空调二联供系统

2020-09-27    2060

随着空调的普及率的提高,家用空调市场逐渐被形式各异的空调所占领,当我们眼花缭乱的选择市面上的空调时,更需要用专业的知识的选择。一个空调系统的组成包含主机、末端、管路及控制部分;其中,我们将空调管路中承载冷热量的物体称作冷媒介质,在以冷媒介质作为区分空调系统时,我们习惯性的将空调系统分为:水系统、制冷剂(氟)系统、风系统;其中二联供系统便是水系统的一个分支,它是以空调主机为热源,以风机盘管及采暖盘管/暖气片为末端的系统。

1、 系统介绍

(1) 系统定义

二联供系统,顾名思义,是两个系统统一的一个名称,这两个系统分别为空调系统及采暖系统;通常情况下,空调和采暖在使用过程中,是独立分开的两个系统。因为这种属性导致了设备位置较多等问题,控制不灵活,系统差异大,初投资及使用费用高等问题;空气能热泵两联供是使用一套空气能热泵系统,提供热水、采暖或者提供采暖、制冷两种功能,所以空气能两联供是地暖空调一体机、地暖热水一体机等的统称。

二联供系统定义

水系统空调是以水作为在管道中流动的冷媒介质;其室外机为空气源冷热水机组,通过与空气换热,从而达到制冷或者制热的目的;其管路为水管,通常采用钢管或PPR管作为水管循环管,被冷冻或加热后的水,通过水管输送到室内,其末端为风机盘管,风机盘管由风机,换热翅片,换热管等组成,被冷冻或加热的水在与风机盘管换热以后温度升高或降低,再与主机侧进行换热循环;

各系统的区别如下:

各系统的区别

(2) 系统优势

a、只需要一台主机。

以往家庭不管是制冷还是采暖,都需要在外墙安装几台室外机,极大影响了外墙的美观性,特别是别墅或者自建的房屋,总有几台室外主机占据墙面,很不美观。而空气能两联供解决了这个大问题,它只需要一台主机,即可实现全屋的制冷和采暖。

b、节能省电30%。

现在的空气能两联供都基本采用直流变频技术,加上空气能两联供就是空气能,在用电方面的节能性是被认可的绿色环保产品。家庭使用空气能两联供能够节能省电30%,选择空气能两联供将为我们节约不必要的费用支出。

c、避免气荒的尴尬

川渝地区作为传统的气源地,用气时间早,用气方式多,但是随着居民生活品质的提高,用气量急剧攀升,甚至也一度出现所谓“气荒”的局面,在这种情况下,用燃气锅炉作为采暖热源的弊端也更加明显,因城市管网部分地区在前期设计时并未考虑锅炉的用气量,从而导致城市管网的负荷不能满足区域的用气量,在用气高峰时燃气灶具都难以使用;

d、节省资金

电力作为可再生能源,其发展与民生息息相关,且电费的稳定性高,天然气作为不可再生资源,随着用气量的增加,市场的变化可能导致变化,在燃气费用上涨的同时,是采暖费用的急剧增加,这使得空气源热泵作为采暖热源的优势更加明显。

各系统的的简要对比如下:

各系统的的简要对

(3) 系统缺点

a、性能不稳定。

空调主机的制冷及制热能力与周围环境息息相关;夏季时:空调器的运行温度一般不超过50℃ DB,室外温度越高,制冷效果越差;当温室外温度超出空调的运行温度时,会直接导致空调故障停机;所以,保持室外机的良好通风散热是保证空调制冷效果重要因素之一;下图是2.5kw制冷量空调器在不同室外温度时的制冷量;

2.5kw制冷量空调器

冬季时,空调器的运行温度一般不低于-5℃ DB,室外温度越低,空调器制热效果越差,当室外温度低于0℃时,空调主机在制热的过程中会结霜,为保温空调的换热翅片能够持续换热,需要对翅片进行化霜处理,在此过程中水机空调不能提供足够的出水温度来维持房间的采暖需求,故在冬季寒冷地区需要考虑超低温机组,在普通地区需要考虑冬季极端工况时的空调制热效果;

b、制热效果不佳

一般的风冷热泵水系统空调主机在制冷制热时是通过冷冻或加热循环水管中的水来达到制冷或者制热的效果,如图所示,空调器在制冷工况时,可以在10℃到48℃的室外环境下输出5℃至20℃的冷水;在制热工况时,可以在-15℃到25℃的室外环境下输出30℃至45(55)℃的热水用于采暖使用;燃气热水的供水温度可以达到比较高的值,在保证采暖效果的方面显得性能优异,因为空调主机的出水温度峰值在55℃左右,故需要考虑低温供水工况,在此工况下,暖气片等散热器的使用会导致暖气片升温不足的情况,影响客户对于采暖系统的体验度;

系统的组成及原理

2、 系统的组成及原理

要了解二联供系统的运行原理,首先需要了解水系统与锅炉采暖的运行原理;其中锅炉系统的运行原理在之前论文中已经阐释便不再赘述;空调水系统分为家用及商用两种,一般工程使用的空调以单制冷机组为制冷设备,以锅炉房供热水为热源,在一个系统中进行整合,与家用二联供系统有着较大的区别

家用二联供系统,利用压缩制冷循环工作原理,以环境空气为冷(热)源制取冷(热)水的设备,空气能热泵两联供就是使用一套空气能热泵系统,提供采暖、制冷两种功能的设备。

家用二联供系统

二联供系统是“一源两末端”的系统,所谓“一源”是指热源——空气源热泵;所谓“两末端”是指:1.空调末端——风机盘管,2.采暖末端——地暖盘管/暖气片;通过管路将“一源”与“两末端”相连接,通过控制器切换制冷及制热模式,水流方向,从而达到通过风机盘管制冷或采暖盘管制热的目的。

二联供系统

3、 系统设计

(1) 系统图设计

系统图设计

设备:空调主机、空调内机

附件:排水阀、过滤器、补水阀、电动二通阀、安全阀、自动排气阀、温度计、压力计、闸阀、止回阀、缓冲水箱、压差旁通、分集水器、分水箱、地暖盘管

(以设计清单为准)

控制系统:主机控制器、室内控制器(集采暖、空调为一体)、远程控制器。

系统图为两台主机串联系统,末端包含风机盘管,地暖盘管及卫浴暖气片,系统关键配件包含旁通阀、缓冲水箱、电动二通阀(三通阀)、分集水器;因空调主机热水温度通常不高于55℃,故一般不配置暖气片系统,否则会极大影响采暖效果;因采用低温供水,故所有盘管采用加密形式,具体技术要求可参考暖气设计。

控制系统

在目前采用的二联供系统里面,采暖分集水器接管直接从空调主水管连接,不单独配置采暖主管,通过二通阀控制开启,达到切换水流流向的目的;可简化理解为一个分集水器近似一个空调内机,仅制冷/热的形式不同;

(2) 控制器设计

以目前我们的系统及产品线为例,控制器分为厂家标配控制器及美景定制S1控制器,采用二联供系统,需要搭配厂家标配线控器,从而实现内机与主机的联动,一键切换制冷及制热工况;

控制器设计

(3) 关键部件

a、旁通阀。

旁通阀装在进水阀管段的旁通管上,用于充水平衡进水阀前后水压的阀门。通过压差控制器感测集水器与分水器两端水压力,根据测试到的压力计算出差值,再由压差控制器根据计算出的差值与预先设定值进行比较决定输出方式,以控制阀门是增加开度或减少开度,从而来调节水量,以达到平衡主机系统的水压力的目的;

b、缓冲水箱

作用:保抁主机避免主机频繁启停、蓄能、高效除霜,除霜时间短,排气、补水排污、泄压;如果选的缓冲水箱太大,主机太小,那么白天终端工作时,温度达不到,整体热量达不到,不但达不到设计的要求,反而主机永远处于工作状态,浪费能源。缓冲水箱容量大小一般为系统总水容量的 2-3%

c、电动二通阀

在二联供系统中,电动二通阀有着三个用处及作用,1.空调系统的水流量的开合,从而达到调整冷热量的目的;2.采暖系统电热执行器的开合,从而调整地暖水流量调整温度的作用,3.自动切换制冷及制热工况,避免手动切换。

电动二通阀

(4) 校核

a、冷热量校核

常规空调的设计和使用时,由于空调制冷负荷远大于制热负荷,故我们只需要选择冷负荷满足设计要求的机组即可,在使用二联供系统时,由于水机的同开率不同,且在不同工况下的制热量不同,故,需要对热量进行校核,以确认是否满足制热工况时的功率大小;

b、扬程校核

目前的家用水系统空调器,厂家将水泵置于主机内部,从而方便后期的安装和使用,但其标配的水泵为固定扬程和流量,是否满足该工程情况需要进行校核;负荷侧循环水泵扬程的确定:

负荷侧循环水泵扬程的确定公式

式中: β2 :扬程储备系数,一般取1.1;

ΔP1 :热泵机组蒸发器的水压降,mH2O;

ΔP2 :末端设备的水压降,mH2O;

K :最不利环路中局部阻力当量长度总和与该环路管道总长度比值,一般取0.1~0.2

4、 二联供系统的运用

(1) 别墅及大宅二联供系统

对于别墅及大宅而言,有较大的设备摆放区域,有合适的主管上下墙位置,室内布管方便,品质要求较高,二联供系统能较好的满足此种户型的使用。

(2) 无燃气供应区域

无燃气供应区域,包括有城市中未通气区域,山区、乡村等地,从根本上无法使用燃气锅炉,家用仅能采用太阳能或电锅炉热水器达到制热目的,在此种情况下,二联供系统其整合度高,效果较好,节能性极好的优势,更能满足该工况使用;

(3) 运用注意点

a、 宜多台并联方式组合外机的形式。

b、 外机安装位置要远离休息区域

c、 电动三通阀安装在远端以及不常用区域

5、 小结

二联供系统是一个较为成熟的系统,在燃气价格节节攀升,采暖用气量大的情况下,其以节能,舒适,统筹性高,系统好等优势,逐渐得到广大客户的青睐,在目前及未来的一段时间里,其比重将越来越大,同时,针对其配套的系统也将更为完善,其运用也会不仅仅局限于部分区域,而是更加广泛。

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