四川某工程多联机新风处理方案的应用

1 引言
随着人们对室内外空气环境要求的不断提高，空调的使用量迅速增加，多联机空调采用变流量以适应空调负荷变化，在制冷空调领域受到了广泛应用。因多联机可以通过变频等手段调节压缩机输气量，并能控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件，以保证室内环境的舒适性，使空调系统稳定工作在最佳工作状态，而且超长冷媒管设计、多元化内机形式、高可靠的设备、简洁的系统设计、人性化的系统控制以及较少的设备投资，使多联机在办公建筑、商业建筑以及建筑改造的应用中具有很大优势。
在建筑的空调设计中，提供满足人员所需的新风量，对于提供良好的室内空气品质，保证室内人员的舒适感和身体健康有着直接意义。使用新风既能提高室内空气品质，又能满足人员和设备等对新鲜空气的需求。
多联机不能直接提供新风量，新风的供应需要单独考虑。本文结合工程实例：四川某工程的理化实验楼的空调设计方案，即采用多联机系统时新风的解决方案。
2 工程概况
该工程的理化实验楼，共三层，以实验室和办公用房为主，一层为更衣室、沐浴间、洗衣房等准备房间，二层为办公室、资料室、实验室等功能房间，三层主要为实验室。项目设计范围包括办公用房和实验室的空调设计。
室外设计参数如下：
大气压力：冬季98.31kPa，夏季96.54kPa。
通风：夏季通风室外计算温度30.2℃，冬季通风室外计算温度4.9℃。
空调：夏季空调室外计算干球温度33.8℃，夏季空调室外计算湿球温度27.4℃；冬季空调室外计算温度3.1℃，冬季室外计算相对湿度89%。
平均风速：夏季室外平均风速1.0m/s；冬季室外平均风速0.5m/s。
室内设计参数如下：
夏季室内设计温度为26±2℃，相对湿度为45～75%；冬季室内设计温度为18±2℃，相对湿度为45～75%。
3 多联机新风供应方案
多联机新风的供应主要有三种方式：
⑴不采用任何设备。这种方式不专门设有组织新风系统，而仅靠门窗缝隙渗透，甚至只开窗引入新风的做法，在实际工程中采用较多。由于建筑物的风压、热压作用，不同朝向、不同楼层的房间其渗入室内的空气量是不同的，有些房间甚至打开外窗都不能有效引进新风，所引入的新风无论是洁净度，还是人员所必须的新风量都无法保证。因而这种方式不能有效提供新风量。
⑵通过选用室内机专用换新风组件。这种方式是采用室内机自吸的方式将新风送入室内。新风一般直接取自室外，不经过温湿度处理，由室内机承担新风负荷，特别是在高湿度地区，室内机除湿负荷增大, 室内湿度较难控制，影响空调效果。此种新风处理方式仅限于新风管较短，易于获得室外新风的房间内的室内机。
⑶采用专门的新风处理装置。就是使用专门用来处理新风的机组，一种是显热加收式或全热回收式新风换气机；另一种仍然是冷媒直接蒸发式制冷或制热，具有一定的机外余压，可以根据室外空气温度或室内外温差，通过设在冷媒供液管路上的电子膨胀阀自动控制供液量，通过变频控制达到设定的送风参数，即风管送风式空调机组（风管机）。
该工程采取第三种方案，采用专门的新风处理装置，然而本工程功能房间较多，层高较低，且房间布置有机械排风风管，所以热回收式新风换气机风管较多，布置较复杂，不宜采用，因此，该工程采用全新风风管机提供新风，采用直接膨胀制冷法，通过变频控制为基础，加热和冷却处理接近室温的室外空气。由于大部分房间为实验室和办公室，即有温湿度要求，又有换气次数要求，所以采用多联机加风管机系统，一是采用多联机，对于有室内温度要求的空调房间均设置一台多联机室内机，主要负责室内负荷和围护负荷；二是采用全新风风管机处理室外新风然后送至室内，主要负责新风负荷，办公室直接靠门窗缝隙排风，实验室类房间为了避免室内污染物泄露，采用离心风机进行机械排风，以实现房间的换气要求。室外机均设于该建筑屋面上。所采用的全新风风管机性能参数见表1。
表1 VRV系统全新风工况风管机性能参数表
型号制冷量（kW）制热量（kW）制冷输入功率（kW）制热输入功率（kW）风量（m3/h）机外静压（Pa）
FGX(R)20/B 25 22 6.5 5.5 2200 100
FGX(R)25/B 28 27 8.5 6.5 2800 100
FGX(R)30/B 33 32 10.0 7.0 3500 100
FGX(R)36/B 38 37 12.0 9.5 4200 120
注：输入功率指整机输入功率；
额定制冷量是在室内干球35℃，湿球24℃的条件下测定；
额定制热量是在室外干球7℃，湿球6℃的条件下测定。
由表1可知，该全新风风管机制冷(热)量较大，制冷效率可达到3.8，制热效率可达到4.6，但机外静压偏小，由于该建筑长约108米，宽约15米，每层分两个全新风风管机系统进行送风，由于每个系统所负责的房间较多，风管机设备所配的标准的压头难以满足要求，所以每个系统都配一个轴流风机与风管机串接以增加系统压头。

图1为某个系统风管机和轴流风机组合送风平面图。风管机选用FGX(R)30/B，风量为3500m3/h，机外静压100Pa，室内机风机性能见图2；轴流风机型号为T40.NO.3，风量为3931m3/h，风压266Pa，转速2900r/min，风机性能见图3。轴流风机和全新风风管机在控制上为同时启停。

风管机和轴流风机串联，风量相同时，压力相加，可得出总的动力设备性能曲线，如图4中P-Qst曲线所示。该风管机空调系统所需求的运行总风量为3200m3/h，即为额定运行风量，而在该运行风量下的系统最不利环路阻力为管网阻力，经计算，风管沿程阻力和局部阻力总和为266Pa，即所需求的系统运行状态点应为图4中B点（P1曲线即为额定运行状态下的管网特性曲线），而风管机和轴流风机串联后，系统的实际运行状态点为A点，风量为3822 m3/h，阻力为266Pa，可以看出如果不加调节，此时的风量超出系统所需求的风量，房间所得到的风量偏大，由管网特性曲线（式1）可知，应增大K值，可通过调小总风管上的手动对开多叶调节阀开度，增大管网阻力，使管网特性曲线由P1变为P2，从而可以达到所需要的C点风量，而C点处风量为风机运行额定风量，比风机额定风量值小，由图4中Q-N曲线可知，风机风量小时，风机运行效率会偏高，所以对风机有利。
P=KQ2 （1）
式中：P—全压（Pa）；Q—流量（m3/h）； K—管网特性系数。

图4 串联风机与管网特性曲线图
4 结论
多联机系统和全新风风管机系统的组合使用，既能有效控制室内温度，又能满足室内所需要的新风量，由于是分开的独立控制，所以控制上比较方便，在过渡季节，空调房间负荷变小，只开全新风风管机即能满足要求，由于多联机和风管机又均采用直接膨胀制冷法，通过冷媒供液管路上的电子膨胀阀自动控制供液量，通过变频控制达到设定的送风参数，这样方便、灵活、舒适、不需要设集中的空调机房。
采用全新风风管机提供新风量，具有以下优点：⑴具有较大的制冷量（制热量），可以有效的处理室外新风，以达到所需要的室内设计状态，以保证室内良好的空气品质和舒适性；⑵风管机比新风换气机的风管设计简单，机外余压要高，可以实现为较大房间提供新风。⑶风管机的安装和控制灵活，比传统的集中式空调系统要节省空间和节能。因此，多联机和全新风工况风管机组合使用具有很大的应用空间。
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