風冷熱泵系統特點：

　　系統優點：送風溫度适宜；可結合地暖應用；冬季化霜無明顯影響；可連接較多室内末端；配管長度和落差不受限；無需專用機房。

　　關鍵點：水流量分配；防凍措施、水質控制。

　　風冷熱泵二聯供工作原理—制冷/制熱：

　　風冷熱泵二聯供應用工作原理—地闆采暖：

　　風冷熱泵冷水機組 地闆采暖二聯供系統特點：

　　實現空調、采暖甚至生活用水三合系統。

　　節能：減少初投資。

　　變頻多聯機系統地闆采暖需要外部額外增加商用鍋爐提供熱源。

　　難點：1、空調流量/揚程跟地暖系統的匹配性；

　　2、空調系統/地闆采暖系統整合；

　　3、冬季惡劣氣候，化霜/熱量衰減采暖效果差；

　　4、實際應用案例參觀。

　　傳統地暖系統的溫差為10℃，阻力計算為2~3m/回路，為保證水系統平衡，地盤管保證每分水器支管長度一緻，一般客廳需要2~3個回路。

　　地暖系統支管管徑一般4″（12mm），總支管管徑一般6″（16mm），壁挂爐揚程一般6m，一般适當增加水路流量，水阻力增大，散熱效果好。

　　空調系統做地暖一般溫差5度，流量減少50%左右，管路需要旁通。

　　容積式鍋爐：需要外置闆交，否則地闆采暖水系統和生活用水系統會混合在一起，水質差，增加外部闆交系統配件多，控制複雜

　　壁挂爐：目前市面上最小的壁挂爐為18KW，對于公寓樓小戶型明顯偏大增加初投資同時增加運行費用。

　　系統由一台熱泵型小型風冷冷水機組和一台熱水器爐組成。夏季由冷水機組制取低溫冷凍水，通過室内風機盤管提供空調；冬季由熱泵主機提供熱水，通過地闆采暖向室内供暖。熱水器提供熱水滿足平時生活用熱水需要。

　　機型選擇：

　　1) 風機盤管的選擇：

　　房間空調面積*單位面積負荷(F1)=房間冷熱負荷→機盤管型号。

　　-頂層、西側、有大面積玻璃的房間需要适當放大；

　　-複式住宅、别墅等的挑空客廳或中庭需按照兩層面積來計算，并盡量将FCU的位置放在低位；

　　-不建議在廚房和衛生間内安裝風口或獨立FCU(避免油膩和潮濕黴菌、異味)；

　　-帶衛生間的卧室、與廚房相通的餐廳可以适當放大，并利用衛生間的排風引入房間的部分冷氣。

　　冬季衛生間内可以采用挂牆式暖氣片、地闆采暖、浴霸等制熱方式；

　　-風機盤管選擇一般用其中速檔風量時的輸出，以保證足夠的容量以及合适的噪聲(特别是夜間休息時)。

　　系統由一台熱泵型小型風冷冷水機組和一台熱水器爐組成。夏季由冷水機組制取低溫冷凍水，通過室内風機盤管提供空調；冬季由熱泵主機提供熱水，通過地闆采暖向室内供暖。熱水器提供熱水滿足平時生活用熱水需要。

　　2)主機的選擇

　　風機盤管容量之和*同時使用系數(F2)=主機冷熱負荷→主機型号

　　F2=室内側最多同時開啟使用的風機盤管所對應的房間面積占總空調面積的比率視用戶要求和其使用習慣、樓宇檔次和形式，一般取0.5至0.9。

　　或者：

　　房間空調面積之和*平均單位面積負荷(F3)=主機冷熱負荷→主機型号

　　F3=所有室内機同時開啟狀态下，室外主機标準容量分攤到單位面積上的數值視開發商投入和其目标客戶的使用習慣、樓宇檔次和形式，一般取120-200w/m2。

　　-由于風機盤管本身也需要估算(用F1)，所以前一種方式将會有兩個變量參數的影響，而後者隻有一個變量參數(F3)，故而較容易控制範圍，我們建議用後一種方式來選擇主機容量和型号；

　　-小戶型的用戶同時開啟各個房間FCU的可能性較大，此系數盡量放高；

　　-F3的選取主要考慮主機在冬季低溫狀态下制熱會産生的衰減量(另見下文)；

　　-風機盤管需要安裝調節電磁閥以控制水流量向需要空調的區域流動。

　　負荷計算：

　　氣候條件；使用面積；窗的數量、朝向；外牆的朝向；房間内的人數；用電器；隔熱因素。

　　風機盤管的選型：

　　根據房間的送風量選取風機盤管型号；

　　根據選取風機盤管的制冷量(冷凍水進水溫度7℃，水溫差5℃，機外餘壓0 Pa)校和房間冷負荷。根據裝飾要求确定風機盤管的形式。

　　根據房間的冷負荷，一般按照風機盤管的中檔風速時的供冷量來選擇風機盤管的型号，也可按照高速檔供冷量的80～85％來選擇。

　　校核冬季的制熱量是否滿足房間的供熱要求。

　　了解風機盤管：風量（高、中、低速）；冷水進水溫度和進出水溫差；進風幹、濕球溫度；标準機組和高靜壓機組；2、3、4排管；水壓降；噪音；物理尺寸。

　　風機盤管的選型例舉：

　　例：某公寓朝南卧室20m2，送風量101sm2；20×10×3600 ÷1000=720m3/h；根據風機盤管樣本選用HFCA04一台，HFCA04高風速時的制冷量為4.39kW，單位面積制冷量為219.5w，大于160w/m2的冷負荷，滿足要求。

　　室外冷水機組選型：

　　室内風機盤管的總冷量；同時使用系數8～100％（(用戶的使用習慣）；根據冷負荷選擇冷水機組；根據主人的生活習慣選擇機組；根據房間的使用情況選擇機組；機組制冷量通常為冷負荷的80~100%。

　　了解機組：名義冷量；機組水壓降特性曲線；安裝尺寸及機組維修、維護空間；電氣規格。

　　例如Koolman水壓降特性曲線圖：

　　定水量系統的總水流量按最大負荷計算：

　　式中：

　　W-冷水總水量 (m3/s)；

　　Q-空調房間設計工況時的負荷總和 (kW)；

　　c-的比熱容 ，取4.19kJ/(kg.℃)；

　　ρ--水的密度，取1000kg/m3；

　　th--回水的平均溫度(℃)；

　　tj --供水溫度(℃)；

　　W--水流量m3/s；

　　d--水管内徑 m；

　　v--水流速 m/s

　　保證換水側熱器進行正常的熱交換。

　　水系統設計：

　　水系統的流量必須首先通過專業設計人員進行規範設計，使流經主機水側換熱器的水流量與機組的制冷量相匹配。

　　不允許按空調主機的水管接頭尺寸定實際管路尺寸，必須經過水系統設計而定水管路尺寸，從而保證機組的水流量。

　　水系統空氣側末端産品的水流量必須首先通過專業設計人員進行規範設計，使流經每個空氣側水盤管的水流量與該空氣側末端産品的制冷量相匹配。

　　查看機組額定水流量要求。

　　風機盤管冷凍水管連接：

　　建議采用軟管與進出水管相連，且在水管路中應安裝水過濾器和球閥(或閘閥)來調節水流量及檢修時能切斷水源。

　　風機盤管的進水口在下，出水口在上，即下進上出方式接管。

　　電動二通閥和電動三通閥均安裝于風機盤管的出水管側。

　　管路系統的配置：

　　1) 兩通-三通閥的選配

　　-電磁閥與溫控器配合使用可以調節房間溫度至舒适的範圍；

　　-全部安裝兩通閥：可能造成水泵“悶泵”現象，故而需要在主管道上加平衡閥；

　　-全部安裝三通閥：近端風機盤管的水阻力較小，容易形成短路、距離主機較遠的房間效果不佳；

　　-我們建議的最佳方式是：兩通閥和三通閥混裝，其中三通閥較少、安裝于遠端；

　　-若不安裝電磁閥，可能造成房間溫度過低(夏季)，卧室内人員入眠後産生不适；

　　-複式或别墅的垂直立管建議采用同程式，以平衡各支管的阻力、均衡流量；

　　-目前市場上出現了自動調節風速的風機盤管溫控器，在達到房間溫度時可以自動停止風機的運行，可以起到相應的作用；

　　-水系統如果全部使用二通閥，則可以同時在主機送、回水主管道之間增加壓差旁通閥，并在靠近水泵進水口側串接一個蓄能水箱，以保證旁通回路滿足最小水容量要求，水容量要求為每千瓦制冷量配有10L水，不夠則增加蓄能水箱。

　　2) 水力裝置

　　-一般意義上的水力裝置包括：水泵、膨脹水箱、自動補水閥、自動排水閥、手動放水閥、Y型過濾器、水流開關等；

　　-膨脹水箱有開式和閉式兩種，開式水箱内有補水球閥和溢水管，可以起到自動補水和排水的作用；

　　-閉式膨脹水箱的容量根據系統内水容量的大小來選擇，可以在一定限度内控制系統内水壓，但必須配以自動補水閥和自動排水閥，以防壓力過低或過高；

　　-自動補水閥引入自來水至空調水管内，因衛生要求采用的是單向結構，防止對生活用水的污染；

　　冷凍水系統水容量要求，水系統儲水箱安裝：

　　為防止水溫波動較快和除霜時水溫下降非常快。

　　可通過增加循環水總量将能明顯地使這兩個問題滞後，但是若水量過多也會造成循環水箱體積龐大、首次制冷或制熱時水溫變化趨緩等負面影響。

　　規定每千瓦制冷量配備10升的水量，達不到要求的必須增加蓄能水箱。

　　在整個水系統的總水量達不到正常的要求時可以在回水管水泵入口處串聯一個儲水箱。

　　儲水箱的容量等于要求的總水量減去水管路和風機盤管的水量。

　　儲水箱安裝需注意：水箱的承壓問題；密閉性，不要漏水；裝在水泵入口回水管處，且要做好保溫。

　　如現場水系統配有壓差旁通閥，需在靠近水泵進水口側串接一個蓄能水箱，以保證旁通回路滿足最小水容量要求，水容量要求為每千瓦制冷量配有10L水，不夠則增加蓄能水箱。

　　外置水泵設計：

　　外置水泵安裝原則是：水流放向必須是流向各機組進水口，使機組開機狀态永遠保證水側換熱器是正壓狀态。

　　禁止讓外置水泵安裝的水流方向是流向室内風機盤管側，使機組水側換熱器内部的水流道處于被抽水狀态。否則機組水側換熱器在制冷模式下有凍壞風險，在制熱模式下有可能發生高壓保護。

　　膨脹水箱的設計：

　　在水系統最高點必須安裝補水箱，裝在機組水泵的回水總立管的頂端，并有溢水裝置；或者在回水管上安裝壓力式膨脹水箱且有自動補水閥和自動洩壓閥。

　　膨脹管在重力循環系統時接在供水總立管的頂端；在機械循環系統時接至系統定壓點，一般接至水泵入口前，循環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，應保持不小于1.5-3m的距離。

　　采用外置式高位膨脹水箱時，系統補水由膨脹水箱内的浮球閥來控制。

　　采用内置式（壓力）膨脹水箱時，在機組進水管上應裝設一隻自動補水閥，當機組進水管處水壓低于設定壓力時，補水閥自動開啟進行補水。

　　膨脹管、溢水管和循環管上嚴禁安裝閥門，而排水管和信号管上應設置閥門。

　　設在非供暖房間内的膨脹管，循環管，信号管均應保溫。

　　膨脹水箱的大小可按空調水系統總水量的3%選取。

　　水箱分：重力式膨脹水箱，力式膨脹水箱。

　　壓力式膨脹水箱：

　　用來調節水回路内壓力及水量的裝置。安裝時請在其兩側各安裝一個手動截止閥，以方便日後維護。

　　自動補水閥上的整定值須小于自來水壓力，且大于該水系統補水處的靜止水壓。

　　某工程設計例舉：

　　地暖工作原理圖：

　　考慮初投資，常規系統的溫度控制以地闆采暖回水溫度14度設定，根據要求調節鍋爐的回水溫度，一般不設定房間溫控器及分水器的兩通閥，不能單獨控制溫度，系統建議全開全關。

　　一、分集水器

　　定義：在水系統中，分水器用于連接各路加熱管供水管的配水裝置；集水器用于連接各路加熱管回水管的彙水裝置。

　　作用：優化系統各支路的流量分配，更好的控制熱量均衡，并且起到各支路開關、系統洩水、自動排氣的作用。

　　水地暖的供水溫度及管間距：

　　低溫熱水地面輻射供暖系統的供、回水溫度應由計算确定，供水溫度不應大于60℃。民用建築供水溫度宜采用35 ℃ ~ 50℃，供回水溫差不大于10 ℃ 。

　　JGJ142-2012《輻射供暖供冷技術規程》：

　　3．1．3 輻射供暖表面平均溫度宜符合表3．1．3的規定。

　　表3．1．3 輻射供暖表面平均溫度（℃）

　　供水溫度：可根據實際負荷情況進行現場設定。

　　上海地區推薦供水溫度45℃，供回水溫差5-8℃。

　　管間距：管間距大，散熱量小，管間距小，散熱量大。一般現在管路鋪設管間距有150mm、200mm、250mm。

　　上海地區推薦管間距：150mm。

　　地闆散熱損失：地闆散熱既有向上的散熱(有效散熱量)，又有向下散熱(熱損失)，故考慮供水溫度以及管間距時應将使其有效散熱量大于室内負荷，方可滿足要求。

　　注：不同的地闆材料散熱不同，石材最佳。

　　盤管長度設計：

　　《輻射供暖供冷技術規程》（JGJ142-2012)中對盤管長度作了規定：連接在同一分水器、集水器上的同一管徑的各環路，其加熱管的長度宜接近，并不宜超過120m。對于安裝了壓差平衡裝置的系統，就必須使各環路長度接近。參考《供熱通風與空氣調節設計規範》規定：同一系統并聯環路額不平衡率應控制在15%以内。如L最長=90m，那麼最短L=90-90*15%=76.5m。

　　地暖主管道流量設計：

　　地暖主管道流量設計兩種計算方法：一種采暖熱負荷、供回水溫差決定；另一種應滿足的短盤管的最小水流速要求。兩者取最大。流量不足造成氣塞破壞系統循環。

　　以建築面積100m2住宅為例：

　　采暖熱負荷指标：60W/m2；采暖負荷為6KW；水流量：6X0.86/10=0.516m3/h……G最小=3.14×[(0.02-0.004)/2]2X0.25X3600=0.18m3/h，即De20管徑單路地暖盤管要求最小水流量為0.18m3/h。如該住宅設計為4分支，則入戶最小總流量為0.18×4=0.72m3/h。

　　地暖主管道流速設計：

　　《輻射供暖供冷技術規程》規定：加熱管内水的流速不宜小于0.25m/s。為保證足夠的流速，熱水流量應有一最小值，對于供回水溫差為10度的系統，管徑De20×1.9管道熱負荷不小于2100W；管徑De25×2.3管道熱負荷應不小于3300W，否則流速達不到設計。

　　地闆采暖總結：

　　地闆采暖計算：

　　單位面積散熱量與熱負荷指标相匹配；

　　地面平均溫度低于最高限值；

　　加熱盤管内的水流速大于0.25m/s；

　　單個環路水阻力不大于30Pa；

　　在水力不超限的前提下，水流速越大有利于減小傳熱熱阻而增加散熱量，在流速＜0.6~1.5m/s時，建議增加單個環路盤管長度，即增加單管供暖區域；

　　風機盤管供冷時水阻為30~50Pa，而且供冷管道比摩阻比采暖管道大，可将大系統的水阻力提高到50KPa或以上，以适當提供單管長度及水速保證足夠的散熱量。

　　家居空調地暖方案對比：

　　兩聯控 地暖控制系統（普通風盤）：

　　兩聯控 地暖控制系統（聯網風盤）：

　　本文來源于互聯網，作者：特靈。暖通南社整理編輯。

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