多聯機空調系統新風的節能設計研究

陳祖銘，舒力帆，李志明，陳宇軒

( 1.華南理工大學建筑設計研究院，廣州 510640；2.廣州市華德工業有限公司，廣州 510663；3.廣州大學，廣州 510006 )

多聯機空調系統新風的節能設計研究

陳祖銘1，舒力帆1，李志明2，陳宇軒3

( 1.華南理工大學建筑設計研究院，廣州 510640；2.廣州市華德工業有限公司，廣州 510663；3.廣州大學，廣州 510006 )

本文介紹幾種多聯機空調的新風系統及其適用場合，并用工程實例說明蒸發冷凝式新風機組的節能先進性。

多聯機空調；新風系統；蒸發冷凝式新風機組；節能

多聯機空調多為風冷式，運行效率較低，新風機組效率更低。在提倡低碳、環保節能的今天，為降低運行費用，其新風系統設計尤其重要，根據“民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范”第3.0.6條強制性條文規定：“設計最小新風量應符合表3.0.6-1～4的規定”，因此多聯機空調系統必須設計新風系統。

本文介紹幾種多聯機空調的新風系統及其適用場合，并用工程實例說明蒸發冷凝式新風機組的節能先進性。

1 多聯機空調系統新風設計常用幾種方法及其適用場合

(1)采用全熱交換新風機組

這是目前用得最多的方式，這在經濟發達、大氣環境質量好、地處北方供熱時間長的地區，用得很好。但在國內的城市，大氣環境質量差，尤其是在南方，夏季室外相對濕度經常高達95%以上，供冷時間很長，帶灰塵很臟很潮濕的室外空氣，很快堵塞新風機組的空氣過濾器及換熱芯，如裝在天花內，拆洗不便，很快因阻力過大，新、排風量減少，甚至風機電機被燒毀，無法滿足新風量要求。如果全熱交換新風機組，不結合國情進行優化，在國內，尤其在南方，這種新風系統方式，不是好的選擇。如采用全熱交換新風機組，應提高空氣過濾器效率，加裝壓差傳感器及報警裝置，安裝位置方便維修，由于全熱交換新風機組還存在交叉污染的問題，故不應用于醫院等建筑。

(2)多聯機空調新風機組

由多聯機空調機組生產廠家生產，國內有部分這種新風機組，可把新風處理到室內等焓線狀態，能滿足新風處理要求。但是，夏季機組全負荷大壓差運行時間長，機組壽命較短，造價比較高，可用于要求較高的場合。

(3)從室內機回風箱直接吸入或用送風機送入新風

新風量控制在室內機總風量的15%以內，可滿足室內溫濕度要求，這是較簡單可行的新風供給方式，這種方法適用于室內人員較少場所。

(4)采用空氣源熱泵冷水機組為新風系統的冷(熱)源

采用六～八排盤管柜式空氣處理機組作新風處理機組，這種方法新風的處理效果好，在規模較大、新風量較大、同時使用效率較高的場合，這種方式較好。但這種方式與中央空調系統相似，也存在設計、施工、自動控制(自控與設備分割)、運行管理比多聯機空調難度大、要求高等問題。

(5)蒸發式冷凝新風機組

林語堂先生曾瀟灑地將“真正的讀書藝術”視為“隨手拿起一本書，想讀時，便讀一下”，“一個人盡可以一手拿《離騷》，一手挽著愛人，同到河邊去讀”。

這種新型新風機組，把蒸發式冷凝制冷機組與新風處理機組合為一體或分體，運行過程可回收空調排風及冷凝水余冷，新回風不存在交差污染的問題，機組能效比較高，節能效果好，可裝在室內或室外，與多聯式空調系統配合，這是目前較好的新風機組，可用于任何多聯機空調場合。

2 蒸發冷凝式新風機組的技術經濟比較

以上幾種多聯機空調系統新風設計方法中，采用蒸發冷凝式新風機組是較好、較節能的方法。下面以工程設計實例，分析其節能和經濟性。

某工程為35層辦公建筑，每層建筑面積為1693平方米，共30層，按建設方要求采用風冷多聯機空調，每層設備裝機冷量為277kW(室外機組配置為：2×33.5kW+2×25kW+4×40kW)，新風機為6000m3/h。為降低運行費用，在新風系統采用效率很高的板管蒸發式冷凝全熱回收新風機組，本工程多聯機空調系統的室內機、室外機及新風機均按層布置，既方便使用又可避免管路太長而造成的能量損耗，其平面布置見圖1標準層空調平面圖。

圖1 標準層空調平面圖

板管蒸發式冷凝全熱回收新風機與普通的多聯機新風機其特點比較如下:

2.1 板管蒸發式冷凝全熱回收新風機組與多聯機新風機的特點比較

(1)板管蒸發式冷凝全熱回收新風機具有高能效比，標準工況下能效比EER達到5.2W/W以上，與傳統的多聯機新風機相比可實現節能40%以上；而采用傳統的多聯機新風機能效比EER約為3.2W/W。

(2)利用低溫低濕的室內排風(包括衛生間的排風)作為蒸發式冷凝器的冷卻空氣，既利用了室內排風的顯熱(溫度差)，同時也利用了室內排風的潛熱(濕度差)，冷凝效果大大優于直接采用室外空氣作為冷卻空氣，避免了因空氣的置換通風而造成的能量損失；與傳統的多聯機新風機相比新風負荷能耗節省50%左右；而采用傳統的多聯機新風機不能回收室內的低溫低濕的空氣，白白浪費這部分可回收的冷量。

(3)過渡季節利用全新風承擔室內負荷，僅運行送、排風實現自動換氣，而無需啟動壓縮機，同時也無需配置獨立的通風換氣系統，節能效果更加顯著；而采用傳統的多聯機新風機沒有該智能控制系統。

(4)將上一層空調室內機的冷凝水，直接引入新風機組冷卻系統中作為冷卻水，冷凝水溫度更低，回收了冷凝水的冷量，使得制冷效率更高，同時進一步節約了冷卻水的耗量。

每1000W冷負荷約可產生冷凝水大致為0.11g/s(0.4kg/h)，在濕負荷高的地區(如廣州)，

每1000W冷負荷可產生冷凝水大致為0.211g/s(0.77kg/h)。

例如1000RT的空調系統，每小時可節水1.4～2.7噸。冷凝水溫度約為17℃，則可回收冷量123～237kW，回收系統總冷量的3.5%～6.7%。

而采用傳統的多聯機新風機不能回收該部分冷

量。

2.2 初投資及運行費用的對比

全樓室內部分總設備裝機冷量為8310kW,新風機組每層一臺6000m3/h、余壓250Pa，共30臺。新風機采用多聯機空調新風機組或蒸發式冷凝新風機組，其初投資及運行費用的對比見表1、表2。

表1 運行費用的對比

板管蒸發式冷凝全熱回收新風機組(新方案)多聯機空調新風機組(方案二)風量6000m3/h6000m3/h主機數量30臺30臺主機規格WXLRZ60 新風量：6000m3/hQ冷=539kW，N冷=1037kW新風量：6000m3/hQ冷=559kW，N冷=1554kW功率合計30×1037=3111kW30×1554=4662kW系統能效比EER=539/1037=520EER=559/1554=360機組年耗電3111×10×210=653310kW4662×10×210=979020kW年耗費用653310kW×1元=6533萬元979020kW×1元=9790萬元年節約費用新方案比方案二節約：9790-6533=3257萬元(節能率：3327%)配電裝機容量新方案比方案二節省配電負荷：4662-3111=1551kW

表2 初投資及運行費用的對比

項目多聯機空調新風機組蒸發式冷凝新風機組空調設備初投資/萬元450300配電系統投資/萬元55923732回收冷凝水量/kg/h0639870回收排風能量/kW046200空調設備運行能效比(EER)/W/W520360W年運行費用/萬元97906533

(1)根據以上的對比，本工程采用蒸發式冷凝全熱回收新風空調機比傳統新風機年節省運行費用約32萬元，年運行費用可降低27%，增加的初投資可在2～3年內回收。

(2)本工程采用蒸發式冷凝全熱回收新風空調機組比傳統新風機配電裝機容量可減少160kW配電負荷，相當于減少變壓器、配電柜及電力增容費初投資約32萬元。

(3)空調系統按運行15年計算，總節省的電費約480萬元，加上可獲得的利益總金額為：480萬元+32萬元=512萬元。

此外，為了進一步檢驗蒸發冷凝式新風機組在實際工程中的應用效果，并將其與傳統的風冷式單元式空氣調節機、多聯式空調(熱泵)機組兩種方式的節能進行分析對比。廣州市華德工業有限公司委托中國建筑科學研究院空氣調節研究所，對廣東科學中心學術交流中心蒸發式冷凝空調系統能效進行綜合測試和評估，結果見表3。

表3 電機組實際運行工況的性能測試結果

序號測試項目實測結果1新風送風量(m3/h)37922新風送風溫度(℃)1593新風送風相對濕度(%)8644新風進風溫度(℃)2745新風進風相對濕度(%)5586排風量(m3/h)27247排風進口溫度(℃)2408排風進口相對濕度(%)6749排風出口溫度(℃)31910排風出口相對濕度(%)80111補水溫度(℃)27012補水量(kg/h)1813制冷量(kW)24914總輸入功率(kW)49615機組性能系數502

注：(1)以上參數為實際運行測試工況條件下的平均值；

(2)總輸入功率包括：壓縮機功率、冷卻水泵功率、排風機功率和送風機功率。其中冷卻水泵的平均輸入功率為0.4kW，排風機的平均輸入功率為0.25kW，送風機的平均輸入功率為0.8kW。

從表3可以看出，在沒有回收冷凝水的情況下，機組能效可以達到5.02，可見此類新風系統的節能性。

3 結論

(1)蒸發式冷凝技術同常規的風冷式單元式空氣調節機能效等級(EER)1級水平3.2相比，系統性能系數提高率為56.8%；同常規的多聯式空調(熱泵)機組能效等級(EER)1級水平3.60相比，系統性能系數提高率為39.4%；同時，蒸發式冷凝空調系統對負荷變化適應性強，是一種具有較高系統能效比的空調系統。

(2)根據以上工程實例分析，多聯機空調系統的新風設計，應根據不同場合，采用合理的新風系統形式。采用蒸發式冷凝全熱回收新風機組的多聯機空調，技術經濟效益最好，符合節能減排、低碳經濟原則。

(3)在高層建筑設計多聯機空調系統，分層設置多聯機空調系統的室內機、室外機及新風機，既方便使用，節約投資，又可避免管路太長而造成的能量損耗，較節能。以上幾種多聯機空調系統新風設計方法中，采用蒸發式冷凝新風機組是較好、較節能的新風系統。

[1] 陸耀慶.實用供熱空調設計手冊〔M〕.第二版.北京：中國建筑工業出版社，2008

[2] 多聯機空調系統工程技術規程〔M〕.北京：中國建筑工業出版社，2010

[3] 魏琪.熱質交換原理與設備〔M〕.重慶：重慶大學出版社，2007

[4] 住房和城鄉建設部工程質量安全監管司.全國民用建筑工程設計技術措施，暖通空調·動力〔M〕.北京：中國計劃出版社，2009

FreshAirEnergy-efficientDesignofMulti-lineAir-conditioningSystems

CHEN Zuming1,SHU Lifan1，LI Zhiming2，CHEN Yuxuan3

( 1.Architectural Design&Research Institution,South China university of Technology,Guangzhou 510640； 2.Guangzhou Hua de industrial Co.,Ltd.，Guangzhou 510663； 3.Guangzhou University，Guangzhou 510006,China )

This paper describes several new multi-line air-conditioned air system and its application of occasions,and project examples with evaporative condensing explains the advanced nature of the new energy-efficient air handling units.

Multi-line；Fresh air system；Evaporative condensing fresh air unit；Energy saving

2017-6-25

陳祖銘(1967-)，男，教授級高級工程師。主要從事暖通空調設計。E-mail:chenzm@scut.edu.cn

ISSN1005-9180(2017)04-035-05

TU831文獻標示碼B

10.3969/J.ISSN.1005-9180.2017.04.007