摘要：介紹一種近十年在國(guó)外興起的新型空調(diào)方式。本文介紹了水環(huán)熱泵VRV產(chǎn)品在國(guó)外的發(fā)展應(yīng)用和相關(guān)鼓勵(lì)政策以及在國(guó)內(nèi)推廣的前景。并根據(jù)2005年北京市《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)于設(shè)備的綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)要求，對(duì)其進(jìn)行節(jié)能性探討。

關(guān)鍵詞：水環(huán)熱泵 VRV 節(jié)能

1．水環(huán)熱泵VRV的應(yīng)用概況

　　水環(huán)熱泵VRV（water-cooled VRV）是VRV系列的一個(gè)分支，它在風(fēng)冷VRV的基礎(chǔ)上，將風(fēng)冷式（風(fēng)機(jī)+表冷器）變成水冷式（冷卻水環(huán)路+內(nèi)置板換），形成一種水管不進(jìn)房間，而僅在豎井和主機(jī)的非專用機(jī)房?jī)?nèi)；主機(jī)位于室內(nèi)非專用設(shè)備間，體型和重量更小，可做堆疊放置；在使用上集中與分散相結(jié)合的一種新型空調(diào)方式。

　　它可以與多種能源形式相結(jié)合，應(yīng)用于各種有現(xiàn)成冷熱源，或存在內(nèi)外區(qū)，或同時(shí)有冷熱需求的新建，改造或加建項(xiàng)目等。建筑規(guī)模從幾百平米到幾十萬(wàn)平米不等。

　　主機(jī)使用R410A冷媒，有熱泵型和熱回收型兩種。其中熱回收這個(gè)概念，在風(fēng)冷VRV上已有應(yīng)用。使用這種機(jī)型，可以實(shí)現(xiàn)在同一個(gè)冷媒系統(tǒng)中同時(shí)供冷供熱。

水環(huán)熱泵VRV

1．1．在國(guó)外發(fā)展概況

　　上世紀(jì)80年代末90年代初，日本經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展的時(shí)期。從經(jīng)濟(jì)規(guī)?？?0年代初日本人均國(guó)民生產(chǎn)總值為29524美元，居世界第一位，超過(guò)美國(guó)20%。社會(huì)各項(xiàng)建設(shè)迅速發(fā)展。也是從這個(gè)時(shí)期開(kāi)始，日本政府開(kāi)始“實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”，“把發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建立循環(huán)型社會(huì)看作是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑和方式”。

　　水環(huán)熱泵VRV正是基于這樣的背景，響應(yīng)當(dāng)時(shí)大量出現(xiàn)的改造/新建項(xiàng)目對(duì)與循環(huán)利用，可持續(xù)發(fā)展的需求而產(chǎn)生的。

　　經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，水環(huán)熱泵VRV在日本和歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家取得了迅速發(fā)展，目前已經(jīng)發(fā)展到了第二代產(chǎn)品。2005年底，該產(chǎn)品相繼獲得05年度日本節(jié)能大獎(jiǎng)——節(jié)能會(huì)長(zhǎng)獎(jiǎng)（注1）和歐洲的政府稅收獎(jiǎng)勵(lì)政策的鼓勵(lì)應(yīng)用（注2）。

1．2 在國(guó)內(nèi)推廣前景

1．2．1 能源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展

　　進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，隨著全面建設(shè)小康社會(huì)的開(kāi)始，我國(guó)經(jīng)濟(jì)規(guī)模不斷擴(kuò)大，中國(guó)已經(jīng)成為僅次于美國(guó)的第二大世界市場(chǎng)，工業(yè)化和城市化全面加速。而資源供需矛盾和環(huán)境問(wèn)題也隨之日益加劇。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，我國(guó)還是世界第二大能源消費(fèi)國(guó)和第二大CO2排放國(guó)（冷暖空調(diào)網(wǎng)《我國(guó)集中空調(diào)節(jié)能的必要性》）。2004 年，中國(guó)境內(nèi)各城市大面積拉閘限電，經(jīng)嚴(yán)重影響了國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和老百姓的生活。單位GDP能耗高，環(huán)境成本高已經(jīng)成為制約我國(guó)健康持續(xù)發(fā)展的首要因素。

　　黨的十六屆五中全會(huì)提出，我國(guó)到“十一五”末期（2010年），單位GDP能耗要比“十五”末期降低20％。今后國(guó)家統(tǒng)計(jì)局、國(guó)家發(fā)改委對(duì)各地方的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)評(píng)價(jià)指標(biāo)也將把單位GDP能耗列為重要評(píng)價(jià)內(nèi)容。

　　專家們指出，雖然我國(guó)能耗浪費(fèi)驚人，但是節(jié)能余地還是很大的。隨著全球經(jīng)濟(jì)向信息類新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展及人們對(duì)生活舒適性要求的不斷提高，越來(lái)越多的能源消耗在非傳統(tǒng)行業(yè)。

　　在商業(yè)、服務(wù)業(yè)領(lǐng)域，中央空調(diào)是主要的耗能設(shè)備。按重慶和上海的統(tǒng)計(jì)，中央空調(diào)的用電量分別占全市總用電量的 23 ％和 31.1 ％。此外，我國(guó)的民用、公用及商用建筑的中央空調(diào)普遍存在著能耗高的問(wèn)題，一般中央空調(diào)的能耗約占整個(gè)建筑總能耗的 50 ％左右，對(duì)于商場(chǎng)和綜合大樓可能高達(dá) 60 ％以上。（冷暖空調(diào)網(wǎng)《我國(guó)集中空調(diào)節(jié)能的必要性》）

　　基于以上背景，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中節(jié)能與新能源開(kāi)發(fā)，可再生能源利用并重，倡導(dǎo)環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)于我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。

　　因此，水環(huán)熱泵VRV由于其自身特點(diǎn)，在我國(guó)推廣和應(yīng)用有著相當(dāng)廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間。

1．2．2 水環(huán)熱泵VRV的應(yīng)用情況

　　水環(huán)熱泵VRV的設(shè)計(jì)和使用主要有三大部分：能源的選用，冷卻水管路和VRV-W。三者的優(yōu)化結(jié)合可以使整個(gè)系統(tǒng)的初投資和運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理。

　　由于水環(huán)熱泵VRV的正常工作水溫在15-45℃之間，所以它可以采用的能源的種類有三類：常規(guī)，低品位能源和可再生/新能源。實(shí)際上，水環(huán)熱泵VRV的可以采用的能源形式是多種多樣的，只要能滿足提供來(lái)的水溫度在15-45℃之間即可。另外，此種空調(diào)系統(tǒng)也可以和常規(guī)的冰蓄冷和水箱蓄熱結(jié)合使用，可以在一定程度上利用峰谷電差。

　　冷卻水管路的設(shè)計(jì)，可以參考常規(guī)水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。水環(huán)熱泵VRV主機(jī)的承壓可以達(dá)到1.96MPa。

　　VRV-W的設(shè)計(jì)可以參考風(fēng)冷VRV的選型設(shè)計(jì)。

　　需要注意的有幾點(diǎn)：一，水管路設(shè)計(jì)十，豎井位置的合理選擇，可以使主機(jī)盡量靠近使用空間，降低冷媒管路的管長(zhǎng)損失；二，由于水環(huán)熱泵VRV主機(jī)內(nèi)置板式換熱器尺寸小，對(duì)于臟堵和腐蝕比較敏感，故必須采用閉環(huán)系統(tǒng)，即采用閉式冷卻水塔或開(kāi)式冷卻水塔+板換。
2．水環(huán)熱泵VRV在國(guó)外應(yīng)用實(shí)例簡(jiǎn)介

2．1新建項(xiàng)目

　　飯?zhí)飿虻谝淮髲B

　　項(xiàng)目位于日本大阪，建筑面積50000平米，用途為辦公樓+住宅，投入使用時(shí)間為2000年。整個(gè)系統(tǒng)采用水環(huán)熱泵VRV 346臺(tái) (3,086HP)，室內(nèi)機(jī)采用 412臺(tái) (風(fēng)管式)。新風(fēng)采用全熱交換器 277臺(tái)。該系統(tǒng)滿足了用戶對(duì)于建筑物的高端定位和屋頂空間作為停車場(chǎng)和花園的需求。

　　飯?zhí)飿虻谝淮髲B獲得了大樓建筑協(xié)會(huì)獎(jiǎng)。

　　日航城市酒店

　　項(xiàng)目位于日本東京，建筑面積5400平米，用途為酒店，投入使用時(shí)間為1997年。整個(gè)系統(tǒng)采用水環(huán)熱泵VRV 33臺(tái)，閉式冷卻水塔1臺(tái)（175噸）。該系統(tǒng)的采用，解決了用戶屋頂和四周空間有限的難題，滿足了用戶節(jié)約有用空間和集中管理的需求。

　　日本的大部分日航城市酒店采用的都是水環(huán)熱泵VRV系統(tǒng)。

　　希爾頓酒店

　　項(xiàng)目位于英國(guó)曼徹斯特，用途為酒店，建成時(shí)間為2006年底。整個(gè)建筑在客房部份290個(gè)房間采用熱回收型水環(huán)熱泵VRV共29臺(tái)。該系統(tǒng)的采用滿足了當(dāng)?shù)貙?duì)于CO2排放效率的限制需求。
2．2 改建項(xiàng)目

　　新大大廈

　　項(xiàng)目位于日本大阪，建筑面積80000平米，單層建筑面積超過(guò)8000平米，用途為商鋪，改造完成時(shí)間為2004年。整個(gè)系統(tǒng)采用水環(huán)熱泵VRV 139臺(tái)，室內(nèi)機(jī)700臺(tái)，閉式冷卻水塔2臺(tái)（330*2噸）。改造前，整個(gè)建筑經(jīng)過(guò)多年使用后，原有空調(diào)系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)有負(fù)荷要求，但是主要設(shè)備如制冷主機(jī)，水循環(huán)管路等還未到使用年限；由于房間朝向不同，位置不同，冷熱需求嚴(yán)重不平衡。該系統(tǒng)滿足了用戶利用原有冷熱源，補(bǔ)充系統(tǒng)不足負(fù)荷，分區(qū)使用，集中管理和分戶計(jì)費(fèi)，最終要的是改造過(guò)程中整個(gè)大樓不能停止?fàn)I業(yè)的需求。

　　CLOTH HALL COURT

　　項(xiàng)目位于英國(guó)立茲大學(xué)內(nèi)，建筑面積3000平米，用途為學(xué)院。整個(gè)系統(tǒng)采用水環(huán)熱泵VRV12臺(tái)，室內(nèi)機(jī)65臺(tái)。該建筑是當(dāng)?shù)赜忻奈奈锝ㄖ?，?shù)二級(jí)保存對(duì)象，外觀不能受到任何改動(dòng)，而內(nèi)部空間又十分有限。該系統(tǒng)的采用解決了這些特定情況所帶來(lái)的限制，同時(shí)保證了用戶較短的工期和較低的運(yùn)行費(fèi)用。

3 水環(huán)熱泵VRV的節(jié)能性分析

　　1）制冷工況：由于國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有相關(guān)規(guī)范可以參考，僅根據(jù)北京市建委05年頒布的北京市《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》中，對(duì)于蒸汽壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機(jī)組的規(guī)定，對(duì)其做一個(gè)簡(jiǎn)單分析。下表反映了水環(huán)熱泵VRV和某美國(guó)品牌離心機(jī)的COP和綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)的情況：

　　IPLV=2.3%×A+41.5% ×B+46.1% ×C+10.1% ×D
A—100%負(fù)荷時(shí)性能系數(shù)（W/W） 冷卻水進(jìn)水溫度30℃
B—75% 負(fù)荷時(shí)性能系數(shù)（W/W） 冷卻水進(jìn)水溫度26℃
C—50% 負(fù)荷時(shí)性能系數(shù)（W/W） 冷卻水進(jìn)水溫度23℃
D—25% 負(fù)荷時(shí)性能系數(shù)（W/W） 冷卻水進(jìn)水溫度19℃

　　由上可知，水環(huán)熱泵VRV的綜合部分負(fù)荷性能系數(shù)要遠(yuǎn)高于《標(biāo)準(zhǔn)》中對(duì)離心機(jī)（5.1）的要求。而通常風(fēng)冷VRV由于室外氣溫過(guò)低而產(chǎn)生的在冬季采暖時(shí)的效率衰減問(wèn)題（要求大于COP1.8），對(duì)于水環(huán)熱泵VRV也完全不存在了。

　　如果把IPLV作為其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)進(jìn)行分析，將各負(fù)荷率情況下耗電量代入A，B，C，D對(duì)應(yīng)位置，可以在一定程度上反映出其耗電情況。

　　2）采暖工況：以上分析的是制冷工況。在冬季采暖運(yùn)行時(shí)，其節(jié)能性由于能源配置和利用方式不同，存在多種情況：

　　按有無(wú)內(nèi)外分區(qū)考慮：

　　1．有內(nèi)外分區(qū)：通過(guò)將內(nèi)區(qū)余熱向外區(qū)轉(zhuǎn)移，可以實(shí)現(xiàn)熱源的節(jié)??；

　　2．無(wú)內(nèi)外分區(qū)：系統(tǒng)承擔(dān)整個(gè)建筑的熱負(fù)荷。

　　按采用的能源形式考慮：

　　1．常規(guī)能源：

　　如果采用鍋爐，可以結(jié)合蓄熱水箱使用。因?yàn)樗h(huán)熱泵VRV所需水溫不高，故可以波谷的廉價(jià)電，節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)鍋爐的選型也可以相應(yīng)減小。

　　如果采用市政熱網(wǎng)，目前大部分地區(qū)還是使用按平米計(jì)價(jià)，則優(yōu)勢(shì)難以體現(xiàn)。

　　2．低品位能源和可再生/新能源

　　綜合使用這些能源，無(wú)論是制冷還是采暖，其能耗都是遠(yuǎn)地于常規(guī)能源的。并且由于這些能源在獲得時(shí)十分廉價(jià)，還可以節(jié)省大量的運(yùn)行費(fèi)用。

　　需要注意的是在使用某些類型的能源時(shí)對(duì)環(huán)境的影響。

　　綜上所述，于世界各國(guó)對(duì)于節(jié)能，環(huán)保和可持續(xù)隨著發(fā)展的日見(jiàn)重視，作為一種新的空調(diào)方式，水環(huán)熱泵VRV將會(huì)成為未來(lái)空調(diào)方式中新的，也是非常重要的一種選擇。

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