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数码中央空调系统的技术特点及应用推广 |
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作者：邵宗义 刘江 |
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摘要： 数码可变多联中央空调系统，是新一代模块化多联机系统，属空调先进技术，数码涡旋技术能让压缩机在10％至100％容量范围下运行，实现了整个范围内的无级调节，能耗低于变频压缩机的综合能源损耗，且无任何电磁干扰，该机组集约化程度高，又无需设置机房，不用水，其安装维护的简便性、灵活性使其更能满足空调市场的需求，是值得推广的技术，本文重点介绍该技术的特点和实际中的应用。
关键词： 数码空调 数码涡旋 脉冲调节 冷量衰减 电磁干扰
1 数码中央空调系统的技术特点
数码（可变多联）中央空调系统，是由采用了数码宽度脉冲调节控制技术的变容量涡旋压缩机的室外机与多台可单独控制的室内机组成,简称DVM，是新一代模块化多联机系统，属空调先进技术，其安装维护的简便性、灵活性使其更能满足空调市场的需求，该机组最大可配管长度为100米，高低差可达50米。由于该机组集约化程度高，又无需设置机房，为使用者节约了有效的空间，与水冷机组相比，又没有水系统，既节水又维护方便。新型数码中央空调系统可为办公室、公寓住宅、商场、酒店、医院、学校、工厂车间等场所以及机房、实验室等各种规模的建筑物，提供广泛而多样化的空调方式。
宽度脉冲调节式数码涡旋压缩机技术(PWM)，可根据负载自动调节制冷和制热容量，从而有效降低运行成本。该技术的精华在于压缩机本身具有“轴向柔性”的特点，当定涡旋盘向上移动时，压缩机无质流量通过，压缩机此时容量为零，不对制冷剂做功，即“卸载状态”；当定涡旋盘恢复原位啮合时，就是普通涡旋压缩机运行时的状态，制冷剂全部通过压缩机，压缩机对制冷剂做功，此时，压缩机容量为100％，被称为 “负载状态”。数码涡旋压缩机就是通过精密控制的PWM阀的动作和时间来实现的涡旋盘的微小移动（轴向移动0.6～1㎜），从而不断的变换定涡旋盘的升起和啮合，即改变“负载”和“卸载”的周期时间来实现变容量的调节，外部电磁阀根据系统容量的要求通过系统信号控制涡旋盘的“上升”和“复原”，使压缩机自动调节开启－关闭时间的比例，实现“0-1”输出，体现出数码功能，有效地降低运行成本。
数码涡旋压缩机从“负载状态”到“卸载状态”的变换损耗只有10％，低于变频压缩机的综合能源损耗，且数码涡旋技术能让压缩机在10％至100％容量范围下运行，实现了整个范围内的无级调节，使能量调节范围更广。除此之外，数码空调还具有如下特点：可以根据实际能量需要，灵活组合；整个组合系统采用集散控制,各个机组采用独立制冷系统,在不同季节和气温下可以自动调整负荷,保证运行在节能状态；数码涡旋空调提供的无级容量输出，保证了房间温度的控制精度在±0.5℃，可使使用者在最舒适的开启空调环境下工作。其它类型空调的房间温度的控制在2-3℃，与数码空调的使用环境舒适感相差极大。数码涡旋压缩机以单一速度运行，所以不会产生额外的噪音和振动，不会对周围环境造成不良影响。室内机噪音极低，远远低于国家对室内噪音标准；数码涡旋压缩机运行时，涡盘的负载卸载，均为一个简单的机械运动，不产生高次谐波，亦不会产生电磁干扰；数码涡旋不需要油分离器，或回油循环系统，利用气体流速让润滑油充分流向压缩机，不会因回油不良，而烧毁压缩机。
2 技术比较和分析图表
图1 PWM阀与负载的关系
 
图2 制冷、制热性能/效率比较
 
图3 制冷能力比较 图4 耗电量比较
运行费用的比较见表1，能耗比消耗见表2。运行费用比较 表1
区 分 | DVM | 水冷机 | VAV可变风量系统 | 能 耗 | 44.2kw×0.8 (Variable Compressor) | 43kw×1.0 | 52.5kw×1.0 | 月 耗 | 12906 kw | 15695 kw | 19162 kw | 半年耗（6个月） | 77436 kw | 94170 kw | 114972 kw | 1年耗 | 5575 | 6780 | 8277 | 3年耗 | 16726 | 20340 | 24833 | 5年耗 | 27877 | 33900 | 41389 | 比较结果 | 100% | 121%↑ | 148%↑ |
注：上述数据的测试条件如下：建筑面积750㎡，负荷在7740kw，冬、夏季各运行三个月。
能耗比计算 表2
控制区域 | 测试条件 | VAV | DVM | 负载率 | 性能w | 功率w | 能耗比 | 负载率 | 性能w | 功率w | 能耗比 | 25% | A | 25% | 7344 | 7138 | 1.134 (w/w) | Max | 5381 | 2593 | 1.944 (w/w) | Min | 3997 | 1977 | B | 8016 | 6313 | Max | 5510 | 2353 | Min | 4365 | 2073 | 50% | A | 50% | 11997 | 7353 | 1.794 | Max | 11222 | 4457 | 2.478 | Min | 7119 | 3238 | B | 13015 | 6486 | Max | 11597 | 4164 | Min | 8177 | 3118 | 75% | A | 75% | 15857 | 7504 | 2.298 | Max | 16692 | 6190 | 2.790 | Min | 11666 | 4630 | B | 16996 | 6626 | Max | 17329 | 5680 | Min | 12567 | 4216 | 100% | A | 100% | 17200 | 7630 | 2.492 | Max | 19836 | 7336 | 2.860 | Min | 15512 | 5897 | B | 19007 | 6802 | Max | 20786 | 6666 | Min | 15880 | 5152 |
注：上述数据的测试条件如下：负荷在77400kw。
A：DB26.7 / WB19.4℃ , DB35 / WB23.9℃； B：DB26.7 / WB19.4℃ , DB27.8 / WB18.3℃。
图5 （冷/暖）室外机系统原理图
3 数码空调的应用调研
在韩国，已有数百栋建筑，特别是高层建筑采用了这种空调方式，且市场发展看好。笔者曾到韩国参观考察该系列空调的使用情况，在汉城某22层公寓及写字楼，全部使用DVM空调系统，并配有全热交换器进行新风置换，其中，公寓的面积从180～400平方米不等，每套房配以6匹室外机组1～2台，放置在专为机组设计的半封闭阳台上，该阳台配有可开启的落地百叶窗，机组上配有专用导气管，使室外机冷凝空气的流向利于机组散热，不产生空气短路和乱流。阳台上部装有全热交换器，用风管与室内排风口连接，用于解决室内新风交换问题。空调室内机视房间的大小、高度和负荷情况，分别安装有多向气流的天花板嵌入式室内机和单向气流的天花板嵌入式室内机；房间高度低的，安装天花板悬吊式或壁挂式；有些场所安装柜式室内机，个别大空间还装有风管式室内机。在写字楼内，由于空间较大，大多装有大量的风管式室内机，按房间分布情况布置送回风口，该室内机组承担室内的主要空调负荷，并装设有高静压风管式室内机组，做为新风机组使用，该室内机只承担新风负荷。由于办公建筑负荷较大，为节约能源，还装有数台全热交换器，进行空气置换，保证室内空气环境满足卫生要求。
值得一提的是，众多采用DVM空调系统的建筑，尽管使用的DVM机组，均为可制冷、制热的热泵式机组，但在所见到的建筑中，全部配有低温热水地板采暖系统的水盘管，或配有发热电缆，供冬季采暖供热。很少有建筑只设有单独的一套空调系统。问及当地的工程技术人员其中的原因，或说不清，或说当地供热很便宜，或说有规定等等，结果不得而知。
在我国江南地区，空调主要被用在夏季制冷方面，且由于南方冬季室外空气温度相对较高，即使供热也不会出现低温运行问题，因此已有许多用户采用这种空调系统，其发展的前景也非常乐观。但在我国广大的北方地区就不同了，由于冬季室外气温较低，需要进行冬季供热，尽管从产品样本所标技术参数上看，该空调完全可以做到在零下15℃的条件下的正常启动供热，甚至在零下20℃以下也可以工作，只是这时应考虑效率下降的问题，但无论在韩国还是中国，实际上真正利用该空调系统进行冬季供暖的，还缺少广泛的应用实例。按厂方技术资料提供的数据显示，在低温启动时，该机组出力将有20%～25％的衰减，这样就需要增大机器功率配置，增加初投资，直接影响该空调方式的推广。
4 应用举例
以笔者所做实际工程设计为例，这是一栋位于北方城市的二层综合办公楼，仿古建筑，地下一层，地上一层，地上办公，地下一部分做为员工宿舍，另一部分做为办公用房。该建筑总面积为1400㎡，由于SARS的流行，甲方要求不管地上地下的房间内要有足够的新风换气量，所有房间均装有排风道和排风扇。该建筑的冬季采暖负荷为130kw,夏季空调负荷为138 kw，（均含有新风负荷）。由于该建筑的所在地区对环保要求较严，不能使用燃煤锅炉，且无天然气源，只能利用电能。原始设计方案为电锅炉采暖加空调系统,因无法提供锅炉房和空调机房位置而无法实行。后改为使用数码冷暖空调。在设计过程中，初期选用5台RVMH100GAMO室外机,理论制冷量为140kw,理论制热量为157 kw，室内机按50％～100％的室外机容量配备，共配备风管内藏式低静压室内机38台，用于房间空调；天花板嵌入式多向气流室内机2台，用于大堂；选择高静压风管式机组3台，吊顶安装，做为新风处理机组使用，为该建筑提供新风。在设备确认识时，制造商提出在制热工况下，当室外温度较低或热交换器上有积雪时，机器可能会结霜，并会定期自动除霜，在除霜过程中将停止供热，使机器制热性能下降，会产生25％～30％的能效损失，这样，实际产热量至多为118 kw，小于需热量。按样本建议，或增大机组容量，增加一台机组，这样就增大了初投资；或在风口末端加装电热辅助设备，这样的效果也不一定好。笔者考虑在整个采暖季，超低温的天气数不多，但天气越冷，所需热负荷就越大，二机组出力就越差，因此需备用一套既能够解决低温采暖问题，又能与平时使用相结合，且投资不大的设备，笔者采用了如下方法：在楼道等地方，敷设热电缆，按室内设计温度5℃计算其热负荷，只占整个热负荷的30％，热电缆可按长度或功率收费，投资也比较便宜，在生活间，设置屋顶电热膜和浴霸采暖灯，根据需要使用，这样做既增加辅助供热，弥补了机组出力衰减，减少了主机配置数量，也降低了初投资，使该技术更具有竞争力，为在北方推广DVM空调系统，做出一种尝试。图6、图7是所做建筑的空调平面布置图。 
图6 地下室空调布置平面图
图6 地下室空调布置平面图
(end)
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(3/1/2005) |
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