华亭嘉园蒸发式家用中央空调系统设计

1工程概况

华亭嘉园地处北京市健翔桥，是华远房地产公司开发的集高档公寓、写字楼、会所为一体的综合性建筑小区。总建筑面积近30万m2，其中共有公寓楼六座， 28层，层高2.8m,是北京地区最早大规模采用户式中央空调的公寓类建筑。公寓总户数约1200户，单层的户型面积以150-250平米为最多,部分复式户型面积在300平米左右。建筑外立面不允许挂任何室外机。

建筑外墙内保温做法：260mm厚钢筋混凝土墙+10mm空气层+60mm聚苯板,外窗为中空玻璃铝合金窗。
2室内空调设计温湿度

房间名称	夏季	冬季
起居室、卧室、餐厅	24~26℃,40~65%	18~20℃,30~50%
厨房	26~28℃,40~65%	16~18℃,30~50%

3 蒸发式家用中央空调机组的主要特点

蒸发式机组是对风冷冷水机的风冷冷凝器进行改进，采用蒸发式冷凝器，主要是靠水蒸发带走热量，形式上介于风冷和水冷之间，能效比3.5~3.9，其外排风量仅为风冷机组的1/10，具有外排风口小、机组噪声小、节能、可回收冷凝水、不破坏建筑外立面等特点。该机组可放置在室内封闭空间内,也可室外放置。
4 空调系统设计

4.1 空调系统形式：
各户室内空调系统为风机盘管水系统，冬夏共用。夏季由各户内的蒸发式空调机组提供7/12℃冷水，冬季由小区锅炉房提供空调热水。
4.2 空调负荷计算
采用专业空调软件进行负荷计算， 外墙传热系数k=0.95(夏), k=1.1(冬), 外窗传热系数k=3.9,楼板传热系数k=2.72,隔户墙传热系数k=2.32,计算户的上下户只考虑有一户无人，即仅计算地面或顶棚一面的传热负荷, 空调冷负荷考虑了70%的同时使用系数 。下表为某座标准层空调负荷的计算结果：

户型	单元1	单元2	单元3	单元1反	单元2反	单元3反
套内建筑面积m2	152	134	172	152	134	172
空调冷负荷 W	8583	8393	11086	8449	7728	11055
空调热负荷W	14960	7485	11710	14949	7414	11634

根据计算结果统计，按套内建筑面积，空调冷负荷指标为50~70W/m2,热负荷指标为60~100W/m2。
4.3 设备选型和布置
4.3.1 空调机组：
确定空调机组型号大小是户式(家用中央)空调系统设计的最关键的环节之一，空调机组的价格占整个空调系统造价的50%左右，其配电容量对整个小区的变配电系统有着决定性的影响，对住户的运行费用的多少也很有关系，应从使用效果和初投资、运行费用几方面综合考虑，首先是利用专业软件计算各户的空调冷负荷，再考虑一定的同时使用系数(0.7)，确定该户型的设计冷负荷，根据此负荷确定机组型号，如套内建筑面积152平米的户型,选用了一台型号为LSZ9.1(制冷量9.1kW)的机组,由于蒸发式机组性能稳定，几乎不受外界温湿度影响，因此不考虑富裕量。

空调机组布置在起居室或厨房外的封闭阳台上，在机组侧面的外墙上开小百叶窗，百叶窗室内侧用镀锌板封住，在板上开两个260x300的方洞作为空调机组的进、排风口，并设可关闭风阀(冬季用)，空调机组排风口到百叶窗排风口采用镀锌铁皮和帆布连接。为了进一步降低空调机组噪声可能对用户的影响，一般是采用中空玻璃把机组空间和室内其他空间隔开。
4.3.2 风机盘管：
风机盘管选择某名牌厂家的超薄型卧式暗装型，厚度仅228mm,风机盘管型号是参照厂家样本上的性能参数表，取供水温度8℃，回风24℃，中档风量，水流量低档时的制冷量进行设计选型。风机盘管安装是采用贴顶吊装，直接用膨胀螺栓吊挂，吊点连接处加10mm橡胶垫。风机盘管尽量布置在厨房或卫生间、走廊等次要房间的吊顶内，尽可能保证主要房间的空间感较好，避免室内出现复式吊顶，只是起居室一般是有较低的吊顶的。对于有些面积较小，室内不便放置风机盘管的房间，将风机盘管放在门外走廊上，一种是采用侧送、侧回，用回风道把回风口与风机盘管直联;另一种是将送风口和回风口做到一起，称之为复合式风口，采用吊顶回风，风机盘管回风吊顶空间与室内其他的吊顶空调要隔开。厨房设风机盘管，风机盘管吊在厨房或附近吊顶内，从厨房外回风；卫生间不考虑夏季供冷。

4.4 室内水系统设计
室内采用异程两管制水系统，供回水管采用热镀钢管，冷凝水管采用PVC塑料管，水管保温采用20mm厚聚乙烯套管，外包白色塑料胶带。系统补水口在空调机组上，采用自来水补水，在补水管上设有过滤器和电动补水阀(受安装在给水管路上的电接点压力表控制)。空调回水管上设有椭圆型囊式膨胀罐，解决系统夏季膨胀问题。在空调机组回水立管上设有自动排气阀，风机盘管是系统最高点，采用其自带放气风门排气。空调冷凝水管引致就近卫生间排水，竖向管道沿墙暗埋。冷凝水管是系统最低点，由它限制吊顶的高度，走廊和起居室局部吊顶处吊顶高度2.25m,厨房2.3m,卧室无吊顶。
4.5 冬季供热系统设计
小区锅炉房提供的热水是90/75℃，进入各楼的地下室后分为两路，一路直接供给带外窗卫生间的散热器，另一路是和系统回水混合后，供给风机盘管水系统，通过电动旁通阀和二次提升泵控制供水温度在60℃。
4.6 空调系统配电 :
空调机组电源采用380V，单设三相电表计量空调机组用电，空调配电箱设在空调机组附近的阳台内墙上，配电箱内有三相电表、空气开关和联动继电器,风机盘管电源取自该配电箱。
4.7 空调系统控制：
4.7.1 空调机组启停控制是采用两种方式，一种是机组面板就地控制，另一种是采用室内温控开关联动控制。联动控制的功能：任一个温控开关开（风机盘管开），空调机组启动（主机启动按钮必须已按下），当所有温控开关关闭，空调机组停机，即在夏季只需对空调机组的启动按钮操作一次，以后无需用户对主机直接操作。
4.7.2 空调机组可根据回水温度（一般设定在12℃）控制机组压缩机启停，目前市场上户式冷水机组主要是采用压缩机启停控制，来达到节能控制的目的。空调机组自带低温保护、缺水保护、高低压保护等功能。
4.7.3室内温度控制：原设计所有房间是通过温控开关控制风机盘管回水管上的电动二通阀通断，来控制室内温度在设定范围。后在调试时发现，当只有一两个风机盘管运行时，系统流量过小，空调机组容易低温保护，因此在调试时把户内一半左右的电动二通阀去掉，采用无阀温控开关自动控制风机盘管三速运行来控制室温。
5空调系统实际使用效果：

该项目A、B、C三栋楼采用了蒸发式空调机组，D、E、F三栋楼采用了风冷冷水机组，项目于1998年开工，2000年六月调试使用，已运行了四个空调周期，空调系统总体运行良好,建筑外立面很好的保持了建筑师的设计效果。
下面为2002年8月22日对其中三户 室内温度测试的结果（单位：℃）

用户编号	客厅	厨房	主卧	次卧1	次卧2
C-18A	25	25	24	23	24
C-5B	24	26	24	24	24
A-16C	24	25	24	25	24

冬季对用户室内温度测定，其温度都能够保证在18~22℃之间。
空调系统运行费用统计结果，对于居住使用每年空调费用在8~14元/m2,对于办公使用在14~18元/m2,而风冷机组运行费用在11~18元/m2和18~24元/m2，较风冷机组可节省30%~40%的运行费用。(注：由于公寓空调按居住设计，办公使用其室内空调效果略有不足)
6 结论:

户式中央空调相对于常规大型中央空调设计而言，要相对简单得多，但设计上的差异性，需要设计人员在实践中去认真总结，我们的经验主要是：
6.1 室内负荷计算同时使用系数的考虑：对于纯住宅项目，同时使用系数考虑0.7~0.8是比较合适的，而对于商住类的项目，只能按100%考虑了。
6.2 室内温度控制：采用无阀温控开关根据测量温度与设定温度差值，自动控制风机盘管风机的高中低三档运行，即户式中央空调多采用定流量系统。而大型中央空调常采用水泵台数调节加压差旁通控制的变流量系统，风机盘管一般都带电动二通阀，温控开关和电动阀主要使用霍尼韦尔、江森、西门子等国外名牌厂家的产品。户式中央空调室内温度控制的特点，使得国内温控开关生产厂家出现了一线机会，个别国内企业正抓住了这个机会，得到了一定的发展。
6.3空调机组形式及布置:对于高层建筑经常有选择风冷机组并设计在凹槽内的，由于风冷机组排风量较大，在凹槽内极易形成热岛效应，即越往高处，室外温度越高，机组进风温度高，这会造成高层用户空调机组制冷量的显著下降，甚至会影响到机组的正常运行，风冷机组一定要注意要通风良好，有利于排热的扩散。蒸发式机组由于排风量较小，仅为风冷机组的1/10，可以在室内安装，其布置通风问题较次，主要是要考虑，如何把进风口和排风口在外立面上处理得更美观的问题。户式中央空调机组一定要考虑机组检修和更换的方便，有些工程按分体空调的思路去设计，把户式空调机组也放到室外平台上，人只能通过窗户上平台，机组检修成为很危险的事，而且机组的更换难度就更大了。建议要给户式中央空调机组留有更换通道。
6.4 户式中央空调的新内容和新材料的应用：用结合新风除湿系统的冷热辐射地板或顶板替代传统的空调末端; 采用PP-R等新兴塑料管材替代镀锌钢管也正成为趋势; SARS病毒促进了带有新风过滤功能的热回收新风机在住宅建筑中的大规模使用;另外通过加湿器厂家的努力，并使之与新风系统或风机盘管等空调末端设备结合，使得北方地区冬季加湿变得较易实现，且更为可靠; 自动补水阀(替代电接点压力表和电动水阀)和只排气不跑水的自动排气阀的使用，也增加了系统的可靠性和维护的方便性。
6.5 带外窗卫生间冬季采暖问题：在设计上是较为头疼的问题，常见的有三种做法：一是加散热器，直接接入60℃空调热水，能保证房间温度不过低；另一种是采用风机盘管， 适合于面积较大的卫生间；第三种是采用电加热器。我们目前提供另外一种设计考虑，采用金属辐射顶板，其优点是可直接利用60℃空调热水，室内温度效果很好，不怕卫生间的潮气，也无循环空气，不占用室内面积。
6.6 冷凝水管坡度问题：风机盘管系统限制吊顶高度的主要因数就是冷凝水管的坡度，在实际安装中原国家规范要求的1%坡度很难保证，一般是保证风机盘管集水盘到水平管道有30~40mm的高差，冷凝水主管道按不小于0.3%的坡度安装，在使用中可不出现任何问题。