前,變頻多聯機系統在各個實際工程中已經得到了廣泛的應用,運轉效果也比較理想,但是在系統設計過程中還存在一些問題,影響系統性能的提高。設計人員在設計過程中務必充分考慮各個影響因素,推進系統的完善。
設計中存在的一些問題和注意事項:新風問題,有的工程無新風系統,合理設置新風使室內衛生標準得到保證,過渡季節(部分時間)只開新風系統就能滿足使用要求;室內外機的匹配問題,由于把不同功能和不同使用時間的房間考慮為同一個空調系統,在某一時間,室內的負荷遠小于室外個機輸出冷量(設計計算冷量),這樣不能很好發揮室外機的作用,合理確定室內外機的配比能很好提高系統性能;室外機耗電量問題,在設計或安裝過程中發現室外機的耗電量與其設備(樣本)提供的耗電量不符,實際耗電量大于設計時室外機的耗電量,這一問題主要由于設計者把產品樣本中提供的壓縮機輸出功率當作壓縮機的耗電量,實際上兩者之間存在差異;管道長度、室內外溫度對室外機冷量(熱量)的影響;室外機的布置問題,室外機的布置應滿足下述要求:進風通暢不干擾,排風順暢不回流;凝結水管的安裝問題,工程中凝結水管的長度應盡量短,并要有0.01的坡度,以免形成管內氣阻,排水不暢;室內機選擇問題,這點在下章詳細分析。
還應注意的一些設計要點:作用半徑適當選取,控制吸氣管阻力損失;系統布局要思考,需要考慮室內機和室外機的相對位置關系,制冷模式—室外機在下部時上升高壓液體管需克服重力損失防止液體閃發,制熱模式—室外機在上部時高差越大要求壓縮機排氣壓力越高;高壓液體遠距離傳輸時,可能出現沿程閃發和液體回流;膨脹閥的容量要考慮室內機在任何位置都有良好調節特性;各房間空氣參數應相差不大,否則只適應部分參數同時增加能耗。
3 室內機的精細選擇設計
變頻多聯機系統的設計流程如下:先是系統設計規劃,進行空調分區的劃分,擬定新風解決方案和控制解決方案。根據設計要求、氣候條件、建筑狀況、發熱設備等進行負荷計算,由負荷計算結果初步確定室內機容量、形式、設計位置。之后擬定室內外機的合理配比對室外機進行選型,隨后根據各影響因素確定修正系數進行室內機能力的再確認,然后確定室內機型號容量。然后進行風管設計,布置合理的氣流組織形式。
在室內機的選型過程中如果只是通過負荷計算結果來確定室內機的容量,會造成設備的浪費和室內外機匹配不合理的現象。因為在設計時有多個影響因素需要考慮,其中包括溫度因素、連接率因素、管長因素、融霜因素等,綜合考慮這些因素的修正系數可提高選型的準確性,同負荷計算更匹配,設計很合適,能很好減少設備的浪費。
3.1 溫度修正
能力修正的一個要點是溫度的修正。不同的溫度條件下,機組的能力也不盡相同。可以根據具體設計條件,查詢不同溫度條件下機組的容量表來獲得這一步的修正。舉例如下:
設備額定工況:夏季室內:27℃DB,19℃WB;室外:35℃DB;
冬季室內:20℃;室外:7℃DB,6℃WB;
設計溫度與上述溫度不同時需對容量進行溫度修正,從容量表(某空調公司提供)中查出設計溫度條件下室外機的實際容量。
表1 溫度修正容量表(以10HP機為例)
連接率 | 室內溫度(℃WB) 室外溫度(℃DB) | 14.0 | 16.0 | 18.0 | 19.0 | 20.0 | 22.0 |
實際冷量 | 實際冷量 | 實際冷量 | 實際冷量 | 實際冷量 | 實際冷量 | ||
Kw | Kw | Kw | Kw | Kw | Kw | ||
99%以上 | 25 | 18.9 | 22.5 | 26.2 | 28.0 | 29.8 | 31.3 |
27 | 18.9 | 22.5 | 26.2 | 28.0 | 29.8 | 30.8 | |
29 | 18.9 | 22.5 | 26.2 | 28.0 | 29.7 | 30.4 | |
31 | 18.9 | 22.5 | 26.2 | 28.0 | 29.3 | 29.9 | |
33 | 18.9 | 22.5 | 26.2 | 28.0 | 28.8 | 29.5 | |
35 | 18.9 | 22.5 | 26.2 | 28.0 | 28.3 | 29.0 | |
37 | 18.9 | 22.5 | 26.2 | 27.5 | 27.9 | 28.6 | |
39 | 18.9 | 22.5 | 26.2 | 27.1 | 27.4 | 28.1 |
3.2 連接率修正
室內機容量總和超過室外機所提供的實際能力時,室外機的能力不再同室內機容量總和呈線性變化,室內機的容量會有所衰減,連接率較大時須考慮這個因素的影響。
圖1 連接率修正曲線
3.3 管長修正
變頻多聯機系統管長較長時會產生衰減,一般只需對制冷情況進行管長修正。先配管的長度影響流體阻力,管長過長導致阻力加大。其次配管的長度影響系統性能,吸氣管阻力增加,壓縮機吸氣壓力降低,制冷能力下降。吸氣壓力下降、過熱增加,系統EER相應下降。管長超過90m時可通過增加管徑的方法降低管長衰減。
表2 管長修正系數表
等效長度 | 30m | 50m | 80m | 100m | 120m | 150m |
制冷修正率 | 0.93 | 0.89 | 0.83 | 0.78 | 0.74 | 0.68 |
制熱修正率 | 0.99 | 0.99 | 0.97 | 0.97 | 0.96 | 0.95 |
3.4 融霜修正
變頻多聯機系統在較低溫度運轉時,其一個循環周期包括制熱運轉與融霜運轉兩部分,所以融霜過程勢必會影響機組的制熱能力。
制熱能力=制熱能力特性表記載值×結霜時能力修正系數
表3 融霜修正系數表
室外單元入口空氣溫度 ℃DB(℃WB) | -5.0 (-5.6) | -3.0 (-3.7) | 0.0 (-0.7) | 3.0 (2.2) | 5.0 (4.1) |
融霜時的能力修正 | 0.93 | 0.88 | 0.84 | 0.85 | 0.9 |
3.5 室內機的實際能力
當所有室內機同開時,其實際能力是根據室外機能力按比例分配的,此時室內機的能力按下式得出:
室內機的實際能力=(室內機總容量值/單臺室內機容量值)×室外機的實際能力(包含溫度修正、連接率修正)×管長、融霜修正系數
舉例如下:系統一臺10HP 室外機拖六臺2HP 室內機室外溫度:35 ℃DB;室內設計溫度:25℃DB, 18℃WB 連接率120% 在溫度、連接率條件下外機能力為:
28.6kw,總管長:80m(高低差40m),管長修正:0.92。
單臺室內機的實際能力=56/(56×6)×28.6Kw×0.92=4385W(額定值5600W)
4 結論
變頻多聯機系統在歐美已廣泛應用,現在日本市場上新建筑的32%,舊建筑改建中的60%采用了變頻多聯機系統,我國也已有多幢建筑物采用這種系統,如深圳的市政設計院辦公樓、同濟大學建筑設計研究院、蘇州大學理工教學樓、北京的電信器材公司等。變頻多聯機空調系統在國內的市場不斷擴大,在今后的數年中充分地發揮出優越性。
在變頻多聯機系統的設計中還存在很多需要解決的問題,還需要在以后的工程實踐中不斷完善系統,希望本文對以后的變頻多聯機系統設計工作帶來幫助。
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