數(shù)碼空調(diào)的特點(diǎn)及其應(yīng)用實(shí)例

1、數(shù)碼空調(diào)的特點(diǎn)及其應(yīng)用實(shí)例 摘要： 數(shù)碼多聯(lián)戶(hù)式中央空調(diào)系統(tǒng)，是模塊化多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，該機(jī)組集約化程度高，數(shù)碼多聯(lián)戶(hù)式中央空調(diào)系統(tǒng)，是模塊化多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)，該機(jī)組集約化程度高，既可制冷又可制熱，安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、靈活性強(qiáng)，適用于多種場(chǎng)所。特別是數(shù)碼渦旋技術(shù)能讓壓縮機(jī)在10至100的容量范圍下實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)運(yùn)行，能耗低于普通壓縮機(jī)綜合能源損耗40以上，是值得推廣的技術(shù)。但由于我國(guó)北方地區(qū)冬季室外氣溫較低，冬季供暖既要求房間保持一定的溫度，又要防止管道、設(shè)備凍壞，因此，對(duì)單獨(dú)使用一套戶(hù)式空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行冬季供熱、夏季供冷的北方建筑而言，對(duì)機(jī)組的制熱性能要求較高，對(duì)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行工況也有新的要求。本文重點(diǎn)介紹

2、該空調(diào)技術(shù)在北方地區(qū)的應(yīng)用特點(diǎn)。 關(guān)鍵詞： 戶(hù)式空調(diào) 數(shù)碼渦旋 無(wú)級(jí)調(diào)節(jié) 0 引言戶(hù)式中央空調(diào)一般指可滿(mǎn)足60600m2之間的各種戶(hù)型多個(gè)房間的要求，帶有集中冷熱源的空調(diào)形式。現(xiàn)被廣泛應(yīng)用于各種別墅、大面積住宅、各類(lèi)區(qū)域分隔式辦公建筑以及較小建筑面積的辦公建筑。目前，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家的戶(hù)式中央空調(diào)的普及率已達(dá)到50以上，而我國(guó)普及率還不到1，從發(fā)展趨勢(shì)上看，戶(hù)式中央空調(diào)將成為住宅、辦公室空調(diào)的主流產(chǎn)品，因此，中國(guó)市場(chǎng)發(fā)展前景非常誘人。由于目前中國(guó)仍存在用電緊張現(xiàn)象，因此國(guó)人更加關(guān)注節(jié)能，使數(shù)碼渦旋壓縮技術(shù)受到推崇的主要原因，就是它節(jié)能的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。1 數(shù)碼中央空調(diào)系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)所謂戶(hù)式數(shù)碼多聯(lián)中央空

3、調(diào)系統(tǒng)，是指由采用了數(shù)碼寬度脈沖調(diào)節(jié)控制技術(shù)的變?nèi)萘繙u旋壓縮機(jī)的空調(diào)室外機(jī)與多臺(tái)可單獨(dú)控制調(diào)節(jié)的空調(diào)室內(nèi)機(jī)組成,是新一代模塊化、集約化的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。由于其安裝維護(hù)的簡(jiǎn)便性、靈活性使其更能滿(mǎn)足空調(diào)市場(chǎng)的需求。來(lái)自于“谷輪”的寬度脈沖調(diào)節(jié)式數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)技術(shù)(PWM)，利用變?nèi)萘靠刂圃?，?chuàng)造性地通過(guò)壓縮機(jī)的動(dòng)靜渦旋盤(pán)的離合來(lái)控制系統(tǒng)的制冷劑流量，從而達(dá)到控制系統(tǒng)的能量輸出，使整個(gè)系統(tǒng)更加節(jié)能、更加可靠。該技術(shù)的精華在于壓縮機(jī)本身具有“軸向柔性”的特點(diǎn)：當(dāng)電磁閥打開(kāi)時(shí)，定渦旋盤(pán)向上移動(dòng)，壓縮機(jī)容量為零，無(wú)制冷劑流量通過(guò)，壓縮機(jī)不對(duì)制冷劑做功，這個(gè)過(guò)程，稱(chēng)為“卸載狀態(tài)”；當(dāng)電磁閥閉合，定渦旋盤(pán)恢復(fù)原

4、位嚙合，此時(shí)就是普通渦旋壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)，壓縮機(jī)容量為100，制冷劑全部通過(guò)壓縮機(jī)，壓縮機(jī)對(duì)制冷劑做功，這個(gè)過(guò)程，被稱(chēng)為 “負(fù)載狀態(tài)”。數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)就是通過(guò)精密控制的PWM閥的動(dòng)作和時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)的渦旋盤(pán)的微小移動(dòng)（軸向移動(dòng)0.61），從而不斷的變換定渦旋盤(pán)的升起和嚙合，即改變“負(fù)載”和“卸載”的周期時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)變?nèi)萘康恼{(diào)節(jié)，外部電磁閥根據(jù)系統(tǒng)容量的要求通過(guò)系統(tǒng)信號(hào)控制渦旋盤(pán)的“上升”和“復(fù)原”，使壓縮機(jī)自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)啟關(guān)閉時(shí)間的比例，實(shí)現(xiàn)“0-1”輸出，體現(xiàn)出數(shù)碼功能，有效地降低了運(yùn)行成本。數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)從“負(fù)載狀態(tài)”到“卸載狀態(tài)”的變換損耗只有10，低于變頻壓縮機(jī)的綜合能源損耗，且數(shù)碼渦旋技術(shù)能

5、讓壓縮機(jī)在10至100容量范圍下，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)運(yùn)行，具有優(yōu)秀的季節(jié)能耗比。由于數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)以單一速度運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生額外的振動(dòng)和噪音，室內(nèi)機(jī)的噪音也遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家對(duì)室內(nèi)噪音要求的標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生不良影響。數(shù)碼渦旋壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)，渦盤(pán)的負(fù)載、卸載，均為一個(gè)簡(jiǎn)單的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不產(chǎn)生高次諧波，不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾。另外，數(shù)碼渦旋不需要油分離器或回油循環(huán)系統(tǒng)，利用氣體流速就讓潤(rùn)滑油充分流向壓縮機(jī)。一個(gè)“周期時(shí)間”，包括“負(fù)載狀態(tài)”時(shí)間和“卸載狀態(tài)”時(shí)間。這兩個(gè)時(shí)間階段的組合決定壓縮機(jī)的容量調(diào)節(jié)。例如：在20s周期時(shí)間內(nèi)，若負(fù)載狀態(tài)時(shí)間為10s，卸載狀態(tài)時(shí)間為10s，壓縮機(jī)調(diào)節(jié)量為(10sx

6、l00+10sxO)20=50。若在相同的周期時(shí)間內(nèi)負(fù)載狀態(tài)時(shí)間為15s而卸載狀態(tài)時(shí)間為5s，則壓縮機(jī)調(diào)節(jié)量為75。容量為負(fù)載狀態(tài)和卸載狀態(tài)時(shí)間平均的總和。通過(guò)改變負(fù)載狀態(tài)時(shí)間和卸載狀態(tài)時(shí)間，壓縮機(jī)就可提供任意大小的容量(10100)。PWM閥的開(kāi)啟與負(fù)載的關(guān)系見(jiàn)圖1。我們將DVM空調(diào)機(jī)組與其他空調(diào)方式在實(shí)驗(yàn)室的對(duì)比測(cè)試情況，并用圖表加以說(shuō)明。在同一工況和同一測(cè)試條件下（室內(nèi) DB 27.0 /WB 19.0，室外 DB 35.0 /WB 24.0），在××多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)效能評(píng)估實(shí)驗(yàn)（KSC9306），對(duì)各種空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行制冷COP測(cè)試，其測(cè)量結(jié)果見(jiàn)圖2、圖3、圖4。由于戶(hù)式空調(diào)

7、系統(tǒng)的主要運(yùn)行范圍在5075%之間，這個(gè)范圍的能效值將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的能效，聰測(cè)試結(jié)果看，以10HP DVM為例,DVM多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在這個(gè)范圍內(nèi)比其他競(jìng)爭(zhēng)者高出 40%。戶(hù)式數(shù)碼空調(diào)與其他空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用的比較見(jiàn)表1，戶(hù)式數(shù)碼空調(diào)與其他空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用的比較見(jiàn)表1，運(yùn)行費(fèi)用比較表1區(qū)分DVM水冷機(jī)VAV可變風(fēng)量系統(tǒng)能 耗44.2kw×0.8(Variable Compressor)43kw×1.052.5kw×1.0月 耗12906 kw15695 kw19162 kw半年耗（6個(gè)月）77436 kw94170 kw114972 kw1年耗5575678082773年耗

8、1672620340248335年耗278773390041389比較結(jié)果100%121%148%注：上述數(shù)據(jù)的測(cè)試條件如下：建筑面積750，負(fù)荷在7740kw，冬、夏季各運(yùn)行三個(gè)月。戶(hù)式數(shù)碼空調(diào)能效比消耗見(jiàn)表2、表3。IPLV計(jì)算表表2負(fù)荷 %能效比負(fù)載因子平均能效比負(fù)載因子差量平均能效比×負(fù)載因子差量1003.0711.03.4500.10.3450753.8300.93.9040.51.9522503.9790.43.3080.30.9925252.6830.12.6380.10.2638IPLV( C ) =3.55中國(guó)的能效標(biāo)準(zhǔn)表3額定冷量(W)IPLV(C),IPLV(H

9、)/(W/W)額定冷量280003.0028001840002.95 840012.90從圖表中不難看出，在效能比、制冷能力和節(jié)電方面，數(shù)碼渦旋機(jī)組均占有一定的優(yōu)勢(shì)。它能減少高峰負(fù)荷能量消耗，節(jié)約能源，這對(duì)于電能供需矛盾日益突出的中國(guó)來(lái)講，極具吸引力。除此之外，戶(hù)式數(shù)碼中央空調(diào)還具有如下特點(diǎn)：1.可以根據(jù)實(shí)際能量需要，靈活組合；2.整個(gè)組合系統(tǒng)采用集散控制，各個(gè)機(jī)組采用獨(dú)立制冷系統(tǒng)，在不同季節(jié)和氣溫下可以自動(dòng)調(diào)整負(fù)荷，保證運(yùn)行在節(jié)能狀態(tài)；3.數(shù)碼渦旋提供的無(wú)級(jí)容量輸出，保證了房間溫度的控制精度在±0.5，讓使用者在最舒適的空調(diào)環(huán)境下工作。3 數(shù)碼空調(diào)的實(shí)際應(yīng)用調(diào)查在韓國(guó)是應(yīng)用這種空調(diào)

10、方式最多的國(guó)家之一，許多建筑，包括高層建筑。例如在漢城某22層公寓寫(xiě)字樓，全部使用了數(shù)碼渦旋空調(diào)系統(tǒng)，并配有全熱交換器進(jìn)行通風(fēng)置換。其中，公寓的面積從180400平方米不等，每套房配以6匹室外機(jī)組12臺(tái)，放置在專(zhuān)為機(jī)組設(shè)計(jì)的配有可開(kāi)啟的落地百葉窗的封閉陽(yáng)臺(tái)上，機(jī)組上配有專(zhuān)用導(dǎo)氣管，使室外機(jī)冷凝空氣的流向利于機(jī)組散熱，不產(chǎn)生空氣短路和亂流。陽(yáng)臺(tái)上部吊裝有全熱交換器，用風(fēng)管與室內(nèi)排風(fēng)口連接，解決室內(nèi)新風(fēng)交換問(wèn)題。空調(diào)室內(nèi)機(jī)視房間的大小、高度和負(fù)荷情況，分別安裝有天花板嵌入式室內(nèi)機(jī)、天花板懸吊式室內(nèi)機(jī)、壁掛式室內(nèi)機(jī)和柜式室內(nèi)機(jī)等，個(gè)別大空間還裝有風(fēng)管式室內(nèi)機(jī)。在寫(xiě)字樓內(nèi)，由于空間較大，大多裝有大量的

11、風(fēng)管式室內(nèi)機(jī)，按房間分布情況布置送回風(fēng)口，室內(nèi)機(jī)組承擔(dān)室內(nèi)的主要空調(diào)負(fù)荷，并設(shè)有高靜壓風(fēng)管式室內(nèi)機(jī)組。由于辦公建筑負(fù)荷較大，為節(jié)約能源，裝有數(shù)臺(tái)全熱交換器，保證室內(nèi)空氣環(huán)境滿(mǎn)足衛(wèi)生要求。值得一提的是，眾多采用數(shù)碼渦旋戶(hù)式空調(diào)系統(tǒng)的建筑，全部配有供冬季采暖供熱的低溫?zé)崴匕遢椛洳膳到y(tǒng)或發(fā)熱電纜。在我國(guó)江南地區(qū)，空調(diào)主要被用在夏季制冷方面，由于南方冬季室外空氣溫度相對(duì)較高，即使冬季做補(bǔ)充供熱也不會(huì)出現(xiàn)任何問(wèn)題，因此已有許多用戶(hù)采用這種空調(diào)系統(tǒng)，其市場(chǎng)發(fā)展的前景也非常樂(lè)觀。但在我國(guó)廣大的北方地區(qū)就不同了，由于北方冬季室外氣溫較低，當(dāng)室外溫度最低時(shí)，正是建筑采暖熱負(fù)荷量的最高時(shí)，這時(shí)卻是戶(hù)式空調(diào)機(jī)組

12、出力最低時(shí)。如何解決好這對(duì)矛盾？既要保證房間的進(jìn)行供暖，還要防止因各種原因引起的設(shè)備、管道凍壞的現(xiàn)象發(fā)生，就成為我們關(guān)心的問(wèn)題。按廠(chǎng)方提供的技術(shù)資料數(shù)據(jù)顯示，在低溫啟動(dòng)時(shí)，該機(jī)組出力將有20%25的衰減（包括除霜工況時(shí)所進(jìn)行的逆循環(huán)造成的室內(nèi)熱量損失），也有專(zhuān)家建議利用制熱工況來(lái)選擇空調(diào)機(jī)組，利用制冷工況進(jìn)行校核所選機(jī)組的大小，但這樣是否會(huì)增大機(jī)組的配置功率，增加初投資，還要根據(jù)具體工程情況才能確定。4 數(shù)碼空調(diào)的應(yīng)用舉例設(shè)計(jì)者擔(dān)心的是北方地區(qū)單獨(dú)使用數(shù)碼戶(hù)式空調(diào)時(shí)機(jī)組的供熱情況。使設(shè)計(jì)者擔(dān)心的不僅有機(jī)組在低溫下的出力降低影響室內(nèi)溫度問(wèn)題，還有因設(shè)計(jì)考慮不周而造成設(shè)備、管道凍壞情況發(fā)生的可能，

13、這些擔(dān)憂(yōu)因素都將影響到戶(hù)式數(shù)碼中央空調(diào)在北方的推廣。筆者認(rèn)為，北方地區(qū)戶(hù)式中央空調(diào)供熱實(shí)際運(yùn)行時(shí)，應(yīng)有兩種工況：一種是供熱工況，另一種是值班（防凍）工況。連續(xù)運(yùn)行供熱工況，冬季不會(huì)發(fā)生設(shè)備管道凍裂情況，但人們怕費(fèi)電，還不能接受空調(diào)全天連續(xù)運(yùn)行的觀念，對(duì)家庭用戶(hù)更是如此。如果分別以?xún)煞N工況進(jìn)行運(yùn)行操作，比較麻煩，且由于值班工況時(shí)機(jī)組供熱量小，易產(chǎn)生供熱死角，特別是建筑的衛(wèi)生間、盥洗室等房間一般不設(shè)置空調(diào)室內(nèi)機(jī)，只能靠空氣流動(dòng)來(lái)保證溫度，而這些房間怕凍的管道、設(shè)備很多，這就造成管道、設(shè)備的凍壞的可能性。加上人們習(xí)慣定時(shí)開(kāi)關(guān)空調(diào)主機(jī)，往往忽略對(duì)防凍工況的重視，因此在北方地區(qū)使用戶(hù)式空調(diào)時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充

14、分考慮這種情況。下面筆者借用工程設(shè)計(jì)實(shí)例，說(shuō)明戶(hù)式數(shù)碼多聯(lián)機(jī)組在北方地區(qū)設(shè)計(jì)中如何注意這些問(wèn)題。例1，這是一棟位于北方城市繁華地區(qū)的二層綜合管理辦公樓，仿古建筑，地上一層，地下一層（有外窗井），功能暫定地上一層做管理用房，地下一層部分做為管理員工宿舍，另一部分做為辦公用房，后期視市場(chǎng)情況出租。該建筑總面積為1400m2，由于SARS的流行，甲方要求房間內(nèi)要有足夠的新風(fēng)量，因此，所有房間均裝有排氣扇和排氣道，排氣道連接至屋頂排風(fēng)機(jī)，用于將室內(nèi)的污濁空氣排出，再由新風(fēng)機(jī)組向室內(nèi)補(bǔ)充新風(fēng)。該建筑的衛(wèi)生間、盥洗室均設(shè)置在北側(cè)，有外窗和外墻，因此有設(shè)備、管道防凍問(wèn)題。該建筑的冬季采暖負(fù)荷為130kw,夏

15、季空調(diào)冷負(fù)荷為138 kw，（均含有新風(fēng)負(fù)荷）。由于有些房間的使用功能今后可能要改變，甲方希望空調(diào)設(shè)計(jì)應(yīng)有所兼顧。根據(jù)實(shí)際情況，設(shè)計(jì)方案最終選用了可任意組合室外機(jī)組、并可進(jìn)行分室溫度調(diào)節(jié)控制的戶(hù)式數(shù)碼多聯(lián)空調(diào)系統(tǒng)。初期選用5臺(tái)RVMH100GAMO室外機(jī),理論制冷量為140kw,理論制熱量為157 kw，室內(nèi)機(jī)按50110的室外機(jī)容量配備，房間空調(diào)共配備風(fēng)管內(nèi)藏式低靜壓室內(nèi)機(jī)38臺(tái)，大堂配備嵌入式多向氣流室內(nèi)機(jī)2臺(tái)，使用3臺(tái)高靜壓風(fēng)管式機(jī)組，吊頂安裝，做為該建筑的新風(fēng)機(jī)使用。當(dāng)進(jìn)行設(shè)備確認(rèn)時(shí)，制造商提出在制熱工況下，當(dāng)室外溫度較低、室外機(jī)結(jié)霜或室外機(jī)上有積雪時(shí)，機(jī)器會(huì)自動(dòng)逆循環(huán)除霜，這時(shí)機(jī)組將

16、停止供熱，并從室內(nèi)吸取部分熱量，其結(jié)果會(huì)產(chǎn)生2530的能效損失，這樣，實(shí)際產(chǎn)熱量至多為118 kw，小于需熱量。按樣本建議，應(yīng)增大機(jī)組容量，這樣就相當(dāng)于增大了初投資?？紤]在整個(gè)采暖季節(jié)中，超低溫度的天氣并不多，但天氣越冷，所需熱量就越大，而這時(shí)機(jī)組的出力卻越差，因此配備用一套既能夠解決低溫采暖問(wèn)題，又能與平時(shí)使用相結(jié)合，且投資不大的輔助供熱設(shè)備很有必要。設(shè)計(jì)者采用了如下方法：在樓道等公共地方，敷設(shè)了部分熱電纜，按室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度5計(jì)算其熱負(fù)荷，約占整個(gè)建筑熱負(fù)荷的30，熱電纜可按安裝長(zhǎng)度或功率收費(fèi)，投資相對(duì)比較便宜；在地下一層淋浴間，預(yù)留“浴霸”采暖燈位置，根據(jù)需要使用；衛(wèi)生間、盥洗室的水管道，全部進(jìn)行保溫及電伴熱設(shè)計(jì)，將運(yùn)行事故風(fēng)險(xiǎn)降至最低。通過(guò)增加少量的輔助供熱設(shè)施，彌補(bǔ)了機(jī)組的出力衰減，減少了主機(jī)配置數(shù)量，降低了初投資，使數(shù)碼空調(diào)技術(shù)更具有競(jìng)爭(zhēng)力，為在北方推廣數(shù)碼渦旋空調(diào)系統(tǒng)，做出一種嘗試。圖6是該建筑地上一層的空調(diào)平面布置圖。例2，某總部基地高層商務(wù)樓，地上十層，分三個(gè)樓座，每個(gè)樓座的每一層算為一個(gè)空調(diào)單元，每個(gè)單元選用1臺(tái)RVMH100GAMO戶(hù)式數(shù)碼