风冷热泵型空调系统设计

风冷热泵型空调系统设计
发布时间：2021-09-09T08:16:54.736Z 来源：《基层建设》2021年第17期作者：兰龙江
[导读] 摘要：随着社会经济的发展，人们对居住环境的要求越来越高。

哈尔滨工业大学建筑设计研究院黑龙江哈尔滨 150090
摘要：随着社会经济的发展，人们对居住环境的要求越来越高。

在对建筑结构进行空调方案设计过程中，不仅要满足空调设计的合理性和经济型，而且还要满足建筑物内居民的舒适度要求。

在此背景下，风冷热泵空调系统不仅具有较低的运行成本，而且安全性能较好，便于后期的管理和使用，在现代建筑中的应用日渐广泛。

因此，研究分析风冷热泵型空调系统的设计具有重要的现实意义。

关键词：风冷热泵；空调设计；冷负荷
项目概述
某市办公楼建筑，该办公楼共四层，总建筑面积为 2900m 2 。

本工程主要是针对该栋办公楼建筑进行中央空调系统的设计。

结合以上实际情况，本工程空调冷热源采用模块式风冷热泵系统，空调末端采用风机盘管加新风系统。

这样不仅可以实现空间的灵活布置，而且还能满足不同办公区域的独立温度条件控制。

当办公区无人时，可以单独关闭该区域的末端风机盘管，并不会影响其他房间空调的使用。

1风冷热泵概述
风冷热泵空调系统因为其适应性高、稳定性高，所以被广泛应用于公共场所及居民家庭中，其主要由压缩机、储液罐、蒸发器、冷凝器、过滤器等部件组成，这种设备在应用过程中具有热泵热水系统的全天候使用和智能化控制等优点。

风冷热泵广泛应用于民用建筑空调及生活热水供应，热泵有不同的运行方式。

目前，主要有四种热泵，分别是仅用于冬季供暖的热泵，冬季供暖夏季制冷的热泵，冬季供暖夏季制冷以及生活热水三用热泵，冬季供暖夏季制冷以及生活热水、热回收方式用热泵四种。

2 风冷热泵型空调系统的设计
2.1各房间冷负荷计算
所谓空调负荷，包括空调的冷负荷和热负荷两种，其主要是指当确保室内的空气相关参数指标满足设计要求时，单位时间内需要给建筑物提供的冷量或者热量数值。

空调负荷的高低很容易受到外界因素的影响，例如室内人员的数量、室内设备的数量和散热情况、建筑结构的围护结构性质以及室外温度情况等。

在对风冷热泵型空调系统进行设计过程中，最重要的目的是实现空调系统在提供冷量或者热量过程中，正好满足建筑物的需求，并可以随着建筑物冷（热）负荷的变化，随时做出相对应的调整。

此外，在计算过程中，要注意风冷热泵机组不仅要满足夏季的供冷需求，而且还需要满足建筑冬季的供暖需求。

而不同的热泵机组在制冷量和供热量的参数方面也存在着较大的差异。

一般情况下，对于办公为主的建筑结构，在进行冬季供暖设计时，其供热负荷应为夏季制冷量的70～85%。

2.2机组的选择
常见风冷热泵型机组运行过程中，需要依照组合规模和基础结构大小进行分类，具体的类型有以下两种。

（1）模块式热泵。

模块式热泵是通过多个热泵单元并联而产生的热泵机组。

这种热泵机组在运行过程中，任何一个单元出现故障都不会对其他单元的工作产生影响，优点在于振动幅度小，而且噪声低，安装和运输操作方便，缺点在于对水质的要求较高，故障率较高，通常适合一些特殊的场所。

（2）整体式热泵。

从外观来看，整体式热泵和模块式热泵之间没有较大的差别，但是内部具有多个制冷回路和压缩机，无法有效地对其进行分解处理。

因此，在选择风冷热泵型空调系统时需要与实际情况相结合，并进行有效控制。

2.3空调水系统
在进行空调水系统设计时，采用了闭式、异程、双管制、单式泵系统，这样的设置，可以确保在空调淡季可以为建筑提供新风，便于系统进行调节，达到了节能降排的效果。

（1）空调水系统的布置：采用两管制供应冷冻水，该种空调水系统的设计不仅结构简单，而且投资成本较低。

在进行设置过程之，为了提升节
能的效果，同时避免管道内出现较多的杂物，对系统采用封闭式，减少和大气的接触面积。

对于风冷热泵机组，则设置在建筑的屋顶平台上，采用异程式进行供水、立管以及各层水管的布置。

（2）冷冻水泵的选择：在进行冷冻水泵设计之前，根据设备蒸发器的标准水力量，以及基于最差环境条件下实现水循环泵的扬程数据，所选择的冷冻水泵需满足每小时的流量不低于 130m 3 ，扬程不低于 30m。

所以采用了输入功率为 22kW 的卧式离心泵。

为了平衡两水泵的压力，采用两根同程式实现冷冻循环水泵的连接，一根作为正常连接使用，一根作为备用。

（3）水泵配管布置：①为了避免水泵在运行过程中，产生的噪音和振动传递到配管上，对连接水泵的管道都安装了软性接管。

②通过在水泵的出口设置了止回阀，有效的避免了断电发生时水逆流所造成的损害。

③为了确保水泵在非工作状态检修过程中，无需对系统内的存水进行排空，在水泵的吸入管处设置了进口阀，在压出管处设置了出口阀。

④为了便于后期的检修和维护，还设置了温度计、压力表以及真空表等检测仪表。

2.4冷冻水供回水管、冷凝水管
在安装供回水管时，注意适当设定一定的坡度，以便顺利回水。

在设计冷凝水管管径时需要注意，为了保证及时排除冷凝水，设计时风机盘管凝结水盘的进水坡度需要超过 0.01，另外，在水流方向方面也需要设置相应的坡度，坡度一般要超过 0.003，这样可以保证整个管道中不会出现积水的问题。

为了防止机组运行时产生负压冷凝水倒流，需要在基层末端设置冷凝水回水弯。

2.5 水管系统中的阀门
（1）放气阀：放气阀应设置在管路末端的最高处。

当冬天采用风冷热泵对建筑进行供暖时，由于水流速度较慢，热水中可能会夹杂着大量的气泡，为了避免这些气泡影响供暖的效果，应借助水管的放气阀将其排除。

（2）蝶阀与球阀：为了实现各个办公区域、楼层的单独供回水控制，在每个楼层和房内呢，设置了蝶阀与球阀，当需要进行检修时，
可以单独关闭该楼层或者该房间的供回水。

2.6管道保温、防腐
（1）对本建筑物内的所有的风管都采用专用带防潮铝箔贴面超细玻纤毡的方式进行保温处理，对于室内的风管，采用的 25mm 厚度的保温层；对于室外的风管，采用 40mm 厚度的保温层。

需要注意的是，保温层应确保符合相关防火规范要求。

（2）在对管道施工之前，应首先将其表面的杂物和污垢进行全面的清洁，然后进行防锈漆的涂刷，最后进行保温层的设置。

对于非保温管道或者管道支（吊）架，也应当采用同样的方式，避免管道出现腐蚀问题。

2.7冬季风冷热泵新技术应用
冬季开启空调水侧换热器和空气侧换热器能够实现制热效果；开启全部热回收器和空气侧换热器能够实现热回收效果。

不可同时开启热回收模式和制热模式，需要借助分时启动控制，先开启热回收模式，等到水温满足一定的要求之后再开启制热模式。

如果在过渡季节运行，需要开启全部热回收器和空气侧换热器，以此实现热回收效果。

通常情况下，需要将空调水侧热交换器和全部热回收器进行并联安装，因为需要将系统的全部冷凝热吸收，所以需要全部的空调水侧热交换器和热回收器的换热效率以及换热面积相似。

随着技术的进步，应用于低温工况下的低温空气源热泵已经解决了在低温条件能高效制热、融霜除霜控制问题，同时具有低成本、运行可靠的特点。

此外，吸收式空气源热泵技术、无霜型空气源热泵技术目前也处于应用研究阶段中。

结束语
综上所述，随着社会经济的快速发展，人们对居住环境的要求越来越高。

在设计房间空调时，不仅要保证空调的设计具有经济性和合理性，还要注意提高环境的舒适度。

在此条件下，风冷热泵空调由于运行安全性能好、成本低，在后期维护和管理方面不需要花费大量的人力、物力，被广泛应用于现代建筑环境中。

参考文献
[1]苏钢，张敏华.某办公楼空调系统设计方案的优化与实施[J].洁净与空调技术，2018（1）.
[2]郑红旗，张建忠.某酒店空调冷热源方案可行性研究[J].建筑建材装饰，2016（20）.
[3]张国政.空气源热泵机组设计与维护方法[J].山东工业技术，2016（15）：280.。