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地源热泵与 VRV技术的结合与运用实例 中国建筑科学研究院空调所 袁东立 张钦地源热泵＋VRV系统 技术背景 变流量（VRV）空调系统 近年来变流量（VRV）空调系统发展较迅速，它具有连接管线占用空间小，易于安装，各个房间可以独立启停、分别调节温度、冬季不会结冰等优点。但是现有的变流量（VRV）空调系统都采用的风冷机冬季从室外的空气中获取热能，升温之后送入室内，因而存在两个缺点：一是室外机易于结霜，除霜要消耗能量，降低供暖能力；二是若室外温度过低，会使机组不能正常工作，即使可以工作，其效率也很低。常规的热泵系统 常规的热泵系统是由水或空气作为热能的载体，送入需要供热的房间：以水作为热能的载体，冬季不工作时管道内的水会结冰，有可能冻坏设备而用空气作为热能的载体，风管需要占用较大的建筑空间，并且各个房间不易独立启停、独立调节温度。 地源热泵与变流量空调（VRV）两种技术结合 考虑到别墅建筑物间歇使用的特点，本将常规的地源热泵与变流量（VRV）空调系统结合，解决了已有的技术存在的室外机易于结霜，除霜要消耗能量，供暖能力降低的问题；同时也解决了在室外温度过低时，易被冻坏的问题。 新型技术的特点 本将地源热泵的地下埋管技术与变流量空调结合，可以避免VRV和常规地源热泵各自存在的问题，并将各自的优点结合，因此具有较高的能效比。采用地下埋管技术以获取土壤中的能量，这样大大提高变流量空调系统冬季的供热效率，稳定；地埋管中可加入防冻液，使埋管不会结冰，而室内循环的是氟利昂，因此也不会结冰。所以本系统可以在冬季间歇运行，不会冻坏；而夏季利用地埋管冷却变流量空调系统，效率也比常规风冷机高。工程概况 本工程位于北京市昌平区九华山庄东侧，采用目前国内新型空调技术（地源热泵＋VRV）对三栋别墅进行空调系统设计。三栋别墅分别为O型别墅一栋，B型别墅一栋，型别墅一栋，各别墅情况分述如下： O型别墅地上三层，建筑面积共约400㎡。其中空调机房设在一层。首层设置餐厅、起居室、卧室，二层设置卧室、书房，阁楼层设置卧室、书房。设计在别墅北侧打5个地埋孔，采用垂直埋管方式。 B型别墅地上三层，地下一层，建筑面积共约950㎡，空调机房设在地下一层。首层设置车库、书房、客房、游泳池、餐厅等，二层全部为客房，阁楼层有主卧室、储藏室等。地下一层为台球厅、视听室。设计在别墅北侧、东侧各打3个地埋孔，采用垂直埋管方式。 型别墅地上两层，总建筑面积508.5㎡，空调机房设在一层楼梯间。首层层高3.6m，设有车库、厨房、餐厅、起居室等，二层层高3.3m设有卧室、书房。设计在别墅侧打5个地埋孔，采用垂直埋管方式。范围 VRV空调系统 室内外设计计算参数 室外气象参数 夏季空调室外设计计算干球温度： 33.2℃ 夏季空调室外设计计算湿球温度： 26.4℃ 冬季空调室外设计计算温度： -12℃ 冬季空调室外设计计算相对湿度： 45%室内设计参数 房间类型 夏 季 冬 季 温度℃） 相对湿度%） 温度℃） 相对湿度%） 餐厅 24~27 65~55 18~22 ≥30 起居室 26~28 64~65 18~20 －－ 卧室 26~28 64~65 18~20 －－ 空调系统 本工程采用地源热泵＋VRV空调新型技术，该系统由热泵机组、内含防冻液的地埋管和空调室内机组成，地埋管的两端与热泵机组的蒸发器或者冷凝器相连接，由循环泵提供地埋管系统循环动力。室外主机可以根据室内实际使用情况，对单台或多台室内机提供相应的“冷”和“热”。控制简便，可以充分利用空调资源，同时又使运行费用降低。各系统室外机设置于空调机房内。 夏季工况时，空调室内机组通过膨胀阀并联连接在蒸发器上，在地埋管主干线管上设置循环泵，地埋管的两端与热泵机组冷凝器相连接（地埋管包括与冷凝器相连的主干线管和并联在主干线管埋于地下的U形管）， U形管竖向设置，垂直埋管深度为100m；冬季工况时，空调室内机组连接冷凝器，而地埋管接在热泵机组的蒸发器上。系统运行过程如下图所示： 图1 VRV热泵系统运行示意图设备选型 小天鹅M系列 DZR-280W/BP（10HP）单台制冷量28.0kW制热量31.5kWDZR-140W/BP（5HP）单台制冷量14kW制热量15.7kW1台1台WILO-MHI402 WILO-MHI202 O型别墅／C型别墅 1台1台乙二醇补水箱1个，对系统补水定压室内机具体配置见下表O型别墅配置表 房间编号 房间用途 空调面积（m2） 计算冷负荷（W） 机型 数量 冷量（W） 总冷量（W） 单位冷量（W/m2） 热量（W/台） 总热量（W） F1-1 卧室 20.5 3075 DZR-36E 1 3600 3600