高层建筑水源热泵变制冷剂流量多联机运用要点

　　变制冷剂流量多联机空调系统，因具有节能和适应灵活多样的使用要求、设计简单而受到用户、房地产开发商和设计人员的欢迎。水源热泵空调系统由于具有性能系数高、节能效果好、利用可再生能源、环保效果好等优点，在工程中应用较为广泛。本文结合工程实例详细阐述了高层办公建筑中水源热泵变制冷剂流量多联机运用要点。

　　一、水源热泵与变制冷剂流量多联机空调系统概述

　　(一)水源热泵的工作原理

　　水源热泵技术是利用地球表面浅层水源中吸收的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。

　　水源热泵机组工作的大致原理是，夏季将建筑物中的热量转移到水源中，由于水源温度低，所以可以高效地带走热量，而冬季，则从水源中提取热量。

　　其具体工作原理如下：在制冷模式时，高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，制冷剂向冷却水(地下水)中放出热量，形成高温高压液体，并使冷却水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀膨胀成低温低压液体，进入蒸发器吸收冷冻水(建筑制冷用水)中的热量，蒸发成低压蒸汽，并使冷冻水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体，如此循环在蒸发器中获得冷冻水。

　　在制热模式时，高温高压的制冷剂气体从压缩机出来进入冷凝器，制冷剂向供热水(建筑供暖用水)中放出热量而冷却成高压液体，并使供热水水温升高。制冷剂再经过膨胀阀膨胀成低温低压液体，进入蒸发器吸收低温热源水(地下水)中的热量，蒸发成低压蒸汽，并使低温热源水水温降低。低压制冷剂蒸汽又进入压缩机压缩成高温高压气体，如此循环在冷凝器中获得供热水。

　　(二)变制冷剂流量多联机空调系统工作原理

　　1、概述

　　多联机控制方式是一种基于现场总线技术的分散式控制系统。室内机、室外机均有自动控制系统，内外机之间通过制冷循环参数的变化进行协调工作。变频多联系统中央空调是在电力空调系统中，通过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高效率冷剂空调系统。变频多联系统是属于氟里昂直接蒸发的中央空调系统，它是由一台室外机带若干个室内机组成的。变冷媒流量多联机空调系统其主要工作原理是：室内温度传感器根据实际的室内空调负荷控制室内机冷媒管道上的电子膨胀阀，通过冷媒压力的 变化对室外机的压缩机进行控制，改变系统的冷媒 流量，使空调系统自动调节，满足室内负荷变化的要求，以达到节能的目的。

　　2、优点

　　多联机的优点有：

　　1、设计自由度高，变频多联系统空调室内机有多种款式、规格。

　　2、不需机房变频多联系统的室外机属于风冷热泵型，室外机可放在屋顶或阳台上，可大大节省机房占地和建房投资。

　　3、节约吊顶空间变频多联系统是氟里昂直接在管道内蒸发，冷媒管很细且安装时没有坡度要求，如采用带一个冷凝水泵的变频多联室内机，冷凝水可强制提高500-1000mm，则整个吊顶高度可比冷水盘管系统节约200-300mm。

　　4、安装极为方便变频多联中央空调系统安装极为方便。可分楼、分层、分区、分段进行安装，分层或分区交付使用。

　　5、安装工期短，运行可靠、维修方便、勿需专人管理变频多联系统设备质量可靠，运行起来几乎不需维修，亦勿需专人值班管理。

　　二、工程应用分析

　　(一)工程项目概况

　　某项目由二层地下室，东西两侧四层裙房及一幢37 层的办公楼组组成，建筑高度为162.70 米，该项目用地面积15881.16 ?，建筑占地面积4607.69 ?，地下总建筑面积为24224.92 ?，地上总建筑面积75518.35 ?。中央空调设计室内总冷负荷为600kw，热负荷为300kw，主机冷负荷选用450kw，热负荷为225kw。该项目具有如下特点：

　　1、该地区全年冷热负荷较为均匀，全年制冷、供暖时间均约为四个月，春秋过渡季节约为四个月，有利于地下散热均衡。

　　2、全年办公楼空调负荷变化大，但每天空调负荷变化小。在考虑总冷热负荷均衡的同时，还应考虑每天地下散热效率。

　　3、该建筑具有较好的地理位置，可为水源热泵提供有大量的打孔面积。

　　(二)系统设计

　　1、空调冷热源

　　根据大楼的功能、使用性质并经过与业主沟通后，采用冷水机组+真空热水锅炉及水源热泵多联机系统(闭式冷却塔及真空锅炉为其冷热源)2 种冷热源的形式，具体如下：

　　(1)裙房部分

　　裙房部分(包括西侧裙房、东侧裙房及主塔楼1～4 层)，由于其使用时间统一、功能类似，故此部分采用冷水机组+真空锅炉的冷热源方式。空调冷源拟采用2 台螺杆式水冷冷水机组，单台机组制冷量约为1400kW，机组供回水水温为6℃/12℃，机组设置于地下车库内的冷冻机房内;冷水机组的冷却系统采用2 台横流式开式冷却塔，冷却水供回水温度32℃/37℃，冷却塔设置于裙房屋顶;空调热源采用2 台燃气型真空热水锅炉，单台锅炉供热量2.56MW，锅炉供回水温度65℃/50℃，锅炉设置于地下车库内的锅炉房内，此热源同时为主塔楼部分的热源。另选择2 台燃气型真空热水锅炉，单台锅炉供热量0.45MW 作为生活热水的热源，锅炉供回水温度80℃/65℃。

　　(2)主楼部分

　　主楼功能主要为办公区，根据今年来的项目情况和办公时间的实际复杂情况，大多数办公楼的加班情况很突出，业主要求各房间空调能独立运行(即使只有有一两个房间需要，空调也能独立运行)。故此部分采用水源热泵多联机系统。在冷热源的选取上，根据项目的具体情况：裙房已选用了真空热水锅炉为热源，故此部分的热源也以真空热水锅炉为最佳选择。如此可以和裙房部分合用锅炉房，只需适当增大每台锅炉的容量即可(无需增加锅炉台数)，即节省了热源的机房面积，又能在低负荷时间段合理运行热源的台数，提高锅炉的负载率。冷源为常规的闭式冷却塔，由于为超高层建筑，系统竖向分为5～19 和21～37 层2 个系统，每套系统采用2 台闭式冷却塔和2 台板式热交换器及相应的循环水泵。5～19 层的水环系统，冷却塔和板式热交换器设置在5 层屋顶和5 层热交换器室;21～37 层的水环系统，板式热交换器设置在20 层，冷却塔设置于36 层屋面。室内侧的冷热源为水源热泵多联机主机，位于每层的设备用房内。

　　2、空调水系统

　　裙房部分为两管制空调水系统，冷冻水和热水均为一次泵定流量系统;水平分区为东侧裙房、西侧裙房和塔楼裙房三个分区。

　　每个系统可以单独计量、单独出租、单独使用。在过渡季节由于朝向的不同，每个系统。

　　可以单独制冷或者制热，同一个平面可以实现同时有供热及供冷的可能。整个水系统则根据整栋大楼负荷侧的实际需求提供冷源或者热源。在过渡季节，有同时供冷供热的情况下，能够冷热相抵、节约能耗。

　　由于该建筑无明显的内区，各多联系统内部不会有同时供冷供热的需求，考虑到投资成本的控制，所以在冷媒侧未采用热回收型的系统，每个系统内部只能同时供冷或者供热。

　　每个系统的主机位于本层，冷媒管管长均控制在50 米范围内，减少能耗。

　　三、空调风系统

　　(1)裙房

　　小房间采用“风机盘管+新风”的形式，新风经新风机组处理后送至各个功能区域;新风量超过3000m3/h的系统，采用排风全热回收心新风机组;

　　大空间采用组合式空调箱的全空气空调形式，新风与回风混合后经空调箱处理送至房间。新风量超过4000m3/h 的系统，采用排风热回收机组。

　　(2)主楼

　　房间内采用多联机室内机，考虑到配合日后装饰要求，采用风管式室内机。

　　新排风系统设计为带排风热回收的新风机组，新风机组集中位于10 层、20 层的专用空调机房内及36 层室外，集中处理后送至各层。每层设置电动定风量阀，根据定风量阀的启闭数量，控制新风机的开启数量。利用了避难层的机房，省去了每层设置空调机房，提高了建筑使用率和经济性。

　　针对该项目，我们进行了运行能耗估算，水源热泵多联机比空气源热泵多联机每年节能约10%。

　　结语

　　综上，随着多联式空调系统的应用不断增加，多联机在大型项目的应用也已经成为一种趋势，并且已经开始侵占冷水机组市场的领地，其节能降耗效益显着，在未来的高层办公建筑空调系统设计中，水源热泵变制冷剂流量多联机将扮演越来越重要的角色。