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全面总结多联机系统设计应用注意的问题

2015-07-15

负荷与设备选型建筑物的冷负荷
2009新措施暖通空调动力中规定:
负荷计算(注意新风负荷的承担方式)
注意:考虑到多联机的使用灵活性特点,同时考虑间歇使用和临室传热,选择室内机时,办公建筑室内计算负荷宜适当放大1.05-1.2的系数,当夏季室内温度要求较低时,负荷宜适当放大1.1-1.3的系数。
居住建筑室内计算负荷宜适当放大1.1-1.3的系数。
选型修正
1.国家规定的多联机检测方法
样本中数据是在如下体条件测得:
制冷工况: 制热工况:
室内温度27℃DB,19℃WB 20℃DB
室外温度35℃DB 7℃DB,6℃WB
管道长度5米,管道高度差0米。
说明:在许用范围内,相对冬季制热,夏季制冷室外温度对制冷量的影响较小,管长对制冷量影响较大;
冬季制热室外气温对制热量的影响较大,管长对制热量影响较小,修正曲线见图1。
2.温度衰减
夏季室外机进风、室内机回风温度修正系数n1
3.管长衰减
4.室内外机选型
夏季:
Qm =(1+β1)ΣQnmax/(n1.n2)
Qm——室外机名义制冷量(kw)
ΣQnmax——室外机担负系统内所有房间计算冷负荷,某一时刻最大值(kw);
n1——室外机进风、室内机回风温度修正系数;
n2——管长修正系数;
β1——积灰与间歇使用对室外机传热影响的附加率,冷暖两用取β1=10~20%。
室外机摆放与热压热压效应
风冷热泵机组以空气作为冷热源,在夏季工况下,机组排出的热气流在热压作用下上升,形成较大的温度梯度,导致上层机组的进气温度过高,机组效率降低;严重时甚至会导致机组频繁停机,不能正常运行。
分层放置
对策:
1.扩大百叶的开口率(>70%);
2.使百叶角度下倾0~20°;
3.将L型风管出风口面积缩小以提高风速。
要点:
A)出风口风速>5m/s;
B)吸入口风速<2m/s;
C)每个出风口均安装出风管;
D)有百叶时,将出风管端紧靠百叶。
室外机的排风百叶设置
室外机的排风百叶采用普通防雨百叶,造成实际排风量与室外机要求通风量差距较大,且排风贴附在建筑外表面,易形成热岛效应。
图1 显示了普通防水百叶的做法。
典型案例
屋顶分段安放
对策:安放L型风管
屋顶集中安放
对策
1. 把墙壁做成百叶窗式;
2. 把室外机抬高;
3. 安装出口风管;
4. 让进风和出风隔离开来。
避难层集中安放
深圳时代财富大厦
方案概述:
高档综合楼,共54层,室外机分别设置于裙房屋顶、54层屋顶上及21、37层避难层内,下图为37层避难层室外机的原布置方案。
室外机布置太集中,热风排不到室外,也吸不到室外的凉风。
注意:外墙梁下的净高能否满足排风管的设置要求及是否有足够的进风面积及进风通路。
室外机噪音影响
当室外机大量集中布置时,或距离住宅楼、办公室较近时,应当考虑室外机开启时的噪声是否满足国家相关的要求,如果达不到要求,必须考虑消声措施。
青岛颐和国际噪音处理方案如下:
隔声罩棚
隔声窗
剪切型橡胶隔振器
关于维修的问题
1.维修间距过小室外机两侧面和进风面均不需要维修,但操作面(背对进风面)需要维修、保养等操作,应预留500mm的维修间距;
2.北方地区多联机冬季供热,室外机进风侧面向冬季主导风向,下雪天气非常不利于化霜,应加遮雪罩或调整布置方向,且通风良好,以利于化霜;室外机基础应大于200mm,以避免结冰影响换热;
3.室内机距分歧管越近越好,冷媒管越短越好;室内机控制板接线处必须预留500X500的检修孔,室外机检修侧应预留不小于500mm的检修空间。
室内机噪音
噪音的等级:
人们用分贝来划分声音的等级。
0分贝是人们刚刚能 听到的最弱声——听觉下限;
10分贝相当于微风吹落树叶的沙沙声;
30~40分贝是较理想的安静环境;
50分贝以上就会影响睡眠和休息;
70分贝以上会干扰谈话,影响工作效率;
为了保证工作和学习,应控制噪声不超过50分贝;
为了保证休息和睡眠,应控制噪声不超过45分贝。
国标《风管送风式空调(热泵)机组》(GBT18836-2002)中规定风管机噪声的测试条件如下:
图1是按国标测试条件下测得各点噪声;
图2是在无回风管测试条下测得各点噪声,机型均选用标准风压下40型风管机。
结论:
1.不同容量的风管机,其名义制冷量越大,噪音越大;因此有噪声要求时,应选用型号较小的室内机,办公室、住宅内尽量选用71及以下机型;
2.同一规格的风管机,高静压状态与低静压状态的噪音差距不大,高静压状态下的噪音略高2dB(A)左右;
3.设备噪音主要是由风机和电机产生,所以回风的噪声比送风的噪声高5-8dB(A),应用时应注意回风噪声对室内环境的影响;
4.实际应用噪声应比试验测试噪声高2~3dB(A);
5.下回风比后回风的噪声要高5-10dB(A)以上,因此风管机最好做后回风(接回风管),3匹及以上机型在办公条件下一定不要做下回风。
系统设计容量配比
室内外机的配比以接近100%为好
厂家宣传室内外机容量配比超过130%,是考虑到各房间不同时使用或各房间负荷峰值出现时间不同,见下图。
室外机选型
宜选择较小型号室外机
1.涡旋式压缩机的特点:结构简单,运动部件少,但对加工精度要求极高,对材料的耐磨性、耐热性要求更为特殊,对润滑系统要求极高等特点来讲,单台涡旋式压缩机仅适合于较小制冷量。
2.清华大学彦教授文章“且不论为了实现这种大系统的可靠运行,特别是针对由于环境温度过低与管路过长带来的液体回流、液态制冷剂再闪发和回油困难等问题,需要增加一些辅助回路与附件,致使系统复杂,更重要的是将造成过多能耗增加 ,系统运行效率降低,以及系统难以稳定运行”。
大容量室外机为什么能耗增加?
1.一方面由于机组容量增加,实现系统各部件的最优化匹配有难度,致使能耗增加;
2.另一方面,由于管路过长,阻力损失大大增加,也将造成制冷压缩机能耗大为增加。
总之,多联式空调机组容量不宜太大,额定制冷量以不大于56kW为好。
美国《2005能源政策法案》
规定风冷制冷机组2010年后必须达到的最低能效标准。
制冷量范
围(KW)
机组类型
单冷型
热泵型
无加热/有加热(EER)
无加热/有加热(EER)
制热模式(COP)
小型机组
19.1~39.6
3.28/3.22
3.22/3.17
3.3
大型机组
39.6~70.3
3.22/3.17
3.11/3.05
3.2
超大型机组
70.3~222.7
2.93/2.87
2.79/2.73
3.2
小机型与超大型机组EER相差15%。能源效率等级指标:
根据产品的制冷综合性能系数(IPLV(C))的实测值,查下表,判定该产品的能源效率等级:
能源效率等级
额定制冷量(CC) --W
4
3
2
1
CC≤28000
2.80
3.00
3.20
3.40
3.60
28000<CC≤84000
2.75
2.95
3.15
3.35
3.55
CC>84000
2.70
2.90
3.10
3.30
3.50
系统划分
1.系统小型化的原则
有三层含义:
一是室外机小型化;
二是制冷剂管路系统小型化;
三是室内机数量少量化.
根据多联机的特点,在设计多联机系统时,系统不宜过大。
2.管长最短原则
长配管设计可以为方便工程设计安装提了更大的自由度;
但室外机与室内机的配管长度越短越好,这样,室外机冷热量衰减少。
3.环境条件适用的原则
(1)对于室外机,室外环境温度及环境应符合室外机的工作范围;
(2)对于室内机,应适用其温度控制范围和室内环境及室内机的处理能力;
目前,普通变频多联机空调系统仅适合于舒适性空调领域,不适合用于有净化要求的场合、恒温恒湿要求的场合、低温冷库及特殊气流组织的场合。
工程设计注意点关于多联式空调系统的综合能效系数(IPLV):
GB21454-2008《多联式空调(热泵)机组能效限定值及能源效率等级》规定:
GBT27941-2001《多联式空调(热泵)机组应用设计与安装要求》:
多联机工程设计问题探讨
1)负荷计算完全按照水冷系统设计,忽略了多联机的特性,潜热负荷考虑偏少;
多联式空调室内机蒸发器制冷剂出口温度一般在9~10℃左右,进出口温度一般在2~3℃,较水冷系统出口水温和进出口水温差都要小,因此,多联式空调消耗在室内水分凝结(即潜热负荷)上的冷量要大大超过冷水机组,根据我们的经验,平均占总负荷的40%左右。
2)空调系统分区不合理,影响房间温度场和过渡季节部分房间的使用。
靠近维护结构的位置温度远远大于房间中间部位;
部分房间过渡季节仍需要使用空调,未按使用频率进行充分的合理分配,造成日常负荷过小,运行不经济。
3)系统过大,连接室内机覆盖范围大,管道过长,分支级数过多;多联机运行时的实际能力受温度、管长等的影响未加以修正。
JGJ174-2010《多联机空调系统工程技术规程》:
分支级数过多:
我们的要求:一个制冷系统主分支级数最多不要超过3级。
主分支是指分支管后的两个支路均连接分支管。
4)室外机配电问题只按照额定功率设计,未考虑实际设计和运行工况的影响。
多联式空调室外机大多数安装在室外露天环境中,在室外阳光直射的情况下,室外机进气温度会大大超过名义工况,由于室外气温较高,室内负荷也较大,导致室外机为了保证输出量,压缩机会在高负荷区长时期高速运转,消耗的电量大大超过名义耗电量,可能会出现由于设计时选择的电气空开和电源线规格原因导致室外机跳闸,无法正常运行。
风管式室内机设计问题
问题一:噪音大,消费者不满。
原因:1、机器本体噪音:技术开发解决;
2、设计噪音:设计方案调整,与装修设计师、用户协商;
3、安装噪音:现场安装采取措施。
关于设计噪音:目前设计中,存在的主要问题,也是最大的问题就是,空调设计人员与装修设计师、用户沟通不当,未取得设计师和用户的理解和支持,设计师和用户未理解空调对生活的影响与装修美观的主次。
设计噪音主要问题:
尽量杜绝以上设计方案。该方案造成较大噪音的主要原因由于缺乏足够的回风静压和回风空间,导致回风速度过快,噪音过大。
解决方案二:
(吊顶回风口面积大于机器回风口面积)
解决方案三:
(吊顶回风口面积大于机器回风口面积)
解决方案四:
(吊顶回风口面积大于机器回风口面积)
问题二:制热效果不好,消费者不满。
原因:1、装修设计不当,灯槽较宽或其他装修,导致制热气流无法达到人员活动区域,影响了制热效果;
2、出回风距离过短,气流短路;
3、室内机设置位置不当;
4、室内机出风口未与装修出风口对正,导致漏风。
解决方案:
制热效果主要问题:
解决方案:
扩大出回风口距离,采用正确的出回风方式,防止气流短路。
即使选定的空调的容量能满足房间的负荷,但如果气流分布不均,也会导致空调效果不好。
在狭长的空间中如果没有很好的考虑到空调机的设置位置、送风口的位置,有可能风不能送到房间的每个角落。
制热效果主要问题:
问题三:落地式安装注意点
解决方案:
空调室内机出风口与装修出风口采用帆布密闭软连接,防止漏风。
装潢的配合:
A、采用低柜、壁炉等装潢方式,隐藏空调;
B、冷媒配管的走向配合作局部装潢处理;
C、格栅回风时,美观性和空调效果的综合考虑。
问题四:其他安装不良案例
关于空调风管设计风管系统阻力
空气分配系统或风管系统对于每个流量都存在一定的阻力。这个阻力是空气流经管道、送回风口、调节风门、过滤器和风机盘管等的压降总和,风机必须克服这一阻力才能保证一定的送风量。
外部静压
风管内的空气压力
静压:分子做无规则运动撞击管道壁所产生的压力;
静态压力和动态压力
全压=静压+动压,动压=ρv2/2
ρ---空气的密度,一般取1.2×103kg/m3。
静态压力和动态压力之间的关系
如上图所示:截面从A1增大到A2时,相对的气流速度会从V1减少到V2。则动压会变小,静压会增大。所以将这种静态压力增加和动态压力减少的现象称之为静态压力恢复。
风管设计的基本内容
风管设计的基本任务是,首先根据生产工艺和建筑物对空调通风系统的要求,确定风管系统的形式、风管的走向和在建筑空间内的位置,以及风口的布置,并选择风管的端面形状和风管的尺寸(对于公共建筑,风管高度的选取往往受到吊顶
空间的制约);然后计算风管的沿程(摩擦)压力损失(△Pm)和局部压、力损失(△Pj ),最终确定风管的尺寸并选择空调通风机组。
风管的压力损失△P(Pa):△P = △Pm+ △Pj
风管设计的方法
风管设计的方法有以下几种:
等压法
把单位长度的风管内的气流摩擦损失设为定值的方法。在确定基准损失值后,根据各部分送风量确定各段风速和管道尺寸。
等速法
预先假定风管中各部位的气流速度,再依次确定各段风管尺寸及阻力的方法。
等速法
预先假定风管中各部位的气流速度,再依次确定各段风管尺寸及阻力的方法。
静压再获得法
考虑随着风速变化(即动压变化)而带来的静压增减,通过计算该变化量来确定风管尺寸的方法。该方法多用于高速风管的设计中。
风管系统设计步骤
风管及送风口风速
1.低速风管内的风速(m/s)
室内允许噪声级dB(A)
主管风速
支管风速
新风入口
25~35
3~4
<2
3
35~50
4~7
2~3
3.5
50~65
6~9
2~5
4~4.5
65~85
8~12
5~8
5
2.散流器风口风速
采用散流器平送的空调房间,为了保证贴附射流有足够射程,并不产生较大噪声,建议散流器喉部风速V=2~5m/s,最大风速不得超过6m/s,送热风时可取较大值。
喉部直径
间距4m
间距5m
间距6m
间距8m
间距10m
250
300
350
400
500
圆型或方型散流器相应送风面积的长宽比不宜大于1:1.5,散流器中心线和侧墙的距离,一般不小于1M。
风管尺寸的选择
1、风管的横截面积=风量(m3/s)/风速(m/s);
2、圆形风管耗材小,但占有效空间大;而矩形风管占有效空间小,易于布置,故空调风管多采用矩形风管。矩形风管高宽比宜在1:6以下。
风管阻力计算
沿程压力损失的基本计算公式
1、风量
(1)通过圆形风管的风量
通过圆形风管的风量L(m3/h)按下式计算:
L=900πd2 v
d – 风管内径,m
v –风管内该断面处的空气流速,m/s
(2)通过矩形风管的风量
通过圆形风管的风量L (m3/h)按下式计算:
L=3600abv
a、b – 风管断面的净宽和净高,m
v –风管内该断面处的空气流速,m/s
2、风管沿程压力损失
Pm = ΔPm * L
ΔPm ---单位管长沿程阻力损失, Pa/m
L ---风管长度,m
3、单位管长沿程摩擦阻力
单位管长沿程摩擦损失△pm (Pa/m)可按下式计算:
ΔPm =λ/de · v2ρ/2
λ—摩擦阻力系数,
de—风管当量直径,m
ρ—空气密度 kg/m3
v –风管内该压力损失发生处的空气流速,m/s
风管沿程压力损失的确定,有两种方法可供选择:
第一,按照上述公式直接进行计算;
第二,查表计算。
(1)钢板圆形风管单位长度沿程阻力损失计算:de=d
单位长度摩擦阻力可查《实用供热空调设计手册》(第二版)表11.2-2(第1083~1086页)
(2)钢板矩形风管单位长度沿程阻力损失计算:de=2ab/(a+b)
单位长度摩擦阻力可查《实用供热空调设计手册》(第二版)表11.2-3(第1087~1096页)。
(3)异形断面风管单位长度沿程阻力损失计算:
非标准断面的金属风管,使用标准计算表的步骤如下:
1)算出风管的净断面积F(m2);
2)根据风管的净断面积F和风管的计算风量,算出风速V(m/s);
3)按公式求出风管当量直径de(m):de=4F/P(风管断面的湿周);
4)最后根据风速V和当量直径de查圆形风管标准计算表,得出该非标准断面风管的单位长度摩擦阻力。
沿程摩擦阻力查表法:
注:风管材料为薄钢板或镀锌钢板,粗糙度K=0.15mm。
局部压力损失的计算
当空气流经风管系统的配件及设备时,由于气流流动方向的改变,流过断面的变化和流量的变化而出现涡流时产生了局部阻力。为了克服局部阻力而引起的能量损失,称为局部压力损失△Pj (Pa),并按下式计算:
Pj=ξ· v2ρ/2
ξ—局部阻力系数,
ρ—空气密度 kg/m3
v –风管内该压力损失发生处的空气流速,m/s
通风、空调风管系统中产生局部阻力的配件,主要包括空气进口、弯管、变径管、三(四)通管、风量调节阀、风口等。
简略估算法
对于一般通风系统,风管压力损失可按照以下公式计算:
P = ΔPm *L(1 + k)
ΔPm ---单位管长沿程阻力损失, Pa/m
L ---到最远送风口的送风管总长度加上到最远回风口的回风管的总长度,m
k ---局部阻力损失与沿程阻力损失的比值
弯头三通等配件少时,取k = 1.0 ~ 2.0
弯头三通等配件多时,取k = 3.0 ~ 5.0
风机静压的校核
最不利环路阻力确定:
1.选择从最远回风格栅(或进新风口)起到空调机最远端的送风格栅,最长的风管线路(或是沿程阻力可能最大的风管线路);
2.计算出仅在线路中的阻力损失,包括空调机内部的压力损失;
3.将总的摩擦损失算出后再乘以1.1,就得出了总的阻力损失了。
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