水冷VRF的設計與執行控制

通俗地說，水冷VRF是傳統VRF與水系統的結合，主機可以放在當層機房，室內與普通VRV一樣走冷媒管，外側走水管，可以透過冷卻塔及鍋爐，或者是江水湖泊、地埋管等進行放熱和吸熱。

水冷式VRF系統基本原理：

以大金10HP室外機產品為例：

水冷式VRF產品室外機主要構成：

#1 主要特點

特點一：可利用不同形式的冷熱源

特點二：相對高效節能

以大金10HP室外機產品為例：

特點三：室外機體積小

仍以大金10HP室外機產品為例（外形尺寸單位：mm）

特點四：室外機噪聲低

特點五：產品用途廣泛

特點六：低溫制熱能力強

風冷式與水冷式VRF產品比較(D牌為例)

#2 水冷式VRF設計應用

系統構成：

常見圖例說明：

水管的材質和規格：

水管的材質：金屬類 （不鏽鋼管、鍍鋅鋼管、銅管、銅塑管、塗塑鋼管等）；

塑膠類管材（聚丙烯管、硬聚氯乙烯管等）；

襯塑管（凱撒管、襯塑不鏽鋼管、襯塑鋼管等）；

空調系統常用：無縫鋼管。

常用的規格：

其他：DN200/250/300/350/400/450/500/600/700…

冷媒側選型設計：

室內外機選型→室外機容量修正→室內機容量修正→冷卻水量計算。

1 室內外機選型：

室內外機選型和VRV相同點：

1）根據房間負荷值選擇室內機；

2）根據專案情況劃分系統，選擇室外機；

3）連線率控制在50%-130%之間。目前室外機僅10、20、30HP 3個規格，可能經常出現連線率小於100%的情況。

不同點：

1）最大管長不得超過120m；

2）總管長小於300m；

3）分歧管後管長差小於40m。

2。室外機容量修正

2 關於進水溫度修正：

1）冷卻塔按進水溫度32℃進行修正；

（主機額定進出水溫為30/35℃，而冷卻塔額定進出水溫為37/32℃）

2）鍋爐供熱時按額定進水溫度查詢即可，無需修正；

3）採用水、地源熱泵方式時，需根據進水溫度進行容量修正。

3.室內機容量修正：

室內機容量修正和VRV相同：根據室內機額定容量按比例分配室外機能力即可。

4.冷卻水量計算：

根據室外機模組數計算各樓層、各系統所需的冷卻水量，用於後續的冷卻塔及水泵選型

各型號主機額定冷卻水量如下：（以大金為例）

注：額定進出水溫為30/35℃。

水系統選型設計：

水系統設計→冷卻塔選型→冷卻水泵選型→鍋爐容量選型→板換選型→鍋爐迴圈泵選型→計算膨脹水箱容積→繪製系統圖。

1.水系統設計：

空調水系統的型別

同程式和異程式水系統：

確定管徑：

1.等摩擦法（利用摩擦損失曲線圖）

主管尺寸：根據裝置的總迴圈流量，在單位摩擦損失為300-1000Pa/m的範圍內來確定。

1）讀取單位摩擦損失壓差；

2）同時檢測流速。

推薦流速如下：

保持最小腐蝕的最大流速：

推薦壓降範圍：300～1000Pa/m。

分支管的各配管尺寸：

根據流量和預先選定的單位摩擦損失，在曲線圖上讀出交點數值。

注意：

1）如果支管的單位摩擦損失比主管還大，則因為阻抗過大、流量達不到所需值，因此應選擇單位摩擦損失壓差不太大的配管；

2）在流量過大時使用閥門進行調整。

※常用的最低限度的流速：0。6m/s。

2.公式計算法

水管管徑亦可按照下述公式進行計算：

公式中：L-該管段的水流量 （m3/h）

V-該管段允許的水流速 （m/s）

流速V的確定：

當管徑在DN100～DN250之間時，流速推薦值為1。5m/s左右；

當管徑小於DN100時，推薦流速應小於1。0m/s；

管徑大於DN250時，流速可再加大；

進行計算時應該注意管徑和推薦流速的對應。

3.其他參考資料

GBJ13《室外給水設計規範》的推薦流速（m/s）：

GB50015《建築給水排水設計規範》冷卻塔迴圈管道流速推薦值：

開利空調設計手冊的推薦值：

隨著直徑的增大，管道本身和閥門等配件的價格以及安裝費用都大幅度上升。因此，對大直徑管道，流速宜選擇接近上限的數值。

例：如圖，某水源熱泵系統，冷卻水管為同程式，以綠線所示迴路為代表，做水力計算。

1。選定管徑並查出比摩阻（單位管長的沿程阻力）

根據流量及管徑，可在下圖中查詢到相應的比摩阻數值。

2。查出區域性阻力部件的阻力系數

三通、彎頭、常用閥門等的阻力系數可以在《實用供熱空調設計手冊》中查得：

其阻力=阻力系數ξ*動壓=ξ*V2ρ/2

3。水力計算結果如下：

管路阻力=Σ（比摩阻*管長）+Σ（局阻係數*動壓）=28452。6Pa=3m H2O

紅寶書中的局阻係數對應的動壓值不明確，建議重新找明確的資料來計算。

2.冷卻塔選型：

冷卻塔選型用引數：

1。冷卻水流量

2。水溫降（即室外機進出水溫差，一般在5℃左右）

3。專案地室外空氣溼球溫度（上海：28。2 ℃ WB）

4。散熱負荷 Q＝（Qf+Qd*Qf/Qs）*1。1～1。2

Qf—建築物最大冷負荷 w

Qs—空調系統設計總冷量 w

Qd—空調系統總耗電量 w

根據以上引數可在冷卻塔廠家提供的選型資料中選取合適的冷卻塔。

冷卻塔選型時需要明確的資料，除產品的型號、排熱量、尺寸外，還應查出該冷卻塔在設計工況下的水壓降，以便確定水泵揚程。

例：

3.冷卻水泵選型

冷卻水泵需要克服的冷卻水系統阻力主要有：

1）主機換熱器水壓降 P1；

2）冷卻塔水壓降 P2；

3）水管沿程阻力 P3；

4）閥門等的區域性阻力 P4。

以上阻力之和可取1。1的保險係數，計算所得為系統阻力。

選擇的冷卻水泵必須滿足以下條件：

1）流量—水泵流量必須大於或等於系統的冷卻水流量；

2）揚程—水泵揚程必須大於系統總阻力P≥1。1×（P1+P2+P3+P4）

須考慮水泵備用（一備一用或幾備一用）。

4.鍋爐容量選型：

所需鍋爐熱功率的確定如下：

1）建築物最大熱負荷 Qr

2）空調系統設計總供熱量 Qs

3）空調系統總耗電量 Qd

鍋爐熱功率 Q＝（Qr-Qd×Qr/Qs）×1。2～1。3

根據上述計算所得的熱功率，可選取合適的鍋爐，並確認其工作壓力；

水源熱泵VRF制熱工況額定進出水溫20/15℃，鍋爐熱水必須透過板換進行換熱後再輸送到室外機。因此需要根據板換的換熱效率對鍋爐熱功率進行修正，確保所選鍋爐容量滿足要求。

例：

5.板換選型：

由於各廠家生產的板換規格不同，因此一般板換都交由廠家選型。

板換選型時需要提供的引數有：

1）板換兩側的進出水溫度

2）板換兩側的工作壓力

3）允許的板換水壓降

4）換熱量或水流量

根據廠家提供的板換換熱效率再對所選鍋爐的容量進行修正。

6.鍋爐迴圈泵選型

用於鍋爐和板換之間的熱水迴圈，需要克服的阻力有

1）鍋爐內水壓降 P1

2）板換水壓降 P2

3）水管沿程阻力 P3

4）閥門等的區域性阻力 P4

以上阻力之和可取1。1的保險係數，計算所得的為系統阻力；

選擇的泵必須滿足以下條件：

1）流量—水泵流量必須大於或等於鍋爐的迴圈流量；

2）揚程—水泵揚程必須大於系統總阻力。

須考慮水泵備用（一備一用或幾備一用）

7.計算膨脹水箱容積

膨脹水箱的作用：

收容和補償系統中水的脹縮量

水箱容積：V=αΔt Vc

V—膨脹水箱的有效容積，單位L；

α—水的體積膨脹係數，0。0006L/℃

Δt—最大水溫變化值，單位℃；

Vc—系統內的水容量，單位L。

膨脹水箱設計安裝要點：

1）膨脹水箱應防止凍結，安裝在非供暖房間時，應考慮保溫；

2）膨脹管一般接至水泵入口前，迴圈管接至系統定壓點前的水平回水幹管上，該點與定壓點之間，應保持不小於1。5-3m的距離；

3）水箱一般設定在系統的最高點，無法設定在系統最高點時應採用閉式膨脹水箱（氣壓罐）。

說明：1）系統中水容量 Vc 不等於系統的水流量；

2）系統中水容量 Vc 須在管路佈置完成後根據實際的管徑及管長進行計算。

8.繪製系統圖

#3 水源熱泵VRF的執行控制：

1.水泵與主機的開關聯動：

水泵與主機的開關聯動順序：

1）室內機開啟時，發出訊號到主機；

2）主機X2M端子連線的迴路通電，繼電器X1得電，對應X1繼電器的開關X1閉合，水泵通電執行；

3）水流透過流量開關，使迴路通電，繼電器X2得電；

4）對應X2的開關閉合，X3M端子所在迴路通電，主機壓縮機可以執行。

2.水系統控制示意圖

製冷時：

制熱時：

過渡季節（冷熱混合執行）時：

#4 系統主要配套裝置：

冷卻塔：

冷卻塔的作用：透過傳熱、蒸發等方式，把冷卻水中的熱量傳輸給空氣，從而實現製冷時室內熱量的轉移。

冷卻塔的分類

1。開式（溼式）冷卻塔

冷卻水直接與大氣接觸，透過水錶面接觸傳熱、蒸發散熱等方式轉移熱量。

2。閉式（乾式）冷卻塔

冷卻水在封閉盤管中流動，透過空氣和盤管的傳熱、噴淋水蒸發吸熱等途徑轉移熱量。

冷卻塔的選型引數：水量［噸（t/h）］、散熱量。

水源熱泵必須連線閉式冷卻塔。

閉式冷卻塔工作原理：

冷卻水在換熱盤管裡流動，噴淋泵把冷卻塔底部水箱中的水送到盤管上方，噴淋到盤管表面，和冷卻水進行換熱，然後經過淋水填料和逆流而上的風進行熱交換，最後回到水槽。

噴淋水和風進行熱交換時，小部分蒸發排到大氣中，因此同時排走了噴淋水中的潛熱，使得噴淋水和冷卻水得以接近空氣溼球溫度。

採用開式冷卻塔時，必須透過板式換熱器進行換熱，不應將主機和開式冷卻塔接入同一個水環路。

閉式水箱的三種工作模式：純粹自然對流、強制通風對流、噴淋。

鍋爐及其分類：

鍋爐的作用：冬天為水冷系統提供熱量。

鍋爐的必備設施：鍋爐房、燃料輸送和燃燒系統、送風（引風）系統、水泵、水處理裝置、儀表控制系統

供熱鍋爐的分類和選型引數：

供熱鍋爐的分類和選型引數：

迴圈水泵：

水泵的分類：

1。按安裝形式：立式泵、臥式泵；

2。按流量是否改變：定頻泵、變頻泵；

水泵的選型引數：流量、揚程、功率、轉速。

膨脹水箱：

膨脹水箱的作用：閉式空調水系統中，為使系統中的水因溫度變化而引起的體積膨脹給予餘地，以及有利於系統中空氣的排除，管路系統中需連線膨脹水箱

作用：補水、定壓、容納膨脹水量。

膨脹水箱的選型引數：容積（立方米）

膨脹水箱的使用注意事項：

1。水箱一般設定在系統的最高點，無法設定在系統最高點時應採用閉式膨脹水箱（氣壓罐）；

2。膨脹管一般接至水泵入口前的回水幹管上。

常用閥門的介紹：

閥門的分類：

A、根據結構分類：截至閥、球形閥、止回閥、蝶閥；

B、根據材料分類：青銅製、黃銅製、鑄鐵製、鑄鋼製等；

其他輔助設施：

4。集氣罐：及時排出系統內的空氣，以保證水系統的正常執行；集氣罐的安裝位置必須低於膨脹水箱。

5。分、集水器：水系統中，用於連線各路供水管（回水管）的配水（匯水）裝置。

補充資料：某品牌閉式冷卻塔選型步驟。

準備工作：

1。確定所需冷卻的水量（=該冷卻塔連線的所有主機冷卻水量的總和）

2。確認冷卻塔安裝地點的空氣溼球溫度

3。確認所需的水溫降（從幾度［℃］冷卻到幾度［℃］ ）

步驟：

1。計算逼近度（出水溫度與溼球溫度的差，℃）

2。根據溼球溫度、水溫降、逼近度，在資料中查出所需的排熱係數

3。計算散熱負荷’（=水量［l/s］×水溫降［℃］×4。186，kw）

4。修正負荷（=散熱負荷’×排熱係數，kw）

5。根據水量，在資料中選擇排熱能力大於修正負荷的機型

6。查出該機型的水壓降，kPa

一般來說，散熱負荷（=水量［l/s］×水溫降［℃］×4。186），都會大於前面所講的 散熱負荷Q＝（Qf+Qd×Qf/Qs）*1。1～1。2，如果散熱負荷小的話，建議用散熱負荷Q作為修正的基數，以避免出現排熱能力不足的情況。

例：

1。逼近度 = 出水溫度-溼球溫度 = 32-28 = 4℃）

2。根據溼球溫度、水溫降、逼近度，查出排熱係數 = 0。77→查資料

3。計算散熱負荷’= 水量×水溫降×4。186 = 670 kw

4。修正負荷=散熱負荷’×排熱係數= 670×0。77 = 516 kw

5。根據水量，選擇排熱能力大於修正負荷的機型：5B型冷卻塔→查資料

6。查出相應的水壓降= 54。4 kPa→查資料

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