水冷式VRV多联机空调系统的推广应用★

陈歆儒 熊 威 张俊成 卓德才

(1.湖南工程学院，湖南 湘潭 411104； 2.中建五局工业设备安装有限公司，湖南 长沙 410004)

·水·暖·电·

水冷式VRV多联机空调系统的推广应用★

陈歆儒1熊 威2张俊成2卓德才2

(1.湖南工程学院，湖南 湘潭 411104； 2.中建五局工业设备安装有限公司，湖南 长沙 410004)

介绍了水冷式VRV空调系统的应用背景，通过工程设计实例，对VRV多联机空调系统和传统空调系统投资及运维指标进行了对比分析，指出VRV多联机空调系统在使用和管理、年运行管理维修(护)费用、能源利用率及环保等方面，均优于传统中央空调系统，具有明显的经济及节能优势。

水冷,VRV,应用

1 VRV空调系统发展及应用背景

VRV空调系统于20世纪90年代初引入我国，由于它的能量可调节；节约能源；运行费用低；不需要集中机房、冷却塔等设备；节省占用空间、控制先进、运行可靠；系统布置较灵活、机组适应性好、维修方便等优点，VRV空调系统在国内乃至全球得到了极大的应用，逐渐取代了传统空调系统的主导地位。但是，随着多联机应用范围的推广，风冷多联机的不足逐渐突出。由于它的室外机采用强迫对流风冷换热器，导致了能效比相对较低；而且由于室外机与室内机存在高差，导致制冷剂管路长度增加[1]。而同时，21世纪初出现的水源多联式空调系统成功将热泵技术与可再生能源结合，综合各技术优点，因地事宜，尤其适用于具有地下水等丰富能源的地区[2,3]。建筑能耗是能源消费结构中一个重要的成分，大约占到40%的比例。而建筑能耗的 80%又取决于采暖、通风及空调应用，因此暖通空调系统的节能是建筑节能的关键。为了达到“节能减排”的最终目的，我们在空调系统设计的时候，方案的选择便显得尤其的重要，必须因地制宜，并且根据建筑物的功能等诸多方面的因素来选择。

2 水冷VRV多联机系统设计工程案例

2.1 工程简介

笔者有幸参与了深圳公园一号广场项目，本项目位于广东省深圳市，包括A，B两座商务公寓及一座办公楼C座。地下共3层，为停车库及设备用房；A，B座公寓建筑和C座办公楼建筑均属于一类高层新建公共建筑。冬季供暖采用电加热器；夏季A，B座采用分体式空调，C座及裙楼采用VRV制冷。空调室外设计气象参数：夏季空调室外计算干球温度33.7 ℃，空调计算湿球温度27.5 ℃，空调室外计算平均温度30.5 ℃，最热月份平均相对湿度62.8%，大气压力100.2 kPa，室外平均风速2.2 m/s。冬季空调室外计算干球温度6 ℃，空调计算湿球温度3.9 ℃，最热月份平均相对湿度72%，大气压力101.7 kPa，室外平均风速2.8 m/s。空调室内设计参数：夏季温度26 ℃，相对湿度60%；冬季温度18 ℃。

鉴于之前已经有相关研究人员通过将风冷式多联机系统改造成水冷式多联机系统得出：水冷式多联式阻力损失、制冷量衰减百分比、能效比下降量均相对较小，并且其节能性与经济性均优于风冷式多联机[4]。但是，之前利用的制冷剂是R22，并非多联机厂家实际应用的R410A；其次，其采用的是水环工况，由于受到建筑物区域的局限，“实现建筑区域内部的热回收”[4]并没有很好的体现，机组的技术优势和节能效果也没有得到很好的体现；考虑到本项目周边身处闹市，不便于地热资源的储存及利用，占地面积大、功能分区细，有专门的政府管道提供丰富水源，又因为A，B座多为小面积公寓式结构，故在此笔者A，B座选用的是分体式空调，C座与裙楼选用的是水环式水冷VRV多联机空调系统，制冷剂选用R410A(本文中仅对多联机做相关探讨，A，B楼不在讨论之列)。C座空调面积为18 276.3 m2，系统总冷负荷为2 996.4 kW，系统总热负荷816 kW。裙房空调面积为12 337.65 m2，系统总冷负荷为3 110.8 kW，系统总热负荷782.4 kW。

2.2 水冷VRV多联机空调系统和中央空调系统指标对比分析

空调系统“节能”不仅包含初投资、日常运行管理费用，还包含系统保养维修维护费用。一般情况下，大型中央空调系统的COP值比多联机空调高，理论上节能，初次投资费用低于多联机系统，但其控制复杂，实际运行维护费用常常高于多联机系统。尤其需要指出的是：传统的中央空调系统是采用二次换热，相较于VRV系统而言，大大的降低了系统的部分效率。利用DEST-C软件模拟两种系统方案，电费按1元/kWh计算，空调制冷运行期按6个月180 d以每天8 h计算，空调开启率按80%计算，系统的生命周期均按10年计算。水冷式多联机年运行费包括冬、夏季冷媒侧和水侧相关设备的总电费。冷媒侧包括17台RAS-730FSNY1Q 室外机、各种规格室内机、16台RAS-335FSNY1Q 室外机、16台RPI-335KFYNWQ/300 新风处理机。水侧包括1台冷却塔、3台冷却水泵、1台板式换热器。水冷VRV多联机系统夏季制冷/冬季制热工况电功率表见表1。

表1 水冷VRV多联机系统夏季制冷/冬季制热工况电功率 kW

根据运行天数，多联机夏季、冬季用电度数计算公式如下:

D=di×24×Ni×α1。

其中，D为夏季或冬季用电总度数，kWh；di为夏季或冬季运行天数，d；Ni为夏季制冷功率或冬季制热功率，kW；α1为同时使用系数，取0.8。通过公式计算可得夏季用电度数是846 868 kWh，冬季用电度数是828 230 kWh，全年总用电度数是1 675 098 kWh。可以计算得到水冷式多联机空调系统全年用电费是167.51万元。由于项目冬季热负荷较低，所以采用电加热器制热，并没有设置热水锅炉，所以这项费用可省略。因此，水冷式VRV多联机空调系统的年运行费用就是167.51万元，通过模拟计算可知，相较于在同种条件下的传统中央空调系统的年运行费用要低20万元左右。考虑整个系统的投资回收期为10年，这项节省下来的费用远远超过了初期投资多于传统空调系统的费用，充分体现了系统的经济性。

3 针对水冷式VRV多联机空调系统应用的思考

综上所述，从经济性方面来看，水冷式VRV多联机空调系统具有很大的优势。此外，其具有占用空间小、设计安装方便、布置灵活、噪声低、温度控制平稳的优点。本文首先对一个已经完成的传统中央空调系统工程设计进行相关分析，统计了其中各层空调系统的室外机型号、室内机型号、台数，然后在这个工程的基础上进行改造，将其设计成水冷式多联机空调系统，选用相应的水冷式多联机，保证室内机制冷量满足室内冷负荷要求，多联机应用的制冷剂是R410A。通过计算两种系统形式下的初投资和年运行费，得出两种系统形式的经济性对比分析。水冷式多联机空调系统夏季采用闭式冷却塔提供冷源，考虑到燃气锅炉的一次能源利用率较低，冬季供暖采用电加热。同时，由于系统采用的是水环式水冷VRV多联机，故它的作用原理与常见的风冷式类似，这样就导致了城市热岛效应。如果将系统工况设计成地源热泵，或者对C座及裙楼进行合理的分区，将冷、热量进行转移并加以利用的话，这种形式的系统节能更加明显。由于水冷式多联机的室外机可以安装在层内，很大程度上减少了制冷剂管段的长度，降低了整个制冷剂管路的压力损失，从另一个角度来说，也降低了系统的能耗，提高了系统的能效比。因此，为了顺应中国“节能减排”的方针政策，不久的将来水冷式VRV多联机空调系统将会在暖通行业中占主导地位。

[1] Liu G D, Guo Z J, Liu K, et al. Experimental Study on Influence of Refrigerant Pipe Length on Specification of VRV Air Conditioning System [A]. The 4th International Workshop on. Energy and Environment of Residential Building, January15-16, Harbin, China.

[2] 王 芳,范晓伟.我国水源热泵研究现状[J].流体机械,2003(4):21.

[3] 李新国,赵 军.低温地热运用热泵供热的技术经济性[J].太阳能学报,2010,21(4):447- 450.

[4] 张诗朦.重庆地区多联机节能运行模式研究[D].重庆：重庆大学,2014.

The popularizing application of Water-cooled VRV air-conditioning system★

Chen Xinru1Xiong Wei2Zhang Juncheng2Zhuo Decai2

(1.HunanCollegeofEngineering,Xiangtan411104,China;2.ChinaConstruction5thBureauIndustryEquipmentInstallationCo.,Ltd,Changsha410004,China)

Introduces the water-cooled VRV air-conditioning system’s application background. Through a practical engineering example, the VRV air-conditioning system and traditional air-conditioning system of investment and operational indexes are analyzed in comparison. VRV air-conditioning system in the use and management, operation management, maintenance cost, energy efficiency and environmental protection, etc., were superior to the traditional central air-conditioning system. It has obvious economic and energy-saving advantages.

water-cooled, VRV, application

2015-04-01 ★:湖南工程学院校级课题：空气源热泵冷水机组结霜性能的研究(课题编号：xj1026)

陈歆儒(1982- )，男，硕士，讲师

1009-6825(2015)17-0093-02

TU831

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