戶(hù)式中央空調水系統設計和施工問(wèn)題論文
一、問(wèn)題的提出
近年來(lái)，經(jīng)濟發(fā)達地區的城市，如北京、上海、廣州等城市居民住房條件有質(zhì)的提高，一戶(hù)住宅面積達100-200㎡的商品房需求量增長(cháng)很快，一棟面積300-500㎡的庭院別墅，也受到部分企業(yè)主和高薪階層的青睞。這個(gè)階層群體對熱環(huán)境的要求，從只追求單純控制室溫的適用性，發(fā)展到追求空氣品質(zhì)的舒適性�？照{運行時(shí)間也從每天2-3小時(shí)發(fā)展到9-10小時(shí)。此外，對于高檔商住樓和別墅一類(lèi)建筑，市政和房地產(chǎn)管理也不允許到處掛室外機，以避免對建筑質(zhì)量和建筑外觀(guān)的破壞。為此，戶(hù)式中央空調應運而生，并且受到一部分階層用戶(hù)的歡迎。
常用的戶(hù)式中央空調系統按其輸送介質(zhì)的不同，大致可分為3種：a)低速風(fēng)管系統；b)以風(fēng)冷式冷熱水機組為代表的水系統；c)以VRV系統為代表的制冷劑系統。其中，風(fēng)冷式冷熱水機組因初投資低、技術(shù)成熟、系統簡(jiǎn)單，成為使用較多的系統之一。
風(fēng)冷式冷熱水機組的室外主機即風(fēng)冷熱泵機組，其室內末端裝置一般為風(fēng)機盤(pán)管，室外主機產(chǎn)生的空調冷/熱水，通過(guò)水管系統至室內末端裝置，再由末端裝置消除室內的空調負荷，以維持室內較舒適的溫度。對于大中型集中空調系統，其室外主機配置數量大多在2臺以上，且單臺主機配置有2臺以上的壓縮機，部分空調負荷時(shí)，可以通過(guò)臺數控制來(lái)進(jìn)行調節。對于戶(hù)式中央空調系統，其室外主機數量絕大多數只有一臺，并且由于價(jià)格因素，主機一般配置定速壓縮機，只能通過(guò)開(kāi)、停壓縮機來(lái)調節供冷/熱負荷。
本文通過(guò)分析上海地區戶(hù)式中央空調設計和施工的實(shí)際情況，提出一些想法，希冀對如何提高住宅內空氣品質(zhì)的舒適性有所幫助。
二、戶(hù)式中央空調水系統影響舒適性的主要問(wèn)題
對于僅有一臺室外機的戶(hù)式中央空調系統，通常室內房間總計不會(huì )超過(guò)10間，空調系統水管路較短，并且管徑較小，系統水容量有限，當出現部分空調負荷時(shí)，壓縮機開(kāi)、停機頻繁，空調供水溫度波動(dòng)較大，從而產(chǎn)生水系統的熱穩定性問(wèn)題。
在進(jìn)行住宅空調設計時(shí)，一些設計人員尤其是非專(zhuān)業(yè)設計人員，不考慮朝向差異和房間的同時(shí)使用系數，而一律采用負荷指標估算法來(lái)計算空調負荷和選用空調設備，得到的結果往往偏大，造成的后果是使水系統熱穩定性更差。水系統熱穩定性差的系統，其空調房間內溫度容易產(chǎn)生較大的波動(dòng)，從而影響房間內的舒適性。由于小型集中空調系統相對比較簡(jiǎn)單，并且許多設計人員對住宅空調獨有的特點(diǎn)缺乏深入的了解，在進(jìn)行空調水系統設計時(shí)，往往照搬大中型集中空調水系統的設計經(jīng)驗，而忽視小型集中空調水系統的熱穩定性問(wèn)題。
所謂熱穩定性好壞問(wèn)題，是指在室內負荷變化和室外機開(kāi)停機影響下，送水溫度的波動(dòng)大小，送水溫度波動(dòng)小，熱穩定性便較好，反之，則差。
熱穩定性好，則室內溫度變化也小，使人感到舒適，如果由于送水溫度時(shí)高時(shí)低，則室內溫度也會(huì )相應波動(dòng)，舒適性便差。
三、設計和施工影響熱穩定性若干問(wèn)題
通常房地產(chǎn)開(kāi)發(fā)商對住宅中戶(hù)式中央空調系統的設計時(shí)成本考慮較多，因此管道的管徑和路徑便從小和短出發(fā)，這樣水系統內全部的水容量便較小。
其次在水系統設計上一般不會(huì )考慮用同程式布置管路，畢竟用異程式布置可節省約1/3的管道長(cháng)度，這也是影響水容量一個(gè)重要因素。
施工方面，為了節省成本，對水系統管道的保溫往往厚度有些不足，對防止管外壁結露無(wú)問(wèn)題，但熱損失仍較大，故會(huì )在停機后加劇水溫的波動(dòng)。
如果設計和施工中不去考慮系統中水容量的大小和保溫是否符合要求，則往往會(huì )在使用過(guò)程中出現室溫穩定性差的問(wèn)題。
四、控制室溫穩定性若干建議
1、最小水容量的確定
對于戶(hù)式中央空調系統來(lái)說(shuō)，要解決系統溫度波動(dòng)問(wèn)題，獲得良好的熱穩定度，首先應盡量準確地確定空調負荷，并選用裝機容量相匹配的主機；其次，系統的水容量越大，系統蓄冷量越大，則系統的熱穩定性越好，反之，系統的熱穩定性越差。因此，水系統設計時(shí)，應校核計算系統水容量是否滿(mǎn)足系統熱穩定性要求，當系統實(shí)際水容量不能滿(mǎn)足要求時(shí)，應加大系統主管管徑或增設一個(gè)儲水箱。當然，系統水容量也不是越大越好，水容量過(guò)大，其熱穩定性毫無(wú)置疑是良好的，但是，較長(cháng)時(shí)間停機后，再開(kāi)機時(shí)將會(huì )延長(cháng)空調預冷或預熱的時(shí)間。
綜合室內環(huán)境的舒適度、主機的使用壽命、空調系統造價(jià)和工程實(shí)施的可能性等因素，對戶(hù)式中央空調系統熱穩定性要求如下：
a）夏季運行時(shí)，主機停機10min時(shí)，要求供水溫度升高不小于5℃。
b）冬季運行時(shí)，主機除霜時(shí)間為3min時(shí)，要求系統供水溫度降低不小于3℃。
根據熱平衡方程和熱穩定性要求，可按下式分別計算冬、夏季空調系統對水容量的最小要求：
G=Qt/(cp△t)
式中：G-為系統的最小水容量，kg；
Q-末端設備的供冷或供熱量；kW；
t-熱穩定性時(shí)間要求，夏季取10×60s，冬季取3×60s；
cp-水的定壓比熱，4.187kj/(kg.℃)
△t-水的溫度波動(dòng)要求值，夏季t=5℃，冬季t=3℃。
冬、夏季系統水容量的計算結果中，數值最大的即為空調系統對水容量的最小要求。
系統的實(shí)際水容量為管道水容量與設備水容量之和，即
M=Mg+Ms
式中M-實(shí)際水容量，kg；
Mg-為管道水容量，kg；
Ms-為設備水容量，kg。
管道水容量按下式計算：
式中qi-某管徑水管每米長(cháng)的水容量，kg/m，可按下表選��；
Li-某管徑水管的長(cháng)度，m。
常用水管單位長(cháng)度水容量
如果M＜G，則應加大水管管徑并重新計算其水容量，直到滿(mǎn)足要求，或增加一個(gè)儲水箱。
2、風(fēng)機盤(pán)管進(jìn)出水管路用同程式設計
為了使戶(hù)式中央空調系統內多臺風(fēng)機盤(pán)管機組的進(jìn)水量容易平衡和增加水系統的水容量，建議進(jìn)出管采用同程式設計。
3、風(fēng)機盤(pán)管進(jìn)出水管道保溫層厚度校核
風(fēng)機盤(pán)管進(jìn)出水管保溫通常采用A級不燃性玻璃棉管殼，其導熱系數為0.033W/m.K（平均溫度24℃），容量通常采用32kg/m3和48kg/ m3，管殼的厚度通常不小于30mm。
其他保溫材料如橡塑管、PE管導熱系數與玻璃棉差不多，為了減少熱量損失，其厚度也不小于30mm，讀者可自行校核計算。
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