当前课程知识点：建筑室内热环境模拟及应用 > 第七章 VRF系统与建筑采光模拟及批处理操作 > 07-07 多联式空调系统VRF的主要特征 > 07-07 多联式空调系统VRF的主要特征
各位同学大家好
本节课程我们将对
多联式空调系统的
模拟分析方法进行介绍
希望能够通过本节课程的介绍
增进大家对多联式空调系统
主要特征的深入了解
变制冷剂流量多联式空调系统
简称VRF系统
指的是一台室外机
通过配管连接两台
或两台以上的室外机
其中室外侧采用的
是风冷换热形式
而室内侧一般采用的是
直接蒸发换热形式的
一次制冷剂空调系统
由于可以根据末端用户需求
灵活进行调节
VRF系统是一种以高效节能
独立控制为亮点的
较为新型的空调系统形式
因此近年来VRF系统
在中小型公共建筑中
得到了非常广泛的应用
和集中式冷水机组相对比
这两种系统具有非常不同的特征
VRF系统在部分负荷时
具有较高的系统效率
并且可以实现灵活可控
对于集中冷水系统
它在新风负荷时
它的运行效率较高
并且可以实现集中控制
然而在目前的方案设计阶段
一般都采用
比较定性的对比分析方法
来比较这两种系统的
在实际工程中的适用性
缺乏定量的对比评价方法
通过实测调研
和文献综述可以看到
在北京和上海地区
VRF系统的实际电耗
都比集中冷水系统要低
其中北京地区的
VRF系统的平均空调系统
年耗电量为15.7千瓦时
每平米每年
而集中冷水机组
系统的能耗均值
则达到31.9千瓦时每平米每年
是VRF能耗均值的两倍
而在上海地区
这二者的差别会更大
其中VRF系统的平均能耗
为18.3千瓦时每平米每年
而中央冷水系统平均电耗是
42.3千瓦时每平米每年
这二者的能耗差距高达2.5倍
我们在上述实测案例中
挑选了两个典型案例
通过对比分析的方法
深入找到VRF系统
和CWC系统能耗差异的主要原因
其中案例A是位于北京的
一栋使用集中冷水机组的系统
而案例B是位于青岛的
使用VRF系统的建筑
其中案例B的实测能耗为
16.9千瓦时每平米每年
而采用CWC系统的
案例A的能耗为
32千瓦时每平米每年
案例A的能耗
将近是案例B能耗的两倍
通过实际监测数据可以看到
从实际使用方式来说
集中冷水机组
几乎是在所有的房间
同一时间段
集中在使用空调系统
图中是案例A种
四个末端房间的实测温度数据
可以看到从早上7点
到晚上19点的办公时间内
所有房间的温度
都同时降到了24度左右
说明所有的房间
都根据空调的作息
在同一时间段内
开启了集中空调系统
而VRF系统
运行的方式是非常不同的
通过实测的案例可以看到
在VRF系统中
四个不同的房间
由于每个房间中的人员
对于热舒适的需求不同
在室的时间也非常不同
因此每个房间
所对应的VRF系统的开启时间
差异也很大
比如房间7内的
人员基本开启空调的时间数
非常的少
而房间8内的人员
则对环境要求相对较高
会将室内温度控制在23度
在新风供应方式方面
集中冷水机组系统
基本采用的是
机械新风机组供应新风
一般在夏季每天开启
一段时间新风机组
来满足室内的新风需求
而VRF系统一般不专设
专门的新风机组
通过开窗通风
来实现新风量的这种需求
通过实测可以看到
VRF系统开窗供应新风的方式
所造成的室内空气品质
与集中冷水机组系统
差异不是非常的大
而且室内人员基本也不对
室内空气品质进行抱怨
从启停控制方式上来讲
集中冷水机组系统
基本是按照人员作息
来设计启停时间
而对于VRF系统
则可以根据用户
实际的人员状况灵活进行控制
同时由于是人自主来开启空调
因此当室内温度超过用户的
容忍温度的上限了之后
用户才会开启房间的空调系统
当空调系统开启之后
VRF系统一般都会设置在
一个相对较低的空调设定温度下
因此综上所述
造成集中冷水机组
与VRF系统能耗差距的
最主要原因
来自于以下三个方面
一个是运行方式的不同
VRF系统基本是部分时间
部分空间的运行方式
而中央冷水机组系统
则基本上是全时间
全空间开启的方式
而第二个是新风供应方式上
也有非常大的不同
对于VRF系统而言
一般利用的是开窗通风的方式
来实现室内外的换风
而集中冷水机组系统
则是通过开启
集中风机组的方式
来给室内供应新风
最后是启停控制方面上的差异
对于VRF而言
当房间温度相对较高的时候
用户才会开启这个空调系统
对于中央冷水机组系统而言
空调的设定温度
是根据中央控制系统
来进行控制的
为了深入对比
找到这两个案例之间
能耗差异最主要的影响因素
我们在DeST中
建立了模型B的能耗模型
并逐一修改输入参数
其中包括气象参数
建筑围护结构参数
室内放热量 使用方式
设定温度等等
将原始模型逐步修改为
案例A的模型
从而对比每一步修改
所造成的能耗差距
由于使用方式上的差异
可以使得能耗增加了50%
是产生案例A和案例B
两者巨大能耗差异的
最主要影响因素
因此从上述案例中可以看到
VRF系统和集中冷水机组系统
从用能水平和使用方式上来讲
都有非常巨大的差别
而VRF系统用能少的特征
并不是因为VRF系统
具有比较高效的系统效率
而造成的
最主要是因为VRF系统
具有比较灵活可控的特征
从而使得建筑物的
需冷量大幅下降
从而造成VRF系统的
用能量较为小
因此在模拟分析中
我们也需要深入反映
VRF系统这种灵活可控性
从而使计算结果
更能反映出VRF系统的
实际的性能
在实际工程中
不同的VRF系统的分区方案
和机组容量选择方式
都会极大的影响
VRF系统的实际运行能耗和效率
利用如果分区方案不合理
往往会造成VRF系统
长期运行在部分负荷率偏低的
这种工况下
同时也造成运行时间偏长
能耗高的问题
而如果设计容量偏大
也同样会导致
这种部分负荷率偏低的问题
接下来我们将通过两个实际案例
来看一下VRF系统
在实际工程中容易发生的问题
其中第一个案例
是位于北京的一栋四层
总建筑面积为
6800平米的小型建筑
其中主要房间功能类型
包括办公室 会议室
计算机房 教室等等
其中实验室采用的是
独立空调系统
而第二个案例
同样是位于北京的一栋11层的
总建筑面积为
3万2千平米的大型建筑
其中主要的房间功能类型
就包括办公室 会议室
实验室和休息室等等
这个图展示了案例一中
各个机组的运行时间
可以看到案例一中
各个空调系统普遍存在
这个运行时间过长的问题
例如K1-3和K3-1
和K3-3和K4-2的
室外运行时间将近4000小时
几乎与供冷季的长度相同
其中部分的办公室空调机组
基本上是全天运行
夜间办公室内没有人员的时候
空调系统也一直处在
开启的这种状态
而另一个主要问题是
空调系统的部分负荷率非常的低
案例一中各个机组的
平均负荷率大多低于20%
仅有K4-2这个机组的平均负荷率
超过了20%
而这种长期的低负荷率运行
会导致系统一直运行在
一种较为低效的工况下
同样在案例二中
也可以看到类似的问题
图中绝大多数空调室外机组
平均部分负荷率都低于20%
平均部分负荷率最高的室外机组
也没有超过40%
可以看到在案例二中
VRF系统的室外机组运行效率
都处于一个较低的工况下
将这两个案例中
所有空调机组的实际尖峰负荷
与装机容量进行对比
可以看到所有机组的
实际尖峰负荷
都要远小于实际装机容量
平均的尖峰负荷
将近只有实际装机容量的
50%到60%
因此通过这两个
实际调研案例可以看到
VRF系统非常容易存在这种
室外机选型过大问题
而这是造成VRF系统
实际运行效率低的
一个普遍原因
总结上述工程实际案例中
发生的现象
可以了解到VRF系统
工程应用中
往往会出现两个方面的问题
第一是系统分区不合理
会导致运行时间偏长
部分负荷率偏低的问题
同样室外机如果选型过大的话
其尖峰负荷会远小于
机组的实际装机容量
以上两个因素
都会导致VRF系统
在实际运行中
不能达到其最佳的运行工况
以上我们对VRF系统
在实际工程中的应用
进行了一个简单的介绍
通过将VRF系统
与中央冷水机组的
实际运行效果进行对比
可以看到由于VRF系统
具有灵活可调这种特点
从而导致VRF系统的实际需冷量
远小于集中冷水机组
从而使得VRF系统
具有比较好的节能效果
然而如果VRF系统
不做合理的分区
和合理的设备选型的话
也会造成系统长时间处在
部分负荷率下运行
从而导致运行能效
非常的低下
因此在实际工程中
我们需要对VRF系统的
实际运行效果进行模拟分析
从而为设计提供
更好的定量依据
-01-01-建筑设计与运行中存在的问题与挑战
-01-02-建筑模拟是解决上述问题的重要手段
-01-03-建筑模拟的历史与分类
-01-04-DeST的介绍与特点
-01-05-DEST的应用
--Video
-01-06-准确性问题
--Video
-01-07-建筑模拟过程中常见的几个问题
--01-07
-01-08-课程目标与安排
--Video
-01-09-录屏-DEST简介
--01-09
-01-10-录屏 DEST建模
--1-10
--1-11
-第一章 绪论--第一次作业
-02-01-建筑热环境的三大传热过程
--Video
-02-02-非透明围护结构的热平衡过程
--Video
-02-03-透明围护结构的热平衡过程
--Video
-02-04-室内空气的热平衡
-02-05-建筑热过程的动态求解方法简介
--Video
-02-06-室外气象参数的取值方法
--Video
-02-07-录屏：DeST围护结构的设定
-02-08-录屏：DeST建筑全局设定
--Video
-第二章 建筑热过程与负荷计算--第二次作业
-03-01-中国城镇住宅建筑现状
-03-02-住宅中的热点问题-1
-03-03-住宅中的热点问题-2
-03-04-住宅特点及模拟要点
-03-05-住宅模拟案例-1
-03-06-住宅模拟案例-2
-3-7-房间功能设置1
--Video
-3-8-房间功能设置2
--3-8
-3-9-房间功能设置3
--3-9
-3-10-房间功能设置4
--3-10
-第三章 住宅类建筑能耗模拟分析方法--第三次作业
-04-01-公共建筑用能现状
-04-02-公共建筑的用能特征
-04-03-公共建筑模拟中的关键点
-04-04-模拟分析的实例
-04-05-录屏：建筑参数设定（1）
-04-06-录屏：建筑参数设定（2）
-04-07-录屏：建筑参数设定（3）
-04-08-录屏：建筑参数设定（4）
-04-09-录屏-报表解读（1）
-04-10-录屏-报表解读（2）
-04-11--录屏-报表解读（3）
-04-12--录屏-报表解读（4）
-第四章 公共建筑能耗模拟分析方法--第四次作业
-5-1 环境控制方案模拟的工程背景和影响因素
-5-2-环境控制系统模拟的实际工程应用
-5-3-空气处理设备方案的影响因素
-5-4-空气处理设备的模拟分析方法
-5-5-录屏：DeST中Scheme模拟计算的操作方法
-5-6-录屏：DeST中AHU模拟计算的操作方法
-第五章 环境控制模拟分析方法--第五次作业
-06-01 冷热源与水系统的工程背景与实际意义
-06-02 冷热源与水系统的模拟设计方案
-06-03 特约采访：空调水系统常见工程问题介绍-张野
-06-04 建筑能耗系统的背景和主要内容
-06-05 建筑能耗系统模拟的基本方法
-06-06 特约采访：分项计量系统与模拟的关系-沈启
-06-07 经济性分析的基本方法
-06-08 经济性分析的实际工程应用
-06-09 特约采访：经济性模拟分析的必要性与特点-王福林
--06-09 特约采访：经济性模拟分析的必要性与特点-王福林
-06-10 录屏：冷热源与泵站分析的具体操作
-06-11 录屏：其他能耗系统模拟计算模块操作
-06-12 录屏：经济性分析模块模拟操作
-第六章 冷热源方案设计与经济性分析--第六次作业
-07-01 建筑光环境：窗和遮阳
-07-02 DeST中的遮阳计算与日影分析
-07-03 外檐的遮阳与建模技巧
-07-04 DeST中的采光模拟分析方法
-07-05 DeST软件使用的实用专题
-07-06 批处理功能介绍
-07-07 多联式空调系统VRF的主要特征
-07-08 VRF系统的设计关键点
-07-09 录屏：VRF多联式空调系统模拟计算方法
-07-10 录屏：DeST中的遮阳模拟计算方法
-07-11 录屏：DeST中的阴影和采光计算
-07-12 录屏：阳光遮挡对负荷影响的模拟分析
-07-13 录屏：遮阳板对负荷影响模拟分析
-07-14 The Interview of Sun Kaiyu from Lawrence Berkeley National Laboratory about the practical eng
--Video
-第七章 VRF系统与建筑采光模拟及批处理操作--第七次作业
-08-01 人行为对建筑能耗的影响
-08-02 人行为的定义、分类与特征
-08-03 人行为的模拟分析方法
-08-04 人行为建模与实际应用（1）
-08-05 人行为建模与实际应用（2）
-08-06 录屏：DeST软件中人行为模拟模块的计算
-08-07 访谈：IEA能源分析师Brian Dean谈建筑人行为
--08-07 访谈：IEA能源分析师Brian Dean谈建筑人行为
-第八章 人行为模拟分析方法与DeST应用案例介绍--第八次作业
