燃气热泵空调(GHP)工程设计与应用

燃气热泵空调(GHP)工程设计与应用——上海天恒会所工程实例

1.      工程概述

天恒会所坐落于上海闵行区，位于鑫都路中春路口，是航天城社区的娱乐休闲会所。会所分二层，地下一层，地上一层，总建筑面积2100m²。会所主要是面向航天城工作人员和高层白领，消费层次较高，因此室内的装潢都是6星级水准，豪华、艺术是主要格调。中央空调，是采用林内燃气热泵型空调（GHP），其特点就是环保、节能、高效、舒适。并且大堂、以及二层廊厅过道是采用的林内牌地暖供暖，生活热水采用林内牌热水并联系统。

2.      GHP工作原理

(1)  GHP是什么？

GHP是用燃气引擎驱动压缩机运转从而达到空调效果的制冷剂系统的新型空调。

 

(2)  GHP工作原理

燃气热泵空调是由冷媒在室内机和室外机之间的相变变化吸热或放热，达到夏天制冷、冬天采暖的系统。

a)      制冷原理：

冷媒经过由燃气引擎驱动的压缩机压缩后，在室外热交换器上冷凝，经过膨胀阀的节流作用后，冷媒在室内机中汽化与室内空气进行热交换，从而降低空气室内温度。汽化后的冷媒重新回到压缩机压缩，从而形成制冷机循环。

b)      制热原理：

冷媒经过由燃气引擎驱动的压缩机压缩后，形成了高温高压的冷媒气体，通过四通阀转换进入室内机冷凝并与室内空气进行热交换，使空气温度升高

燃气发动机热泵是由燃气发动机驱动的热泵，即用燃气发动机驱动压缩机完成热泵循环。由于可有效地利用燃气发动机的排热，燃气发动机热泵的燃料消耗量只有燃气锅炉的50%左右，因此是一种高度节能的设备。该机组可在夏季作为制冷机运转，其排热还可作为吸收式制冷机的热源

3.      设计依据

(1)    <<采暖通风与空气调节设计规范>>     (GB50019-2003)

(2)    <<建筑设计防火规范>>               (GB50016-2006)

(3)    <<公共建筑节能设计标准>>           (DGJ08－107－2004) 

(4)    <<全国民用建筑工程设计技术措施-暖通空调.动力>> （2003年版）

(5)    其它一些可适用的规范、规程、标准等

4.      设计说明

(1)  设计参数

室外空气计算参数

冬季室外空气计算参数：干球温度 -4℃；

夏季室外空气计算参数：干球温度 35℃；湿球温度28.2℃

室内空气计算参数

冬季室内空气计算参数：温度 24±2℃；相对湿度30～50%

夏季室内空气计算参数：温度 25±2℃；相对湿度50～65%

(2)  设备选型

本案例对空调负荷要求较高，一、二层大厅悬空，对供热要求十分高，因此采用了空调+地暖+电空调（辅助热源）。施工条件苛刻，施工周期短，我们在克服客观困难同时，确保了冷量配置、新风量、噪声等技术性指标，并且在空调设备选型上也迎合了装潢美观的要求。

燃气热泵（Gas Engine Driven Heat Pump，以下简称GHP）是以燃气发动机作为动力来驱动的涡旋压缩式热泵。燃气热泵是一种很有前途的空调设备，除了供应热水外，还能用于采暖和制冷。日本等一些国家已经研制成功了用于住宅采暖和供冷的燃气热泵

整个系统，我们采用了5台GHP，6台大金柜机以及6套全热交换器，其中：

表1   室外机规格表

负荷设计：

1)       由于整个会所的建筑结构为下沉式会所，会所分为东西两区，中间为玻璃连廊。墙体中空，保温性能好。因此，会所平均负荷范围200W/㎡～250W/㎡。

2)       大堂层采用八台空调机组,其中两台为暗藏式风管机,另外六台为柜式空调机组,  外面用柜子包饰作美化处理.由于大堂层高很高,空调吹出的热风上升冷气下降, 故八台空调机组仅供夏季使用;大堂后面的玻璃屋的空调机组采用的是藏在吊顶里的天花板嵌入风管内藏式空调机组,同样玻璃屋层高也较高且四周全为透明玻璃,保暖性差,故冬季采暖效果会很差,大堂和玻璃屋的空调只能夏季使用.冬季大堂和玻璃屋采用地板采暖.。

3)       东西区玻璃连廊负荷配置到300 W/㎡。西区棋牌室配置200 W/㎡，乒乓室配置200 W/㎡。物业管理办公室配置150 W/㎡（地下一层）。东区地下一层，儿童阅览室配置180 W/㎡，桌球房220 W/㎡，健身房200 W/㎡。地上一层会客厅和会议室配置210 W/㎡，休息厅配置190 W/㎡，多媒体室配置260 W/㎡。所有房间内的空调均采用风管机风管暗藏式风口送风。

4)       考虑到餐厅空调的同时使用率，我们的室内机、外机实际连接率为102%，达到高效节能的效果。

5)       从舒适性角度考虑，除了正厨房没有配置空调（由专业的厨房设计单位及施工），大堂及廊厅空调采用高静压风管机，其他位置都采用的低静压风管设置。局部区域。

6)       除了儿童阅览室和会客厅、大堂采取自然换新风，（数量增加）。其他空间均使用全热交换器做新风处理。新风量分别为：4台800M³/h，2台1000 M³/h。浴室和卫生间均采用排风机排风。

(3)  空调系统的可靠性

传统的中央空调系统需要配置一套昂贵而庞大的后备系统，以防止在系统发生问题时，整套系统中的空调都会停止。而VRV中央空调系统可分别控制各个房间的空调，使任何可能的故障只会影响相关部分，不至于整个系统停机。林内牌燃气热泵型空调，不但具有VRV空调所有特性，在系统控制方面可以作到更加精准，并且自动恢复功能和记忆功能强大，使用户设置的数据不会丢失。并且单台内机故障不会影响到整个空调系统运行，具有相当的可靠性。

(4)  空调系统的舒适性

1)       林内牌GHP，采用环保型新制冷剂R410A，可对各个位置进行单独控制，根据餐厅内客流量变化，结合高精度的PID控制系统进行变频控制各点温度，由于GHP采用燃气发动机作为动力源，它的无级变速带动涡旋压缩机运转，达到真正意义上的变频控制。

2)       林内牌GHP制热效果相当好，从参数表中可以看出，其制热能力强于制冷，并且冬季运行时无需化霜，且在-15℃外气温度运行下,制热量不受影响。

5.      设计图纸

 

图1   一层空调平面图

 

图2   二层空调平面图

6.      运行费用比较：

表2  燃气热泵空调(GHP)与电热泵(EHP)的经济性比较表

5台25HP燃气热泵空调(GHP)一年实际使用运转情况和同样配置的电空调(EHP)的比较，一年的运行费用节省了10万元。

7.      设计总结：

    上海经济近年的飞速增长,已经大大改善了人们的居住条件,加之对居住环境舒适度要求的不断提高,促使上海市的各类空调拥有率不断上升,结果造成了夏季城市高峰期电力的短缺.为此,上海市政府大力鼓励燃气空调的应用,上海市政府出台的燃气空调一次性设备投资费用补贴措施,为100元/kW制冷量。环保和节能将会成为新的世界主流，采用天然气的舒适性热泵空调掀开了空调界的新篇章。从以上案例可以看出，GHP的经济、环保、节能优势十分显著。使用方对其日常的运行管理费用，感到十分满意。