水冷多联式地源热泵中央空调的应用

水冷多联式地源热泵中央空调的应用

作者：郑柳君

来源：《硅谷》2012年第07期

摘 要： 现今中央空调系统已日趋成熟，在将环境保护、舒适健康放在第一位的时代，如何整合现今的中央空调系统，将更节能更舒适的中央空调系统运用到实际中来是当务之急。 关键词： 中央空调；水冷多联；地源热泵；地埋管；花园别墅

中图分类号：TU831 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0410138－02 在二十一世纪的今天，目前市场上的中央空调系统已经多元化发展。随着国家政府的节能减排的原则，空调系统也已向舒适、环保、健康、灵活方向发展。多联机是目前中央空调市场最重要的冷媒机组，市场上的多联机都采用了风冷冷却，限制了能效的提升，而且舒适性也稍微欠差了些，而多联机的最大优点是：

设计自由度高，安装和计费方便。而另一种相对舒适的水冷机组系统，因为需要机房而被很多项目拒之门外。

近期，国内推出首个水冷热泵多联中央空调系统，最高能把能效比提升到5.9，实现行业新突破。本新系统一出，则采用范围大大增大了。随着目前地源热泵系统的成熟，将地源最大限度的利用起来。目前别墅最适合采用地源式水冷多联系统。一般别墅都有户外花园，采用地源热泵可以利用花园的地底空间埋管。 1 此种空调形式主要特点 1.1 灵活自由的室内机组成

室内机最大总容量可达主机容量的125%。主机容量不同，可连接的室内机台数不同。按各个房间的用途和装修特点，可以选用不同型式、不同容量的室内机，使室内装修协调美观；可以连接的有天花板嵌入式、挂壁机、暗装风机盘管式等配套末端。 1.2 高精度智能化控制

1）机组通过对每台室内机电子膨胀阀的不断调节来控制室内机的制冷/制热量，可使室内温度精确的维持在设置温度附近，温度波动在+0.5℃之间。

2）系统采用先进的高灵敏度温度网络控制系统结合智能化温度控制技术，使系统能够感应室内冷热负荷的变化而及时精准的控温，使室内温度分布均匀并避免了室内温度的大幅波动。

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3）强劲的制冷/制热功能、直接蒸发制冷以及智能化温度控制，使系统能够快速制冷/制热，室内温度能迅速达到设置温度。 1.3 高可靠性

1）采用全套优质制冷配件。所有部件均经科学设计、精密加工，整个系统经长期严格测试，机组运行可靠、持久耐用。

2）主控系统采用先进的微电脑控制系统，对机组实行全方位控制，安全保护功能齐全，具有强大的故障自诊断功能，无需专人维护，维修保养工作更轻松。 1.4 运行费用节省

冬季地下水与土壤浅层温度为16～18℃，大容量地表水体温度为6～14℃，比环境空气温度高，所以热泵供热循环的蒸发温度提高，压缩机能效比系数提高。夏季地下水与土壤温度为18～20℃，大容量地表水体温度为22～26℃，其温度均比环境空气温度低，冷凝压力降低，压差小效率提高，可以节约用户40～50% 的空调运行费用。 1.5 寿命长

地下土壤浅层温度一年四季相对稳定，热泵承受的动荷载小，磨损轻，使运行更稳定可靠，热泵寿命可长达20年，而地埋PE管在地下可使用50年左右，保证了系统的高效性和经济性。

1.6 环境效益显著

水源热泵与空气源热泵相比，没有室外机那种热气流污染又破坏建筑物外观形象。与溴化锂直燃机及煤锅炉相比没有燃烧后二氧化硫及温室气体的排放，（是造成大面积酸雨的主要原因）没有为燃料的存储所的引发火灾及爆炸而担忧。更没有废弃物，不需要堆放燃料废物的场地。地源热泵是以水作为传热介质与大地土壤进行热交换，不需要消耗地下水资源，不会对地下水质产生污染。土壤只是作为载冷载热的媒介。 1.7 一机多用功能

水源热泵系统可供暖气、冷气实现舒适空调，可取代常规的锅炉加空调的两套装置。在热源条件充分情况下带热回收的热泵机组还可提供生活热水，达到经济实惠，安全可靠，一机多用。

这些优点都很符合别墅的需求。主机设备可以选用带热回收型式的，夏季可以满足部分热水需求，如此只需再添加稍小一台的热水设备即可满足整个家庭的空调及采暖需求。

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2 案例分析，以杭州城西某户型别墅为例 2.1 设计配置

室内总共三层，需要配空调的房间共有15间，储藏间，中西厨房各一间，餐厅，客厅，影视间，9间卧室，总空调使用面积约为553.5m2，根据围护结构、人体散热、照明等综合经验考虑总配置室内冷负荷118KW，一般家庭平时同时使用率基本在70%范围之内。所以主机考虑采用82KW的水冷机模块可以了。

室内部分设计安装就跟普通的VRV系统一模一样，管道就只有铜管及凝结水管，安装空间需求很小，室内机可以配置带冷凝水提升泵，如此一来，凝结水管的斜坡度设计上可以相对小很多，不用担心水管安装影响吊顶高度，让室内空间更大。

室外主机采用水冷式带热回收热泵，输入功率约为20KW，单制热水设备输入功率约为1.6KW。夏季所需的换热量Q冷=空调所需冷量+空调设备消耗的功率=82+20=102KW。（夏季生活热水靠空调设备制冷时回收的热量进行制热水）。冬季所需的换热量Q热=空调所需热量+热水设备热量-空调设备消耗的功率-热水设备消耗的功率=82+6.4-20-1.6=66.8KW。Q冷＞Q热，所以地埋管打孔米数以Q冷为准。根据测算经验值，土壤、岩石的换热量为60W/m（孔深），所以计算得打孔米数为L=102/60*1000

=1700米，埋管有四种：立埋管、横埋管、螺旋埋管、水池盘管。垂直埋管方式适用于地表面积受限的场合，与水平敷设相比，所需的管材较少，同时由于地表4米以下为恒温层，即该处的土壤温度不再随季节的变化而变化，通常保持在一个恒定的温度值，大约为当地的年平均温度。因此垂直埋管方式可以使导热或吸热效率不受季节的变化而发生改变。且本工程项目地貌平坦、地质上属沉积平原，地下数十米没有岩层，三四十米深度也就是风化岩，所以非常适合采用竖直埋管方式，所以建议地埋管全部采用竖直埋管，设计深度为80米。则计算得孔数N=1700/80=21.25≈21个。打孔直接为Φ110，埋管为单U管（PE管）。

且根据经验，立管与立管之间间隔五米，热量相互之间传递已经基本没有影响。所以21个钻孔占地面积约为三百平方米左右，基本整幢别墅及花园区域能满足要求。地底下竖埋管在长时间土壤内会受到挤压，为怕埋管变形扭曲，则在打孔埋管时，在孔内进行灌浆，主要为水泥细沙等，使管井内管子能很好的固定牢，保证管子的寿命。 2.2 工程造价

设备部分约15万元，室内安装造价5万元，室外打孔及地埋造价约18万元，工程总造价38万元。

若是风冷热泵系统总造价约为32万元，VRV系统约总造价为35万元。相对来说，水冷热泵地埋系统初投资成本稍高。

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2.3 运行费用

夏季运行时间：每天10h*30天*5个月=1500h 冬季运行时间：每天10h*30天*4个月=1200h 同时使用率：0.6 2.4 综上所述

风冷热泵系统：室外安装方便，但室内安装复杂，占空间，冬季受室外温度影响大，衰减较大，制热效果稍差；VRV系统：安装方便；冬季受室外温度影响大，衰减较大，制热效果稍差；水冷多联地埋热泵系统：舒适、健康、运行费用低，夏季制冷冬季制热都不受室外温度影响。年运行费用水冷多联地埋热泵系统可以节省40%～60%。 3 总结