格力数码涡旋空调在吉州区行政中心的应用

吉安市吉州区行政中心建筑方案及周边地块规划设计

一、工程概况

本项目建筑为一座办公大楼，共十一层，底层架空为汽车库和设备用房。办公大楼总建筑面积约为25000平方米，其中空调服务建筑面积约为15000平方米。

表1

二、设计依据

1.《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003

2.《民用建筑热工设计规范》GB50176-93

3.《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005

4.《办公建筑设计规范》GB50067-97

5.《设备及管道绝热工程设计规范》GB502464-97

6.《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067

7.《高层民用建筑设计防火规范》GB50045-95(2005年

8.土建条件图及甲方的有关设计要求。

三、室内外设计参数

室外计算(干球)温度：夏季36.1℃，冬季-1℃

室外计算湿球温度：夏季27.6℃

室内空气温度：夏季26±1℃，冬季20±1℃

四、暖通空调设计方案

1.大楼主要室外机设备选型

2.设计思路

本大楼为办公楼，没有专门的空调机房，根据甲方节能、控制方便要求，选用多联式空调，多联式空调系统具有节能、舒适、控制灵活特点，与传统空调的中央空调相比，省去了空调主机房、冷却塔、水送系统等。大楼主要采用数码涡旋中央空调，局部办公楼采用单元式体空调，均选用空气源热泵型机组一次冷煤系统。新风机各层设置，区各自独立送风。室外机放置于大楼十一层屋面。

五、从可行性、调节性、环境影响及经济性等方面对本调设计方案进行分析

艾默生环境优化技术事业部研发生产的数码涡旋压缩机利用“轴向性”技术，“轴向柔性”允许涡旋盘在轴向可以移动非常小的距离，保涡旋盘始终以最佳的力进行工作。使得两个涡旋盘在任何运行环境紧密结合在一起，保证涡旋压缩机有很高的能效比。数码涡旋的控制环周期包括一段“负载期”一段“卸载期”。负载期间，涡旋盘如1(a)所示，压缩机像常规涡旋压缩机一样工作，传递全部容量，压机输出为100%。卸载期间，由于压缩机的柔性设计，使两个涡旋盘在向有一个微量分离如图1(b)所示，因此不再有制冷剂通过压缩机，缩机输出为0。这样，由负载期和卸载期的时间平均便确定了压缩机的输出平均容量。

图1

数码涡旋压缩机一个工作“周期时间”包括“负载状态”时间和卸载状态”时间，这两个时间的不同组合决定压缩机的容量调节。通过改变这两个时间，就可调节压缩机的输出容量(10%～100%)。所谓“周期时间”包括“负载状态”时间和“卸载状态”时间。这两个时间阶段的组合决定压缩机的容量调节。例如：在20s周期时间内，若负载状态时间为10s，卸载状态时间为10s，压缩机调节量为(10s×100%+10s×0%)/20=50% 。若在相同的周期时间内负载状态时间为15s而卸载状态时间为5s，则压缩机调实量为75%，容量为负载状态和卸载状态时间平均的总和。通过改变负载状态时间和卸载状态时间，压缩机就可以实现任意大小的容量(10%～100%)。周期时间的概念如图2所示。

图2

1.数码涡旋压缩机与变频压缩机相比的特点

1.1容量调节广，温度调节迅速

(1)变频压缩机的调节范围只能在50%-130%，数码涡旋压缩机是在10%-100%。

(2)变频压缩机的容量输出是通过变频器分级达到，而数码涡旋通过负载和卸载时间的改变获得，容量能迅速从100%转换至10%(反之亦然)，不需分步实现，是属于连续和无级的调节。

(3)变频压缩机必须通过中间频率，从低频到高频或反之的转换过程中存在时间的滞后量，当系统内的负荷突然发生变化时，变频系统无法立即响应负荷的变动，使得室温的波动较大。而数码涡旋技术的无级调节和宽广的调节范围确保了室内空气温度的精确控制。

1.2电控系统简单，系统的可靠性大

变频控制系统容量调节范围较窄，所以在变频调节的同时一般采用热气旁通和液体旁通的方法来共同响应负荷的变化。数码涡旋压缩机调节范围广，不需任何一种能量旁通手段，因而减少了该部分的控制系统，同时其容量调节方法是通过机械活动达到，亦少了变频器及变频控制中复杂的电控部分，所以其电控系统简易。复杂的电子装置既娇也贵，减少了变频器、变频控制系统他旁通的控制系统等，无疑增加了系统的可靠性，节省了成本。

1.3具有良好的回油特性，安装灵活性更大

变频VRV系统在低频时，制冷剂流速较低，回油困难，系统一般设计有油分离器和回油循环。数码涡旋压缩机由于在卸载期间没有排出制冷剂，也就不存在回油的问题，而在负载时压缩机是满负荷运行，这时气流的速度足以令润滑油较充分地流回压缩机，所以数码涡旋系统在任一容量输出时回油均良好，是目前唯一不需油分离器或/和回油循环的系统，相应的控制系统也简洁。目前有的厂家为确保系统更安全可靠，设计了一种集电子、机械控制为一体的油位控制器，用于监控和保证压缩机曲轴箱内的正确油位，这使系统配管更自由，不因配管过长造成压缩机回油不良而被烧毁，延长了系统的使用寿命。现在数码涡旋变容量系统的单一系统配管最长可达120米，室内、外机之间可允许落差50米，上下层室内机之间高度可达15米。

1.4制冷系统简单，维护方便

定速空调系统和变频空调系统大多设计有热气旁通和液体旁通装置，而数码涡旋系统因能使容量最低调至10%，无需这些旁通系统，同时由于良好的回油特性，不需油分离器或/和回油系统。这样，制冷系统、回油系统及电气控制系统的简单化，使系统部件较变频系统减少(如表1)，装置结构简单，提高了运行的安全性和可靠性，并为安装和维护提供了方便。

1.5无电磁干涉问题，使用场所更广泛

变频器工作时会产生高频谐波，会使供电系统的正弦电压波形发生歪变，导致诸如：降低电网的功率因素、使电容器和变压器过热、在荧光屏和示波器等上产生闪点、影响精密仪器的精度等不良后果，并会引起高电设备电容量等发热烧毁等到危险。以欧洲为中心的许多地区都有严格限制高频波的EMC规定，有些地区还因上述理由禁止销售和安装变频空调。我国虽没出台有关的规定，但对电源干扰要求很高的精密实验室、通讯机房、电站、电视台等场合，变频系统受限用。而数码涡旋的负载和卸载只是一个简单的机械运动，不会产生高次谐波，克服了对电网的干扰，扩大了适用范围。

1.6保证良好的除湿能力，提高了舒适性

图2所示是五匹变频空调和五匹数码涡旋空调在不同容量时的蒸发温度比较。变频系统在低容量(低频)运行时，蒸发温度较低，随着运行频率的降低，蒸发温度逐渐升高，整个运行阶段平均蒸发温度较高，而一般的空调系统多在部分负荷下运行，这就导致了除湿能力下降。而数码系统无论在何种运行比例时，其负载运行时均是全负荷，所以如图所示能在整个运行阶段保持较低的蒸发温度，尤其容量在40%至80%范围内(较常使用的容量区间)，数码涡旋体现了明显的优势，所以其显热比较少，除湿能力较强，保证了高精度的湿度要求。数码涡旋空调这种在低容量情况下能有效提供较好的湿度控制功能，对于相对湿度较高的地区及一些特殊场合尤为适用。

2.数码多联与水系统的对比

格力数码多联中央空调是由一台室外机配置多台室内机组成,被誉为一拖多中央空调系统,改变了高层建筑的空调问题.多联系统中央空调系统可为办公大楼、公寓、商场、酒店、医院和学校等场所提供广泛而多样的应用，与其它中央空调形式相比，多联式中央空调具有如下优点：

※ 用冷媒直接蒸发式对室内空气进行冷却，效率高、耗能低。

对比与其它中央空调二次交换特点，在制冷时间响应上比其它中央空调更迅速。而且在室内避免了冷冻水的跑、冒、滴、漏等现象，从而使吊顶、网线不会受到破坏。

※ 只用“电”这一种能源，就可以解决全部问题(不像其它空调系统还需要其它能源)，并且大大降低对环境的污染。

※ 制冷室外温度：-5℃—48℃制热室外温度：-15℃—27℃比其它中央空调运行范围广。

※ 不同于其它中央空调，多联式中央空调不需要另设空调机房，室外机可放置于屋顶或地面，节省了大量有限的建筑面积，可以节省出地下室用来做停车场，而且不需要冷却塔、循环水泵、软化水等繁琐的附属设备，设备管理及维修明显减少，使设备后期投资大大降低。

※ 多联系统中央空调系统属于电制冷范围，相比较其它电制冷中央空调形式省掉了循环水泵、冷却塔及附属设备，在系统规模上显得更加简单，且设备运行时不需要专人管理，室内、外机由电脑进行控制。

※ 具有很高的设计自由度，室内、外机的配管长度可达150m，所以室外机可根据现场情况灵活摆放。室内、外机的外型尺寸非常精巧，而且连接铜管也很细，这样就可大大节省吊顶空间，保持高水准办公环境，节省土建的基本投资，和水系统中央空调相比可节省400mm的吊顶高度。

※ 多联系统中央空调系统安装极其方便，因为室内、外机连接管路简单不需要空调机房及大量的附属设备，所以安装周期较短。

※ 多联系统中央空调真正做到每个房间实行独立控制，且能做到电费独立计算，便于管理；而水系统中央空调，只要有一个房间使用空调，其冷水机组、循环水泵及辅助设备也都要投入使用，无法达到节约能源的目地。

※ 多联系统中央空调有多种款式，可针对房间吊顶，能分别采用嵌入式、内藏风管式，使室内机与房间装潢紧密配合。 本方案室内机根据装修风格采用嵌入式室内机。

※ 大楼的空调采取有线控制或者集中控制，做到大楼自动化控制，而水系统中央空调要达到上述功能还需要增加BA弱电系统。

※ 多联式中央空调系统是一种无水的中央空调系统，不存在冬季水管路防冻问题，而水系统中央空调冬季为防止水管路冻裂，其循环水泵24小时不能停止运行，如果停止，将导致整个空调系统损坏。

※ 多联系统中央空调采用有线控制或集中控制，当系统中有一台室内机发生故障，其故障信息会直接显示在控制面板上，这样对排除故障带来方便。而水系统中央空调系统若发生故障，排除故障十分困难。

综上所述，虽然数码多联中央空调系统在一次性投资上比水冷螺杆式冷水机组及模块机较高，但从吉州区行政中心办公楼的特点、使用的便利性以及未来的运行费用方面来说，数码多联中央空调系统具有很大的优势。从上述论证，可得出对于吉州区行政中心办公楼中央空调，无论从空调系统的节能、还是空调系统的后期运行耗电及空调系统的维护管理方面，采用数码多联方案均存在明显的优势。从空调系统的整体及局部的使用效果来看，数码多联较冷水机组有很大的优势。