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【微分享】空调冷热源与末端方案对比分析

机电原理黄河青山白云港

2023-10-17

机电人脉

2023-10-03 08:42:25

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编者荐语：

干货，一般人我不告诉他

【重磅推出】“散装顾问”服务

作者黄河青山白云港

1、一般优缺点分析

风机盘管+新风系统

风机盘管加新风系统由风机盘管、新风机组、温控开关、控制元件及送、回风等装置组成。一般室内空调负荷由风机盘管负担，当空调水通过风机盘管时，对循环经过风机盘管的室内空气进行冷热处理，来满足室内负荷变化。另设新风机组提供室内人员所需新风。

优点：

中央冷热源提供冷冻/采暖水，系统稳定性好；
对建筑外立面影响较小；
对于办公室内部格局分隔及二次租户装修的适应性较为灵活；
维护维修由工程物业人员操作即可，无需专业厂家人员到场；
无需占用大量屋面及设备层面积；
设备寿命较 VRF(VRV)长，一般 15-20 年；
在国内办公楼应用较为普遍；
集中冷源能效较高。

缺点：

启停时间受冷源运行时间限制较大，一般由物业统一进行时间管控；
大物业需要对小业主收取一定的能源费用，作为提供空调的运行成本使用。费用一般只能按面积（能量表计量很贵且不准）收取；
需要占地下室面积作为机房使用，冷却塔占用屋面面积。

多联机 VRF(VRV)系统

多联机 VRF(VRV)系统是一台室外机通过配管连接两台或两台以上室内机，室外侧采用风冷换热形式、室内侧采用直接蒸发换热形式，多联机是一种一次制冷剂空调系统，它以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成，末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机。一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂。

优点：

各户可以按照独立室内外机划分系统，用户独立运行，根据客户需求随时开启；
大物业可以不向小业主索取能源费用，小业主以电费的形式完成空调的付费。

缺点：

室内外机距离有限制，从而限制了缺少室外机条件的建筑使用，例如超高层等。
在室外极冷极热的气候条件下，室外机衰减较大，运行稳定性一般；
对设备层影响较大，室外机散热对气流组织要求较高，需占用设备层室外面积；
对建筑外立面影响较大，室外机设置在设备层室外区域，此处幕墙断开，影响整体性；
室外机噪声对上下楼层影响较大（上下楼有可开启外窗时更为明显）；
配合二次装修时，若需改动室内机的位置，需重新布置冷媒管及重新补充冷媒，调整量较大；
运行维护需要专业厂家进行维护维修；
制冷能效低于集中冷源；
需要占用大量设备层及屋面面积；
供配电成本较高；
设备寿命低于风机盘管，一般 10-15 年。

2、空调末端类型比表：

类型	VAV变风量空调系统	风机盘管+新风	VRF+新风系统
场景适用性	适用用于开放式大空间，分隔房间占比大，使用情况变化大的场景做VAV系统会有较大浪费。	适用于大多数情况，开敞办公或分隔房间，除部分高大空间建议采用组合式空调机组。	多数情况，开敞办公或分隔房间适合采用VRF+新风，部分高大空间可采用直膨式空调机组。
项目案例	武汉恒隆武汉绿地中心(部分VAV) 北京国贸高档项目采用	杭州EFC 杭州华润万象企业中心北京丽泽SOHO 中高档项目采用，市场主流	武汉新世界中心杭州来福士中心中低档项目采用，有较多限制
加班空调	灵活性最差，可实现局部加班功能房间的变风量空调箱开启，同一空调箱其他用户难以完全关闭。加班面积小时中央冷热源及输送设备效率低。	灵活性较差，可实现局部加班功能房间的FCU开启，非加班区关闭；满足使用要求。加班面积小时中央冷热源及输送设备效率低。	灵活性较佳, 可实现仅加班功能房间的室内外机组开启，满足使用要求，能耗较低。
室内环境热舒适性	较好 1）室内温度波动小。 2）有较高的空气循环风量，均匀布置的送风末端，保证气流组织均匀性、空调环境舒适性。 3）室内P平.5浓度低。	一般 1）室内温度受邻居影响波动稍大，送风温度通过水阀开关控制。 2）由于风机盘管过滤网为初效过滤，故室内P平.5浓度较高。 3）新风机组加湿为标配，室内湿度容易控制。 4）冬季除霜过程对室内温度影响小。	较风机盘管系统略好 1）室内温度波动小，通过电子膨胀阀调节冷媒流量控制。 2）由于室内机过滤网为初效过滤，故室内P平.5浓度较高。 3）组合式新风机机组可增设加湿功能段，但受送风温度低的影响，加湿量效果较差。 4）冬季除霜过程对室内温度影响较大。(除霜过程需2-3分钟)
加湿装置	标配空调箱中标配加湿段，为市场上常规设备。	标配新风空调箱中标配加湿段，为市场上常规设备。	非标可设加湿段。但大部分合资产品空调箱出风温度偏低，可部分加湿，无法满足设计加湿量。国产品牌基本可满足本项目加湿要求。
结露/滴水风险	风险低若空调区域存在内外分区，外区VAV-Box设置再热盘管，则供/回水管共2根管件连接处会有漏水可能。	风险高空调冷热供/回水管共2根，管件连接处多，有漏水隐患，需施工阶段严格控制质量；若冷凝水管堵塞则存在滴水隐患。	风险较高 VRF采用整体式紫铜管，冷媒的泄漏机率较小，但若泄露则较难发现危险。若冷凝水管堵塞则存在滴水隐患。
维保工作	维护保养工作主要在空调机房内进行，对其他房间的影响较小。	风机盘管，水管，过滤器，阀门均设置于功能区域内，维修保养工作量大，容易弄脏检修口区域，对其他功能房间稍有滋扰。	日常维修保养简单，维护成本低。冷媒管均采用铜管，焊接方式连接，试压后不易出现问题，使用寿命长。
对建筑影响（相同冷量）	大 1）屋面风冷热泵或冷却塔较高，可集中设置，集中处理。 2) 屋面集中放置风冷热泵或冷却塔，噪音影响小（单台70dB左右）。 3）空调风机房占用面积大（约2000平）。	小 1）屋面风冷热泵机组或冷却塔较高，可集中设置，集中处理。 2）屋面集中放置风冷热泵或冷却塔，噪音影响小（单台70dB左右）。 3）空调风机房占用面积较小（约1000平）。	较小 1）室外机需分散设置在屋面，不易处理。 2）室外机分散设置，噪音影响范围较大（单台65dB左右）。 3）空调风机房占用面积小（约1000平）。
吊顶内机电管道空间	大送回风管尺寸大，需接入各个房间。机电管道敷设空间约700mm。	小新排风管尺寸较小。机电管道敷设空间约需500mm。	小新排风管尺寸较小。机电管道敷设空间约需500mm。
与精装设计整合	较为灵活 1）VAV系统送风压头高，可配合室内设计选用各种风口，风口布置灵活。 2）VAV-Box一般需要检修口。	灵活性稍差 1）FCU送风压头低，只能选用压损小的风口，风口位置及接管有一定限制。 2）考虑到FCU水阀及过滤器的日常检修，每台FCU均需要检修口。	灵活性稍差 1）室内机送风压头低，只能选用压损小的风口，风口位置及接管有一定限制。 2）室内机一般均需要检修口。
运行费用（含冷热源及末端）	高其为全空气系统，需要的循环动力稍多，空调箱运行能耗稍高，不考虑灵活使用情况下，较FCU+新风系统高5%~10%左右。	较低由于其为局部空气循环系统，对所需的循环动力/风机能耗要求较少，运行费用稍低。	高由于VRF系统主机较小，且为空气制冷，制冷效率低于中央主机系统。
施工周期	施工周期长，调试周期长	施工周期较长，调试周期较长	施工周期短，调试周期短
初投资(同等冷量)	高: 2.8千万元	低: 1.7千万元	较高: 1.8千万元
总结及建议	净高占用大，楼层机房面积大；加班空调需要开启中央冷热源，能耗较高，且非加班房间难完全关闭；维修便利，对租户影响小；初投资较高；	净高占用小；楼层机房面积小；加班空调需要开启中央冷热源，能耗较高；冷凝水/冷媒渗漏风险较高，检修频率高；初投资费用较低。	净高占用小；楼层机房面积小；使用灵活性好，独立控制，每户可自主开启加班空调；冷媒管铜管焊接工艺可靠，检修频率较低；初投资费用较高

3、空调冷热源类型对比：

系统	冷水机组+热水锅炉	直燃式溴化锂	风冷热泵	VRF多联机
能效比	制冷能效比最高可达5（低负荷时低）	1.3	螺杆式 3.3	3.3（低负荷时影响不大）
稳定性	全年制冷和制热效果好，故障率低，运行可靠，使用寿命长	对设备工艺要求高	稳定可靠，寿命长	运行可靠，寿命长，但冷媒管长度不宜超过100m。
机组配置(同等冷量)	冷水机组650RT3 锅炉1750kW2	3台650RT直燃式溴化锂	10台200RT的风冷热泵	210台12HP的VRF室外机
初投资(同等冷量)	1.6千万元	2.5千万元	1.7千万元	1.8千万元(合资产品)
运行费用(同等冷量)	3百万/年	4百万/年	3.5百万/年	2.5百万/年(灵活办公) 3.5百万/年(规律办公)
维护	主机保养简单，工作量较大	主机保养复杂，后期保养费用较高	主机保养简单，工作量一般	主机保养简单，工作量一般
土建要求(同等冷量)	占用面积：300平设备高度（含基础）：7m，地下室：600平	占用面积：300平设备高度（含基础）：7m，地下室：450平	占用面积：1000平，设备高度（含基础）：4m	占用屋顶面积：700平设备高度（含基础）：2.5m
施工便利性	安装常规	安装复杂，系统较多	安装较复杂	安装迅速、方便
使用灵活性	可满足同时供冷供热的需求	不可满足同时供冷供热的需求	不可满足同时供冷供热的需求	不同机组可满足同时供冷供热的需求
结论与建议	适合中大型出租项目	市场已较少采用	适合中小型出租项目	适合小型灵活办公项目

4、高层项目采用VRV难点分析：

假设为超高层办公楼，VRF 方案,每户设置一套多联机系统，公共区域单设一套系统，因新风负荷一般约占总负荷的 33%，无法与室内机合用系统，故每层设置两套新风机，受室内外机高差限值影响，室外机就近设置在设备层，在保证制冷效果的前提下，设备设置在避难层靠幕墙设置。

室外机布置占用的避难区（建筑设备/避难层没有足够布置空间）
VRF室外机布置空间需要对外联通打开（立面不设置百叶），以达到最佳的通风散热效果。若立面需要百叶进行封闭，则需要增设进/排风机，对内部室外机布置区域进行强制通风散热，但效果会仍然不理想。
VRF(VRV)在每个设备层需要开启大量的室外空间供室外机通风散热使用，需要设备/避难层地面增加防雨/防水措施，增加漏水风险。且需要在下层办公区设置排水/雨水横支干管，降低下层净高。
由于超高层项目，竖向高度风压影响很大，会存在由于风压导致排风不畅，导致机组能效衰减的情况。

5、加班空调的计量方案比较

风机盘管+新风系统计量方案：

因FCU系统采用集中制冷主机，如需要加班开空调则需要向物业申请开启冷冻机。目前阶段制冷机房最小冷机配置为 400RT，由于冷机有最小开启冷机负荷限制，可以供给的最小加班空调面积约2000 平米，小于此面积也要按此面积计费。最好采用磁悬浮冷冻机，最小开机面积可减少。

开启中央冷冻机后需要限制非缴费用户试用空调，常用的方式为控制租户FCU开启，或关闭租户的冷冻水管。

最小冷机冷量	最小运行状态20%	最小运营面积150w/平	系统COP3.5，电费1元/kwh	风盘个数，6号风盘，35平/个	每个风盘每小时费用
400RT	281KW	1866平	80元	53	1.5

可以采用联网型风盘面板（或控制面板供电），每天集中空调停供时（如 18：00），楼控集中关闭所有风盘的水阀，再打开有加班需求的租区风盘水阀，并计时，计时结束停止加班空调；大物业需以申请加班空调的计时时长及面积对加班区域租户收取加班空调费用。
在每层入户支管上安装电动关断水阀，若有用户有需求加班空调，则打开对应租户的水阀，以供应加班空调时长和面积作为收费依据。
在每层入户支管上安装能量计量表，根据用户侧开启末端时所使用的流量来计量加班空调能源使用费用。这种方式需要考虑租户未申请加班但忘记关闭空调所带来的费用争议。

多联机 VRF(VRV)系统计量方案:

租户可独立控制空调的启停，以电费形式结算空调费用。
由于 VRF(VRV)系统为按照租户数量确定，所以不存在最小开启负荷限制，但是单租户面积越小，室外机台数，竖向冷媒配管数量越多。
共用外机租户可设置计费系统，以电费形式结算空调费用。现在VRF空调厂家一般有开发计费系统，可计算租户内机开启时间来收费。

6、氟系统和水系统对比总结:

出租型办公，后期租户可能会频繁装修改造，VRF 系统改造费用更高，风机盘管系统则更能灵活配合二次装修改造，利用大系统来平衡满足二次精装租户的灵活要求。VRF系统更适合让租户自行设置。
当项目建筑高度较高时，VRF 在每个设备层需要开启大量的室外空间供室外机通风散热使用，同时对于区域的防雨防水措施也难以解决。因此VRV不建议超高层使用。
VRF(VRV)多联机系统属于专业成套设备，若需要进行维修维护均需要厂家人员进行现场配合，若项目体量较大，此维护成本及维修时效较难控制。相反 FCU 系统由项目物业工程部进行维修维护即可，相对简单且容易及时解决。因此VRF系统不建议超大项目使用。
综述：VRF优点是开启灵活，适合使用时间灵活的租户使用。缺点是效率低，需要内外机距离短，外机面积较大，大面积办公固定时间使用费效比不高。