某服务中心VRV空调系统的设计分析

李倩茹，方 伟，孙 刚

(上海电力学院能源与机械工程学院，上海 200090)

VRV(Variable Refrigerant Volume)是一种变制冷剂流量多联系统，最早由日本大金公司于1982年开发，经过多年的技术改善和革新，已在世界各地得到了广泛的关注和应用.［1］

与传统的中央空调水系统相比，VRV空调系统有以下几个优势:一是系统较小，可以满足业主建筑出租或出售后物业独立管理的要求;二是可以满足业主对耗电量等能耗的严格计量的要求;三是系统布置灵活、适用性好，对于体积较大的建筑可以实现局部区域的独立控制，运行费用比中央空调水系统低;四是对于很多古建筑的修复或既有建筑的改造，VRV空调系统不需要设置大的空调机房，可以根据建筑条件进行灵活布置，从而可以较大程度地满足建筑设计效果的需求;五是能够满足建筑的用途多样化、时间差异化、管理便利化等要求.此外，VRV空调采用410A制冷剂，对臭氧层的破坏度为零，优势独特.［2］

1 建筑概况

该服务中心为某文体中心运动场地二期工程中的一个建筑单体，建筑面积为661.16 m2，主要设有茶饮室、服务室、更衣室、淋浴室、卫生间、器材库和办公室等.服务中心设计了中央空调系统和机械通风系统.空调系统采用VRV中央空调，新风系统采用全热交换式机械通风系统.

1.1 设计参数

1.1.1 室外设计参数

冬季室外平均风速为2.8 m/s，夏季室外平均风速为2.7 m/s.冬季通风室外设计干球温度为-0.7℃，夏季通风室外设计干球温度为29.7℃;冬季空调室外设计干球温度为-6.8℃，夏季空调室外设计干球温度为33.3℃.冬季空调室外设计相对湿度为62%.夏季空调室外设计湿球温度为27.2℃，冬季采暖室外设计干球温度为-4.7℃.最大冻土深度为40.0 cm.

1.1.2 室内设计参数

根据节能设计规范和业主要求，室内设计参数选取值如表1所示.

表1 室内设计参数

1.1.3 围护热工设计参数

围护热工设计参数如表2所示.

表2 围护热工设计参数

1.2 负荷计算

外墙和屋面传热冷负荷为:

式中:F——计算面积，m2;

τ——计算时刻，点钟;

τ-ξ——温度波的作用时刻，即温度波作用于外墙或屋面外侧的时刻，点钟;

Δtτ-ξ——作用时刻下，通过外墙或屋面的冷负荷计算温差，简称负荷温差，℃;

K——传热系数，双层窗可取2.9，单层窗可取 5.8，W/(m2·℃).外窗的温差传热冷负荷为:

在两位教师的教学中，教师分别对学生的回答给予了及时且具体的评价，这些评价激发了学生继续学习的兴趣，也促进了学生对概念的更深一层的认识与掌握。在《角的初步认识》这一课中，角是什么样子的这一概念是教学的重点，也是学生要达到的目标之一。在A教师和B教师的教学中，学生都能通过学习达到这一目标，但是在以抛锚式教学为主的教学效果有效性上来看，教师A对学生自主学习和协作学习这两环节重视不够，教师B更加关注这两个环节的设计，因此教师A的设计相比较于教师B的设计来说，教师A的设计并没有很好的达到教学过程的有效性，教师B的设计更好地体现了教学过程的有效性。

式中:Δtτ——计算时刻下的负荷温差，℃;内围护结构的传热冷负荷为:

式中:Q——稳态冷负荷，W;

twp——夏季空气调节室外计算日平均温度，℃;

tn——夏季空气调节室内计算温度，℃;

Δtls——邻室温升，可根据邻室散热强度取值，℃.

人体冷负荷为:

式中:φ——群体系数;

n——计算时刻空调房间内的总人数;

Xτ-T——单位时间内人体显热散热量的冷负荷系数.

渗透空气显热冷负荷为:

式中:n1——每小时换气次数;

V1——房间的容积，m3;

pw——夏季空调室外干球温度下的空气密度，kg/m3.

由室内外设计参数、围护结构设计参数和计算公式计算可得:服务中心计算空调冷负荷为177 kW，夏季时总冷指标为403 W/m;空调热负荷为175 kW，冬季时总热指标为399 W/m.选择44HP的室外机和11台室内机，设置1台3 200 m3/h全热交换式换热机.

2 中央空调系统

2.1 空调系统设置

服务中心采用变冷媒流量中央空调系统.该系统运行方便灵活，便于管理，有利于降低空调运行费用.该空调系统的室外机设置在室外机平台处.

该平台设有大面积的百叶，上方百叶排风，下方百叶进风.平台上设置足够面积的通风百叶，使百叶的倾角不大于20°，开口率不小于80%，这样可以有效避免进风与排风短路.

室外机采用商用44HP机组，根据空调房的建筑结构、室内的装潢布置等条件，并考虑良好的气流分布，室内机选用天花板嵌入式(四向气流和双向气流)室内机，该机型为中间回风(四外侧或两外侧)送风的形式，比较有利于装潢的统一.此外，系统具有较成熟的控制方式，使每个房间之间相互影响较小，室外机可根据室内负荷变化的要求，采用变频方式大幅度调节主机的出力，可以实现对每个房间空调要求的精确控制，进而实现根据使用要求最大限度地调节冷量、节约能源的目的.11台室内机都暗装于各房间吊顶内，各台室内末端机组均设有温控装置，以调节机组的运行.［3］

考虑到项目位于偏冷地区，以及服务中心工艺要求其室内温度较高，冬季需要设置电加热器.空调冷媒管设计图如图1所示.

图1 服务中心空调冷媒管平面示意

2.2 通风系统设置

服务中心每个房间的新风通过设置在吊顶内的全热热交换器送入室内，利用排风余热对新风进行处理，可以达到节约能源、提高舒适性的目的.全热交换器的新风和排风的外墙防水百叶设置在外墙上的间距为大于等于10 m的位置，以免新风和排风交叉而降低新风质量.在换热机组两侧的新风和排风总管上均设有消声器.此外，每个房间的气流组织均采用顶送(侧送)顶回的方式，新风、排风全热交换机组向各个房间补入新风，由顶送(或侧送)风口、回风口构成完整的室内空间气流组织.［4］

为改善室内空气品质，排风系统的排风量根据新风量来计算，并使室内保持适当正压.卫生间、淋浴间、热水机房、配电间均设排风系统，由排风扇排至室外.同时均采用自然补风.详细参数如表3所示.通风系统平面图如图2所示.

表3 4种房间的换气次数 次·h-1

图2 服务中心空调通风平面示意

3 结论

(1)本项目的冷媒管采用PVC32，为了保证冷凝水管排水顺畅，冷凝水管需要沿冷凝水水流方向有一定的坡度(一般不小于0.01)，但坡度大小会受到吊顶高度的限制，因此本项目综合考虑选择了0.02的坡度值;另外冷媒管立管的位置单独选在VRV室外机平台处，区别于一般设计选在卫生间及浴室的地漏处，完全避免了卫生间和浴室的异味沿冷媒管反向流窜到各个房间、从而影响室内空气质量的缺陷.

(2)该建筑主体为圆形，但整体属于不规则图形建筑，另外屋顶上设有7个圆形天窗，风管设计要在躲避天窗和减少风管弯头的同时，还要保证房间顶部整齐美观，因此风管设计难度较大.由于建筑为服务机构，属公共场所，本项目采用风口与天窗相结合的设计，风口设置在天窗侧部，可以巧妙地隐藏风口，在保证屋顶整齐美观的同时，还可以得到足量的新风，但是这样设计的风口需要配合天窗结构做成圆弧型，需要与建筑相互配合.(3)与传统中央空调水系统相比，采用VRV

空调系统便于建筑的出租和售后管理，而且对大型建筑，可以实现局部区域的独立控制，大大减少了运行费用，因此现阶段在项目设计中应用较广泛.

［1］ 王文涌.浅谈VRV空调系统原理及应用［J］.山西建筑，2008，34(27):216-217.

［2］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ 174—2010多联机空调系统工程技术规程［S］.北京:中国建筑工业出版社，2010.

［3］ 张香兰，杨德山，张新世，等.VRV中央空调系统的应用［J］.内蒙古石油化工，2008(22):28-29.

［4］ 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50736—2012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范［S］.北京:中国建筑工业出版社，2012.