北方冬季变容量多联机组采暖方式比较

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1、北方冬季变容量多联机组采暖方式比较肖生华;许勇智【摘 要】本文对变容量多联机组空调在在北方别墅冬季采暖中的应用进行了分析, 并结合石家庄市某工程对普通变容量多联机组、低温制热多联机组和水冷式多联机 组三种形式进行了比较,发现以水源热泵技术为基础的水冷式多联机组空调具有明 显的技术和经济优势,值得在北方冬季别墅采暖工程中推广使用.期刊名称】建筑热能通风空调年(卷),期】2008(027)005【总页数】3页(P50-51,105)关键词】 变容量多联机组空调;水源热泵;采暖 【作 者】 肖生华;许勇智【作者单位】 三明市工程建设监理有限公司;深圳麦克维尔空调有限公司武汉分公 司 【正文语种】 中

2、 文【中图分类】 工业技术第27卷第5期2008年10月建筑热能通风空调BuildingEnergy & Environment V01.27No.50ct.2008.5051 文章编号：1003-0344( 2008)05- 050-3北方冬季变容量多联机组采暖方式比较肖生华t许勇智zl三明市工程 建设监理有限公司； 2深圳麦克维尔空调有限公司武汉分公司摘要：本文对变容 量多联机组空调在在北方别墅冬季采暖中的应用进行了分析 ，并结合石家庄市某 丁程对普通变容量多联机组 、低温制热多联机组和水冷式多联机组三种形式进行 了 比较 ，发现以水源热泵技术为基础 的水冷 式多联机组空调具有 明显的技术

3、和 经济优势，值得在北方冬季别墅采暖工程 中推广使用。关键词：变容量多联机 组空调 水源热泵 采暖 Comparison ofHeatingApplication withVRV MultiSysteminNorthChina XIAO Sheng-hua.XUZhi-yongz SanmingEngineeringProjectManagementCo., Ltd. 2 WuhanBranch,McQuayAir ConditioningCo., Ltd. Abstract: The applicationofVariableRefrigerantVolume (VRV)air condit

4、ioninginthenorthofChinawas introduced,andthree typesof VRVmultisystemswerecomparedin anengineeringproject.Itisfoundthat anewtype VRV multi system, whichisdevelopedbasedonwatersourceheat pumptechnology,issuitable for heatingin the north of China.Keywords:variable refrigerant volumeairconditioningsyst

5、em, watersourceheat pump,heating 0 引言变容量多联机组空调系统又称为 VRV(VariableRefrigerantVolume) 空调系统， 即制冷剂流量可变系 统。它具有 控制方便，安装灵活，节能低耗等优点 ，因 此迅速得到了广大用户 的使用。 由于普通风冷式变容 量 多联机组 系统在冬季制热运行 时随着室外温度 的 降低 ， 制热能力大幅下降，能效 比也随之大幅降低， 因此在北方冬季制热应用时存在 很大的障碍 ， 大大影响 了多联机的推广和普及 。为解决多联机组冬季制热问题 ， 在普通风冷式多联机组基础上 ，推出以喷汽增焓技术为基础的低温制 热多联机 组

6、和 以水源热泵技术为基础的水冷多联机组。本文介绍 了这三种多联机组的 工作原理,并结合工程实例对它们在北方冬季供暖中的应用进行比较。丨变容量 多联机组的形式 1)普通风冷式多联机组该机组采用数码压缩机 。 由于数码压缩机 通过PWM阀可以控制静涡旋盘和动涡旋盘的闭合和分离，使压缩机出现 负载和卸载的两种状态， 因此通过改变卸载和负载的时间比例可使压缩机的能 力输出范围在10% 100%之间调节。2)低温制热多联机组该机组采用喷汽增 焓技术， 通过给数码涡旋压缩机增加一个补汽口 ，并利用二次节流增加制冷剂 过冷度的方法来 ，提升了机组的低温制热能力。 3)水冷式多联机组该机组结合 了水源热泵技术

7、和多联机组的优势 ，同时利用变制冷剂流量和变水流量技术， 由于将主机收稿日期：2007-12-9作者简介：肖生华( 1974 )，男，本科 ，工 程师；福建省三明市新市中路206号4幢101室二：明市工程建设监丨里有限 公司(365001); 0598-8591036:E-mail:xsh7455sina.cmn 第 27 卷第 5 期 2008 年10月建筑热能通风空调 BuildingEnergy Environment V01.27No.5 0ct.2008.5051 文章编号：1003-0344( 2008)05-050-3 肖生华 t 许勇智 z 要 本文对变容量多联机组空调在在北方

8、别墅冬季采暖中的应用进行了分析 ，并结合 石家庄市某丁程对普通变容量多联机组 、低温制热多联机组和水冷式多联机组三 种形式进行了比较，发现以水源热泵技术为基础的水冷式多联机组空调具有明 显的技术和经济优势，值得在北方冬季别墅采暖工程中推广使用。 of Heating Application withVRV MultiSysteminNorthChina Sheng-hua.XUZhi-yongz SanmingEngineeringProjectManagementCo., Ltd.WuhanBranch,McQuayAir ConditioningCo., Ltd. applicationo

9、fVariableRefrigerantVolume (VRV)air conditioninginthenorthofChinawas introduced,andthree typesof VRVmultisystemswerecomparedin anengineeringproject.Itisfoundthat anewtype multi system, whichisdevelopedbasedonwatersourceheat pumptechnology,issuitable for heatingin the north of China. Keywords: variab

10、le refrigerant volumeairconditioningsystem, watersourceheat pump,heating 0引言变容量多联机组空调系统又称为 VRV(VariableRefrigerantVolume) 空调系统 ， 即制冷剂流量可变系统。它具有控制方便 ，安 装灵活，节能低耗等优点 ，因此迅速得到了广大用户的使用。由于普通风冷式 变容量多联机组 系统在冬季制热运行时随着室外温度的降低 ，制热能力大幅下 降 ，能效 比也随之大幅降低 ， 因此在北方冬季制热应用时存在很大的障碍 ， 大 大影响了多联机的推广和普及。为解决多联机组冬季制热问题 ，在普通风冷式

11、多 联机组基础上，推出以喷汽增焓技术为基础 的低温制热多联机组和以 水源热泵 技术为基础的水冷多联机组 。本文介绍了这三种多联机组的工作原理， 并结合 工程实例对它们在北方冬季供暖中的应用进行比较。阀可 以控制静涡旋盘 和动 涡旋盘的 闭合和分离，使压缩机出现负载和卸载的两种状态 ，因此通过改变卸 载和负载的时间比例可使压缩机的能力输出范围在10% 100%之间调节。2)该 机组采用喷汽增焓技术， 通过给数码涡旋压缩机增加一个补汽口， 并利用二次 节流增加制冷剂过冷度的方法来，提升 了机组的低温制热能力。该机组结合了水 源热泵技术和多联机组的优势 ，同时利用变制冷剂流量和变水流量技术，由于 将

12、主机 0598-859 1 036:E-mail:xsh7455sina.cmn 第 27 卷第 5 期 肖生华等 ： 北方冬季变容量多联机组采暖方式 比较 5 1 的换热由空气变成了水 ，使之受环境温度变化的影响降到最低 ，并且大大 改善了主机的运行条件，使之能够更好地适应不同的气候。 系统图如图 1所示图丨水冷式多联机组系统图2工程实例由于冬季室外环境温度变化较大，当室外 气温温度变化很大时， 三种机组的制热能力也有很大的差异， 因此必须考虑 各种室外环境温度时机组的制热能 力。图 2 为普通多联机组和低温制热多联机组 在不同室外、室内温度时的制热能力图I】，从图中可以看出，室外温度越 低

13、、室内温度越高时，机组制热能力下降。 T T T T -T - - - T - - - 1 I I ll/l II I II I I ll I I 卜-+ - - - + -+ T I llll I I II 卜+ + + 1 I I I I I; /fl 卜 + + + + - -+11 I I I I I I I卜+ +1 I II I I I I I 卜+ +Ill I II I卜+- - - 1 I /I I I I L丄丄丄丄丄丄T -T T T T T T T - - 1 I I I I I I II II 卜1 II I 卜 M M M MM M MM M MM M MM M M

14、M M MM M MM M MM M 1I等，爿剐 2 引 I 卜+ - - 1 I fI I I I I I I I II I I 卜+ + + + - MM M MM M MM M MM M 1 卜 M M M MM M MM M MM M MM-+- - 1 I I I I I I I I I I I I 卜+- -+ 1 I广LI I L丄丄丄 丄丄丄丄丄MM嵋川510佑-”坩 一, 口 5皿董抖空气厦璋叠座ic、直q空气惶璋甚厦1C、（ al量日女B心制梆电力量fC舶 仆】丨丑制冉眭帆蛆制坞tA蟹化舶图2多联机组制热能力变化图可以根据冬 季日平均温度 的统计来计算多联机组的运行能耗。

15、以石家庄市为例 ， 统计了 近五年石家庄冬季采暖季（ 11月 15 日至 3月 15 日 ）的日平均温度最低温度为-IO C，最高温度为10 C，其中60%以上的天数集中在-4 C到1C之间（ 见图 3 ） 。图 3 石家庄市冬季 日平均温度天数 比例以石家庄地区某别墅 （350ID2）为例选取多联机组。冬季热负荷按照.7 C保证80W/rr12来计算。 从图 2 可以看出，普通风冷多联机组在7 c 时制热量为标称值的 68%低温 制热多联机组制热量为标称值的 82% ，而水冷式多联机组只与地下水温度 有关。 石家庄市冬季地下水出水温度按15 c 计算，则水冷式多联机组的制热 量为标称值的 9

16、0% 。表 1 为三种机型的选型结果 。表 1三种机型选型结果崭问 参戢t通风抟多JUa低港劓抽风雌多睡机组东斥多联帆翊房间负苘-义7工时 名义名义mliW J型号制热-:冀：型号糊热-ji :型号制热- IW fW, W1W tWJ tW） bfJ52ROMCC030T7800530dMCC07iT6500S330MCC020T560。j. 4d00MCC025T65004420MCCQ20T56004592MCC020T560。 50.1000MCC025T65004420MCC020TSd004592MCC018T4mQ18 30,0ML:CO J 盯4AO03WOMCC01iT3002

17、W3M（:COI5T305。Z5 2000MCC015T36502482MCCOIOTZSO02WOMCCOJOT250。 Z: 2000MCC015736502482MCC010T25002050MCCOiOT250。 20 1000MC0110T25001700MCCOOfff10001640Mccoolrr200。 15 1200McCoo 盯 2OOO136OMCCOC8T2OOOlO4OMCCOOiff2OO。itilS rIA 热量.71（XJ30350 7835。.w.MDS123t1OOOMDSIOO 30000 MDS-W02800。tpla 量 cw. BRLFI 80AR

18、室内外Liv.rtQRR10,p.IO% IOI% 3能耗和经济比较根据石家庄冬季室外 气温变化，按照不同温度下 机组制热量输出能力和功率变化，可计算机组在整 个 采暖季节 的能耗值。 由于家庭同时使用率的问题 ，无 法准确计算实际使用 的 时间 ，但由于本文主要是对三种不同多联机组比较， 因此可按每天满负荷运 行8小时,电价为0.52元/kWh进行计算，具体结果见表2。表2三种多 联机能耗及运行费用比较迥度无啦小时普通斋联机组怔楹制热多联帆组水序多 联帆钼室外机船耗小计室外虮船艇小计宣井机功耗一 tI无Thlkm.kWhil kWhl.kWhiikWhl.k注：+主要是水泵能耗。从表2可看出

19、,采用低温制热机组 可比使用普通多联机组制热能耗降低 22% ，采用水冷多联机组更可降低 45%几 乎节省一半 的费用 ，而各种形式的初投资相差不大（ 表 3 ） 。（下转 105 页 ） 第27肖生华等：北方冬季变容量多联机组采暖方式比较.51的换热由空气变 成 了水 ，使之受环境温度变化的影响降到最低 ，并且大大改善了主机 的运 行条 件，使之能够更好地适应不同的气候。系统图如图1所示。图丨水冷式多联机组 系统图工程 实例由于冬季室外环境温度变化较大 ， 当室外气温温度变化很大时 ， 三种机组的制热能力也有很大的差异，因此必须考虑各种室外环境温度时机组 的制热能力。为普通多联机组和低温制热

20、多联机组在不同r-nF+l；L1J等嵋川5 10佑-”坩一, 口皿董抖空气厦璋叠座ic、直q空气惶璋甚厦re、 al量日女B心制梆电力量fC舶仆】丨丑制冉眭帆蛆制坞tA蟹化舶多联机组制 热能力变化图以根据冬季日平均温度 的统计来计算多联机组的运行能耗。 以石 家庄市为例， 统计了近五年石家庄冬季采暖季（ 11月 15日至 3月 15日 ）的 日平均温度最低温度为-IO C，最高温度为10 C，其中60%以上的天数集中在 -4 C到1C之间（见图3 ）。3石家庄市冬季日平均温度天数比例以石家庄地 区某别墅（350ID2）为例选取多联机组。冬季热负荷按照.7 C保证80W/rr12 来计算。 从图

21、 2可以看出，普通风冷多联机组在7 c 时制热量为标称值的 68% 82%而水冷式多联机组只与地下水温度有关。 石家庄市冬季地下水出水温 度按15 c 计算，则水冷式多联机组的制热量为标称值的 90%。 表 1为三种机 型的选型结果。表1三种机型选型结果房间负苘-义7C时ml iWJ型号制热-: 冀糊热-ji.W1 W bfJ 52RO MCC030T 7800 530d MCC07iT 6500 S330 MCC020T 560。 j. 4d00 MCC025T 4420 MCCQ20T 5600 4592 560。50.1000 Sd00 MCC018T 4mQ 18 30,0 ML:CO

22、 J 盯 4AO0 3WO MCC01iT 300 2W3 M（:COI5T 305。 Z5 2000 MCC015T 3650 2482 MCCOIOT ZSO0 2WO MCCOJOT 250。 Z: MCC0157 MCC010T 2500 2050 MCCOiOT 20 1000 MC0110T 1700 MCCOOfff 1640 Mccoolrr 200。15 1200 McCoo 盯 1360 MCCOC8T 1040 MCCOOiff itilS rIA 热量.71（XJ 30350.W. MDS12 3t1000 MDSIO0 MDS-W0 2800。tpla 量 cw.室内

23、外 Liv.rt QRR 10,p. IO%根据石家 庄冬季室外气温变化，按照不同温度下机组制热量输出能力和功率变化，可计算 机组在整个采暖季节的能耗值。由于家庭同时使用率的问题，无法准确计算实际 使用的时间，但由于本文主要是对三种不同多联机组比较，因此可按每天满 负荷运行 8小时，电价为 0.52元 /kWh 进行计算，具体结果见表 2。迥度无 啦小时普通斋联机组怔楹制热多联帆组室外机船耗小计室外虮船艇宣井机功耗一 tI 无hl km.kWhi l kWhl.kWhi ikWhl.注：+主要是水泵能耗。从表2可看出， 采用低温制热机组可比使用普通多联机组制热能耗降低 22% ，采用水冷多联机

24、组 更可降低 45%第 27卷第 5期黄勇波等：利用 ExcelVBA 开发除尘管网平衡计 算软件为：12554m3/h。因此系统各抽风点的抽风量为：125539 m3/h，大于设计风量，满足要求。系统总压损为3609Pa，也就是风机的实际 运行风压值。3）经管网优化计算，仅有 2个抽风点的风量偏差率超过 10%占总 管段数的 4.7%，分别为管段 13 （12.3%）、管段 36（12.7%）。注意其不平衡 率均为正，就除尘效果而言，这是合理的。4）所有管段的实际风速控制在15 25m/s 左右，满足除尘工艺的要求。 5）为保证管网风量分配合理，在干管 3、 10、20上分别设置了手动调节阀

25、，开度分别为 6。、 11。和 14。 5结论 1）利用 ExcelVBA 开发出了除尘管网平衡优化软件，通过若干实际工程的验证 其计算结果是可靠的。管网经优化后，抽风点的风量偏差控制在 10% 以内，而 不满足上述要求的抽风点点数占总点数的百分率控制在 5% 以内。 2）软件的开 发实现了在计算机上对管网系统的动态模拟，对现场调试工作及系统故障的分析 解决都有指导作用，大大提高了设计师的工作效率。管网结构任一参数的变化 都可以直观地在程序中得到反映，设计师要做的仅仅是改变设计参数而已。优 化后的除尘管网，不仅能保证除尘效果，达到环保要求；还能节约投资，节 约能源。当除尘系统运行效果不好时，过

26、去通常是增加电机转速或更换大电机 这样不仅增加了初投资和运行成本，而且管网中部分抽风点的风量可能会大 大超过设计风量 ，从而导 致大颗粒有用物料被抽走 。 而对除尘管网系统进行优 化 ， 只是对风量重新分配 ，不用改变总设计风量 ，所 以 也不用更换设备 ， 当 然能节省投资和运行成本。参考文献1 孙一坚， 丁业通风（ 第三版 ） M 北 京：中同建筑 工业 出版社 19942JohnWalkenbach Excel2003 高级 VBA 编程宝典M.北京：电子1二业出版社，2005 3薛晓丁，多功能除尘管网解 算程序系统J 通风除尘，1989，（1）:36-P414马世立，浅谈多点除尘系统

27、管路压力平衡的等速计算法J】通风除尘，1991 , （3）: 32-P33 5王洪才，钢 铁企业采暖通风设计手册【M.北京：冶金工业出版社.1996+ + .+ 一+ ”+ 一+ 一+ 一+ 一+-+ 一+ 一 +- 一+-+ 一十-+-+ 一- - + - 一一+_ （上接51页）表3三种多联机初投资比较设备费用巧i安装费用 （元总费用f元1注：+含地埋管打孔和安装费用。按照现行的采暖费4.6元 /fII2计算，该别墅如果采用市政采暖，则每年费用约为5796元。由此可见, 采用 普通多联机组制热其费用会高于供暖费用 ， 而采用低 温制热机组和水冷多 联机组均低于市政采暖。 另外 ， 该别墅采

28、用市政采暖时 ，接 口 费和采暖设备安 装费用 为40250元 ， 费用最低。水冷多联机组 由于使用费用最低 ，根据计算可 在 21 个采暖季中回收多出的投资（ 未 计算夏季制冷时效率提升所降低的费用 ， 如考虑此部分，则可在10年左右收回多出的投资费用）。表4为这i种多联 机与市政采暖的整体比较。表 4 三种多联机整体比较 4 结论水冷多联机组作为新 型 的空调形式 ，结合了多联 机组和地源热泵的优点 ，利用地下常温土壤或地下 水 温度相对稳定的特性 ，使水冷多联机组运行不受环境 温度 的影响 ，空调舒适 性高 ，且运行能耗低【 2】 。据世界 环境保护组织 （ EPA） 估计 ，设计安装

29、良 好的地源热泵系统平均可以节约30% 40%的供热制冷空调运行费用因此以 水源热泵技术为基础 的水冷式多联机组空调可在北方冬季采暖中推广使用 。参考 文献I麦克维尔空调有限公司，麦克维尔数码变容量多联中央空调设计应用与安装指南Z.深圳：麦克维尔空调有限公司，2004 2张传友，数码变容量水 冷多联空调在别肇地源热泵系统中应用【J.暖通空调，2007 , 37（7）: 18-19 卷第5期黄勇波等：利用ExcelVBA开发除尘管网平衡计算软件为：12554 m3/h。因此系统各抽风点的抽风量为：系统总压损为3609Pa，也就是 风机的实际运行风压值。经管网优化计算，仅有 2个抽风点的风量偏差所

30、有管 段的实际风速控制在15 25m/s左右，为保证管网风量分配合理，在干管3、 10、20上分别设置了手动调节阀，开度分别为 6、11和14结论 1）利用 ExcelVBA开发出了除尘管网平衡优化软件，通过若干实际工程的验证,其计 算结果是可靠的。管网经优化后，抽风点的风量偏差控制在 10%以内，而不满 足上述要求的抽风点点数占总点数的百分率控制在 5%以内。 2）软件的开发实 现了在计算机上对管网系统的动态模拟 ，对现场调试工作及系统故障的分析解决 都有指导作用 ，大大提高了设计师的工作效率。 管网结构任一参数的变化都可 以直观地在程序中得到反 映，设计师要做的仅仅是改变设计参数而已。优化

31、后 的除尘管网，不仅能保证除尘效果， 达到环保要求；还能节约投资，节约能 源。 当除尘系统运行效果不好时 ，过去通常是增加电机转速或更换大 电机这样 不仅增加了初投资和运行成本， 而且管网中部分抽风点的风量可能会大大超过 设计风量，从而导致大颗粒有用物料被抽走。 而对除尘管网系统进行优化， 只 是对风量重新分配，不用改变总设计风量 ，所以也不用更换设备 ， 当然能节省 投资和运行成本。参考文献 1孙一坚， 丁业通风（第三版 ） M 北京：中同 建筑工业出版社.1994 JohnWalkenbach. Excel2003高级VBA编程宝典 M.北京：:36-P41 4马世立，浅谈多点除尘系统管路

32、压力平衡的等速计 算法J 】 通社.1996+- -+ . +”+-I - -I+一上接51页）三种多联机初投资比较设备费用巧i安装费用（元总费用f元 1注：+含地埋管打孔和安装费用。按照现行的采暖费4.6 元/fIl2计算，该别墅 如果采用市政采暖 ，则每年费用约为 5796 元。 由此可见 ，采用普通多联机组制 热其费用会高于供暖费用 ， 而采用低温制热机组和水冷多联机组均低于市政采暖。 另外 ，该别墅采用市政采暖时 ，接 口 费和采暖设备安装费用低 ，根据计算可在 21 个采暖季中回收多出的投资( 未计算夏季制冷时效率提升所降低的费用 ， 如 考虑此部分，则可在10年左右收回多出的投资费

33、用)。表4为这i种多联机与 市政采暖的整体比较。4三种多联机整体比较 4水冷多联机组作为新型 的空调形 式 ，结合了多联机组和地源热泵的优点 ，利用地下常温土壤或地下水温度相对稳 定的特性 ，使水冷多联机组运行不受环境温度 的影响 ，空调舒适性高 ，且运行 能耗低【 2】 。 据世界环境保护组织 ( EPA) 估计 ，设计安装 良好的地源热泵系 统平均可以节约30% 40%的供热制冷空调运行费用I麦克维尔空调有限公司， 麦克维尔数码变容量多联中央空调用【J 暖通空调，2007 , 37(7): 18-19【文献来源】 environment_thesis/0201210248434.htmI【相关文献】1. 北方冬季变容量多联机组采暖方式比较 J, 许勇智2. 水源热泵在船舶冬季采暖中的应用 J, 杨海军，王建斌，孙玉清3. 以长春为代表的北方城市住宅冬季采暖方式的分析与比较 J, 颜炳东4. 陶瓷太阳能集热系统在北方农村冬季采暖中的应用 J, 秦旖5. 我国北方冬季持续变暖对采暖的影响 J, 张清