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戶式中央空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)和施工問(wèn)題

2005-06-17 00:00    【  【打印】【我要糾錯(cuò)】

  一、問(wèn)題的提出近年來(lái),經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)的城市,如北京、上海、廣州等城市居民住房條件有質(zhì)的提高,一戶住宅面積達(dá)100-200㎡的商品房需求量增長(zhǎng)很快,一棟面積300-500㎡的庭院別墅,也受到部分企業(yè)主和高薪階層的青睞。這個(gè)階層群體對(duì)熱環(huán)境的要求,從只追求單純控制室溫的適用性,發(fā)展到追求空氣品質(zhì)的舒適性?照{(diào)運(yùn)行時(shí)間也從每天2-3小時(shí)發(fā)展到9-10小時(shí)。此外,對(duì)于高檔商住樓和別墅一類建筑,市政和房地產(chǎn)管理也不允許到處掛室外機(jī),以避免對(duì)建筑質(zhì)量和建筑外觀的破壞。為此,戶式中央空調(diào)應(yīng)運(yùn)而生,并且受到一部分階層用戶的歡迎。

  常用的戶式中央空調(diào)系統(tǒng)按其輸送介質(zhì)的不同,大致可分為3種:a)低速風(fēng)管系統(tǒng);b)以風(fēng)冷式冷熱水機(jī)組為代表的水系統(tǒng);c)以VRV系統(tǒng)為代表的制冷劑系統(tǒng)。其中,風(fēng)冷式冷熱水機(jī)組因初投資低、技術(shù)成熟、系統(tǒng)簡(jiǎn)單,成為使用較多的系統(tǒng)之一。

  風(fēng)冷式冷熱水機(jī)組的室外主機(jī)即風(fēng)冷熱泵機(jī)組,其室內(nèi)末端裝置一般為風(fēng)機(jī)盤管,室外主機(jī)產(chǎn)生的空調(diào)冷/熱水,通過(guò)水管系統(tǒng)至室內(nèi)末端裝置,再由末端裝置消除室內(nèi)的空調(diào)負(fù)荷,以維持室內(nèi)較舒適的溫度。對(duì)于大中型集中空調(diào)系統(tǒng),其室外主機(jī)配置數(shù)量大多在2臺(tái)以上,且單臺(tái)主機(jī)配置有2臺(tái)以上的壓縮機(jī),部分空調(diào)負(fù)荷時(shí),可以通過(guò)臺(tái)數(shù)控制來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。對(duì)于戶式中央空調(diào)系統(tǒng),其室外主機(jī)數(shù)量絕大多數(shù)只有一臺(tái),并且由于價(jià)格因素,主機(jī)一般配置定速壓縮機(jī),只能通過(guò)開、停壓縮機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)供冷/熱負(fù)荷。

  本文通過(guò)分析上海地區(qū)戶式中央空調(diào)設(shè)計(jì)和施工的實(shí)際情況,提出一些想法,希冀對(duì)如何提高住宅內(nèi)空氣品質(zhì)的舒適性有所幫助。

  二、戶式中央空調(diào)水系統(tǒng)影響舒適性的主要問(wèn)題對(duì)于僅有一臺(tái)室外機(jī)的戶式中央空調(diào)系統(tǒng),通常室內(nèi)房間總計(jì)不會(huì)超過(guò)10間,空調(diào)系統(tǒng)水管路較短,并且管徑較小,系統(tǒng)水容量有限,當(dāng)出現(xiàn)部分空調(diào)負(fù)荷時(shí),壓縮機(jī)開、停機(jī)頻繁,空調(diào)供水溫度波動(dòng)較大,從而產(chǎn)生水系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性問(wèn)題。

  在進(jìn)行住宅空調(diào)設(shè)計(jì)時(shí),一些設(shè)計(jì)人員尤其是非專業(yè)設(shè)計(jì)人員,不考慮朝向差異和房間的同時(shí)使用系數(shù),而一律采用負(fù)荷指標(biāo)估算法來(lái)計(jì)算空調(diào)負(fù)荷和選用空調(diào)設(shè)備,得到的結(jié)果往往偏大,造成的后果是使水系統(tǒng)熱穩(wěn)定性更差。水系統(tǒng)熱穩(wěn)定性差的系統(tǒng),其空調(diào)房間內(nèi)溫度容易產(chǎn)生較大的波動(dòng),從而影響房間內(nèi)的舒適性。由于小型集中空調(diào)系統(tǒng)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,并且許多設(shè)計(jì)人員對(duì)住宅空調(diào)獨(dú)有的特點(diǎn)缺乏深入的了解,在進(jìn)行空調(diào)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),往往照搬大中型集中空調(diào)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),而忽視小型集中空調(diào)水系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性問(wèn)題。

  所謂熱穩(wěn)定性好壞問(wèn)題,是指在室內(nèi)負(fù)荷變化和室外機(jī)開停機(jī)影響下,送水溫度的波動(dòng)大小,送水溫度波動(dòng)小,熱穩(wěn)定性便較好,反之,則差。

  熱穩(wěn)定性好,則室內(nèi)溫度變化也小,使人感到舒適,如果由于送水溫度時(shí)高時(shí)低,則室內(nèi)溫度也會(huì)相應(yīng)波動(dòng),舒適性便差。

  三、設(shè)計(jì)和施工影響熱穩(wěn)定性若干問(wèn)題通常房地產(chǎn)開發(fā)商對(duì)住宅中戶式中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)成本考慮較多,因此管道的管徑和路徑便從小和短出發(fā),這樣水系統(tǒng)內(nèi)全部的水容量便較小。

  其次在水系統(tǒng)設(shè)計(jì)上一般不會(huì)考慮用同程式布置管路,畢竟用異程式布置可節(jié)省約1/3的管道長(zhǎng)度,這也是影響水容量一個(gè)重要因素。

  施工方面,為了節(jié)省成本,對(duì)水系統(tǒng)管道的保溫往往厚度有些不足,對(duì)防止管外壁結(jié)露無(wú)問(wèn)題,但熱損失仍較大,故會(huì)在停機(jī)后加劇水溫的波動(dòng)。

  如果設(shè)計(jì)和施工中不去考慮系統(tǒng)中水容量的大小和保溫是否符合要求,則往往會(huì)在使用過(guò)程中出現(xiàn)室溫穩(wěn)定性差的問(wèn)題。

  四、控制室溫穩(wěn)定性若干建議1、最小水容量的確定對(duì)于戶式中央空調(diào)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),要解決系統(tǒng)溫度波動(dòng)問(wèn)題,獲得良好的熱穩(wěn)定度,首先應(yīng)盡量準(zhǔn)確地確定空調(diào)負(fù)荷,并選用裝機(jī)容量相匹配的主機(jī);其次,系統(tǒng)的水容量越大,系統(tǒng)蓄冷量越大,則系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性越好,反之,系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性越差。因此,水系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)校核計(jì)算系統(tǒng)水容量是否滿足系統(tǒng)熱穩(wěn)定性要求,當(dāng)系統(tǒng)實(shí)際水容量不能滿足要求時(shí),應(yīng)加大系統(tǒng)主管管徑或增設(shè)一個(gè)儲(chǔ)水箱。當(dāng)然,系統(tǒng)水容量也不是越大越好,水容量過(guò)大,其熱穩(wěn)定性毫無(wú)置疑是良好的,但是,較長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)后,再開機(jī)時(shí)將會(huì)延長(zhǎng)空調(diào)預(yù)冷或預(yù)熱的時(shí)間。

  綜合室內(nèi)環(huán)境的舒適度、主機(jī)的使用壽命、空調(diào)系統(tǒng)造價(jià)和工程實(shí)施的可能性等因素,對(duì)戶式中央空調(diào)系統(tǒng)熱穩(wěn)定性要求如下:

  a)夏季運(yùn)行時(shí),主機(jī)停機(jī)10min時(shí),要求供水溫度升高不小于5℃。

  b)冬季運(yùn)行時(shí),主機(jī)除霜時(shí)間為3min時(shí),要求系統(tǒng)供水溫度降低不小于3℃。

  根據(jù)熱平衡方程和熱穩(wěn)定性要求,可按下式分別計(jì)算冬、夏季空調(diào)系統(tǒng)對(duì)水容量的最小要求:

  G=Qt/(cp△t)

  式中:G-為系統(tǒng)的最小水容量,kg;

  Q-末端設(shè)備的供冷或供熱量;kW;

  t-熱穩(wěn)定性時(shí)間要求,夏季取10×60s,冬季取3×60s;

  cp-水的定壓比熱,4.187kj/(kg.℃)

  △t-水的溫度波動(dòng)要求值,夏季t=5℃,冬季t=3℃。

  冬、夏季系統(tǒng)水容量的計(jì)算結(jié)果中,數(shù)值最大的即為空調(diào)系統(tǒng)對(duì)水容量的最小要求。

  系統(tǒng)的實(shí)際水容量為管道水容量與設(shè)備水容量之和,即M=Mg+Ms式中M-實(shí)際水容量,kg;

  Mg-為管道水容量,kg;

  Ms-為設(shè)備水容量,kg.管道水容量按下式計(jì)算:

  式中qi-某管徑水管每米長(zhǎng)的水容量,kg/m,可按下表選。

  Li-某管徑水管的長(zhǎng)度,m.

  常用水管單位長(zhǎng)度水容量如果M<G,則應(yīng)加大水管管徑并重新計(jì)算其水容量,直到滿足要求,或增加一個(gè)儲(chǔ)水箱。

  2、風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)出水管路用同程式設(shè)計(jì)為了使戶式中央空調(diào)系統(tǒng)內(nèi)多臺(tái)風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組的進(jìn)水量容易平衡和增加水系統(tǒng)的水容量,建議進(jìn)出管采用同程式設(shè)計(jì)。

  3、風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)出水管道保溫層厚度校核風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)出水管保溫通常采用A級(jí)不燃性玻璃棉管殼,其導(dǎo)熱系數(shù)為0.033W/m.K(平均溫度24℃),容量通常采用32kg/m3和48kg/ m3,管殼的厚度通常不小于30mm.其他保溫材料如橡塑管、PE管導(dǎo)熱系數(shù)與玻璃棉差不多,為了減少熱量損失,其厚度也不小于30mm,讀者可自行校核計(jì)算。

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