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摘要:本文笔者结合别墅实例,分析与对比了目前别墅项目六种空调系统方案,得出了地源热泵系统在技术和经济等方面具有明显的优势。具有重要的现实意义。
关键词:别墅项目;空调系统方案;冷热源;地源热泵
引言
随着现代社会的高速发展,人们对居住环境舒适度和能耗的要求越来越高。尤其是别墅作为一种高档住宅对其中央空调系统有着更高的标准,除了基本的舒适性要求以外,还要静音、美观、环保、节能。因此真正优异并适合高档别墅的空调方案应具备技术性能可靠、运行成本低廉、维护管理方便,并应兼具科技创新及绿色环保的概念。下面笔者以别墅工程为例,对别墅项目中空调系统的方案进行了分析与对比。
本项目处处地方常年雨水充沛、光照充足、气候温暖、四季分明、无霜期长,气候资源十分丰富。夏天温高雨多;冬季寒冷潮湿,春季冷暖变化大,多过程性天气;秋季凉爽,降温较迟。该项目整体建筑要求打造成传统中式风格,对外立面的要求非常高,设计中应尽量避免设备对外立面整体性的破坏。本次空调设计范围包括别墅内部中央空调冷热源及生活热水。笔者罗列了六种冷热源方案,分别是分体空调+燃气锅炉;VRV多联机+燃气锅炉;多功能VRV多联机;空气源热泵机组+燃气锅炉;水源热泵系统;地源热泵系统,并分别从初投资、运行费用、外机位置、全年综合运行效果等方面进行了分析比较。
为方便比较,选取该项目一栋380㎡的别墅为例,经负荷计算,该别墅夏季冷负荷为60.5Kw,冬季热负荷约为夏季冷负荷的80%,生活热水负荷约为1.5KW。
1.别墅项目空调系统方案对比
1.1分体式空调+燃气锅炉
分体空调在传统的小户型中使用较多,它的优点是安装灵活,控制简单,初投资费用节约。在本工程中采用分体空调+燃气锅炉系统,需要根据各个房型选用不同的机型,每个房间独立一套夏季制冷,选用德国威能燃气两用炉VUWCN362/3-5-H(供热36KW)供给地暖系统和热水系统,主机尺寸长*宽*高为700*250*500(单台),主机安装在室外机不占用室内空间,锅炉需占用1-2㎡。安装费用为10万左右,全年运行费用为36438元/年①。
主要存在的问题:室内机无法与室内装修结合,影响室内观感;受到室外气温影响,当室外气温过高(低)时,设备制冷(制热)效果降低;室外机隔板需与建筑外立面结合,因需多台室外机,所以本方案会对建筑外立面产生较大影响。
1.2VRV多联机+燃气锅炉
近年来VRV空调系统越来越多的使用在家用中央空调中,故本次也作为备选方案考虑。
VRV多联机+燃气锅炉系统方案选大金室外机RUXYQ22AB(制冷量61.5KW电功率21KW)一套夏季制冷,博世燃气两用炉JLG32-28S(供热32KW)供给地暖系统和热水系统,主机尺寸长*宽*高为1240*765*1657,主机安装在室外,不占用室内空间,占地约5-7㎡。安装费用为20万左右,全年运行费用为33954元/年。
主要存在的问题:室外机需配同品牌室内机,若交付时只送室外机,业主无法自由选择室内机品牌;受到室外气温影响,当室外气温过高(低)时,设备制冷(制热)效果降低;室外机必须放置于室外,需与建筑外立面结合考虑;室外机噪音较大,使用中会对住户生活品质造成影响。
1.3多功能VRV多联机
多功能VRV是一款新的产品,集中央空调、地板采暖、生活热水于一体的系统,它克服了传统VRV系统无法提供生活热水,需搭配锅炉的弊病。在本工程中多功能VRV多联机选用大金多功能空调室外机NRZQB280Y1/NRZQB335Y1(制冷量28/33.5KW电功率9/11KW)各一套,加4台冷媒水热交换器NHB16V2C(电功率210W,电辅助3KW)和二只水箱NKTA300AC,主机尺寸为长*宽*高850*860*1140+850*860*1140,主机安装在室外,不占用室内空间,占地约5-7㎡,安装费用23万左右,全年运行费用为43395元/年。
主要存在问题:室外机需配同品牌室内机,若交付时只送室外机,业主无法自由选择室内机品牌;冬天需电辅助加热,用电量最高,运行费用最高,设计时需核算,可能涉及电力增容,增加增容费;可选品牌很少,只有大金、日立等少数品牌有,且价格较高,市场不成熟;受到室外气温影响,当室外气温过高(低)时,设备制冷(制热)效果降低;冬天室外机运行一段时间需停机化霜,对室内制热效果有影响;室外机必须放置于室外,需与建筑外立面结合考虑;室外机噪音较大,使用中会对住户生活品质造成影响。而且在节能和舒适性上的表现也不尽如人意。
1.4空气源热泵机组+燃气锅炉
空气源热泵作为空调冷热源,燃气锅炉提供生活热水。空气源热泵机组选用约克风冷热泵模块机YCAE61RMC-B(制冷量65KW,电功率19.4KW)一台,水泵一台夏季制冷,博世燃气两用炉JLG32-28S(供热32KW)供给地暖系统和热水系统,安装在室外,不占用室内空间,占地约5~7㎡,主机尺寸长*宽*高为2000*1000*2100,安装费用为18万左右,全年运行费用为33678元/年。
主要存在问题:受到室外气温影响,当室外气温过高(低)时,设备制冷(制热)效果降低;室内管路为水管,焊接不好容易漏水;室外机必须放置于室外,需与建筑外立面结合考虑;室外机噪音较大,使用中会对住户生活品质造成影响。
1.5水源热泵系统
本项目地理位置有丰富的水源,故亦可采用水源热泵系统。选用克莱门特地源热泵机组HRHNDHW0091(28.6KW制冷量电功率8KW)二台,水泵二台(二用)机组自带热回收热水系统(供热32KW),夏季能同时制冷和产生热水,冬季能同时供给地暖系统和热水系统,主机尺寸长*宽*高为950*950*750,安装费用为24万左右,全年运行费用为28212元/年。
主要存在问题:本地块湖水平均深度约2m,水温受日射影响较明显,水温浮动较大,影响水源热泵性能稳定;浅水中藻类及螺蛳等水生物过多,会经常堵塞水井入水口,需专人定期清理;方案需由政府部门论证,通过难度较大。
1.6地源热泵系统
地源热泵系统是一种以土壤作为低温热源的热泵。它利用水或一些特定的防冻液作为中间介质,通过地埋换热器,在夏季把地下中的冷最“吸取”出来,供制冷用,冬季把地下中的热量“吸取”出来,供采暖用。由于地下土壤温度变化很小,并且有一定的蓄热作用,换热器不需要除霜。我们知道地温年变化相对于气温有一定的延迟与衰减,当室外温度较低时,热源要供需给较多的热量,而土壤此时相对于气温尚有较高的温度,而当2~3月份时,虽然土壤温度降到了最低,但此时需要的供热最也比最冷月要少,因而以土壤作为冷(热)源既有利于夏季空调运行时向地下放热,也有利于冬季供暖运行时从地下吸热。
在本工程选用克莱门特地源热泵机组HRHNDHW0091(28.6KW制冷量电功率8KW)二台,水泵二台(二用)机组自带热回收热水系统(供热32KW),夏季能同时制冷和产生热水,冬季能同时供给地暖系统和热水系统,主机尺寸长*宽*高为950*950*750,安装费用为22万左右,全年运行费用为28212元/年。
存在问题:水管焊接不好会造成漏水,尤其是接地源侧水管,由于将来在地埋管上面浇筑地库大底板,水管漏水将无法维修只能关闭,施工中会预留10%管井作为备用;钻井施工会与土建施工交叉作业,需占用一定时间工期(约1周);室内管路为水管,焊接不好容易漏水。
2.别墅空调系统方案的确定
考虑到该项目为纯中式住宅,建筑外立面非常重要,如主机放置在室外,势必会对其造成影响,且各方案初投资相差不大,地源热泵运行费用最低,所以推荐使用地源热泵系统。此方案需注意厂家应提早介入,配合土建开挖施工,且在施工过程中需对质量严格控制,避免后续问题。
3.结束语
我们知道,地球表面的水和土、岩石是一个巨大的太阳能集热器,它几乎是无限的,属可再生的能源。地源热泵利用的就是地下浅层地热资源。因此地源热泵中央空调是一种先进、高效、节能、环保的空调系统,是对可再生的地热能资源的一种运用。面对当前日益严重的环境问题和能源紧缺危机,合理高效的利用地热资源是解决环境和能源问题的有效途径。
参考文献:
[1]空调冷热源方案优选系统的研发,绿色建筑与低碳城市.姜宏,2009(04)
[2]全国民用建筑工程设计技术措施.暖通空调动力,2009
[3]地源热泵技术与建筑邂应用.赵军,戴传山主编,2007
注释:
①运行费用计算:电费按0.617元/度计,夏季运行时间按120天计,冬季运行时间按90天计,燃气按2.5元/m计,余同。