现今建筑内的主要空调形式一般分为冷水机组+锅炉空调系统、风冷热泵空调系统、VRV变频空调系统等,冷水机组+锅炉空调系统由冷水机组将压缩机,蒸发器,冷凝器和节流机构等部件组装在一起,形成一个蒸汽压缩制冷循环,对外提供空调冷水,该系统能效比高,可靠性好,单机容量大,但需要冷却塔,水泵等配套设备,冬季还需要另行设置热源,需要专用机房,适用于大型办公、厂房、商场等。风冷热泵空调系统是一种利用环境空气夏季由冷却冷凝器、冬季由蒸发器从环境空气吸热的空调供冷、供热两用设备,它的基本原理是由常规的制冷机流程加上四通阀,实现蒸发器和冷凝器的互换,机组露天设置,不需要专用机房,但效果受室外气候影响较大,能效比较水冷冷水机组低,也需要水泵等配套设备,适用于中小规模的办公楼、商场、宾馆、医院、学校等。VRV变频空调系统是一台(组)空气(水)源制冷或热泵机组配置多台室内机,通过改变制冷剂流量适应各房间负荷变化的直接膨胀式空调系统,部分负荷性能好,系统可灵活划分,自动控制程度较高,可实现无人值守,无需专用机房,没有水泵等易于引起震动的设备。但冬季制热受室外环境影响,冷媒管路不能太长,总配电容量相对较大,设备初投资较高,适用于中小规模的办公楼、宾馆、会所、医院、学校等。本篇文章会就这几种空调形式的电气配套设计进行逐一分析,弄清电气 设计应注意的问题。
我们知道现今建筑设计院的电气设计大多采用需要系数法进行负荷计算,公式为Pc=KxPe(Pc计算负荷,Kx需要系数,Pe设备容量),从上式就可以看出确定合适的需要系数是负荷计算的关键,另外在负荷计算中也需要电气设计人员厘清安装功率与计算功率的差别,首先来看看理论上的定义,设备容量(安装容量)——一般指的是设备的额定容量或额定功率(设备铭牌数据),是配电系统设计和计算的基础资料和依据,计算负荷(计算容量)——通常采用30 分钟最大平均负荷,标志用户的最大用电功率,是选择变压器容量、确定备用电源容量和季节性负荷划分的依据,也是计算配电系统各回路计算电流的依据。从以上定义就可以看出安装容量与计算容量是有区别的,我们在做电气配套设计前需要了解清楚,尤其是要与暖通专业配合,清楚空调设备的工作状况,计算并确定好计算负荷,这样才能得到正确的计算电流,计算电流——计算负荷在额定电压下的电流,是选择配电变配电变压器、导体、电器,计算电压偏差及功率损耗等的计算依据。 冷水机组+锅炉空调系统
首先确定冷水机组+锅炉空调系统的需要系数如何选取,查现有电气工具手册、图集,按
《全国民用建筑工程设计技术措施》电气篇表2.7.7及《建筑电气常用数据》表3.24中规定,冷冻机、锅炉1~3台为0.9~0.7,>3台为0.7~0.6,功率因数取0.8~0.85,按《工业与民用配电设计手册》(第四版)表1.4-3(民用建筑用电设备)规定,冷冻机为0.85~0.9,功率因数取0.8~0.9,表1.4-4(旅游宾馆用电设备)规定,冷冻机组、泵为0.65~0.75,功率因数取0.8,从上述数据中可以看出,要求并不一致,宾馆建筑由于其特殊性,需要系数要求相对低一些。而工程中我们又如何处理呢,以笔者的工程实践和认识来看,工程中的冷冻机大多为连续工作制设备(日运行时间普遍在8小时以上),这时需要系数不宜取低值,建议冷冻机组的需要系数按1~3台选取1~0.9,>3台选取0.85~0.6,功率因数选取0.8~0.85较为合适;其次确定冷冻机组的设备功率,无特别情况一般工程中都是直接采用设备的铭牌功率。
风冷热泵空调系统
关于风冷热泵空调系统的需要系数如何取值,现有的电气设计手册中都没有明确指示,笔者认为风冷热泵与冷水机的工作原理是接近的,建议电气配套设计中可以按冷水机组+锅炉空调系统的相同原则进行处理。不过,设计中还需注意,因风冷热泵的工作环境、工作
原理及各厂家的技术水平及技术处理方案的不同,某些空调设备厂家或特别寒冷区域需要加装加热装置来保障热泵在寒冷季节的正常运行,因此设计中需与暖通专业配合,并仔细阅读产品样本,不要遗忘了这部分的电气容量的预留。其他方面,由于热泵大多设于屋面,一般距变电所较远且用电负荷较大,线路的电压损失应引起足够重视,工程中应做电压损失的校验以便选择合适的电缆。热泵应做防雷设计:其配电线路应加装浪涌防护器以防过电压;热泵多较为高大且价格昂贵,其设备本身的避雷措施也不应忽视,建议设置独立的接闪针保护。