水源热泵空调系统与VRV空调系统之比较

摘要：随着人们生活水平的不断提高，空调已经成为人们日常生活必不可少的一部分。而现在存在着很多种不同的空调系统形式，那么人们对于空调的选择也越来越多。本文介绍水源热泵空调系统和VRV空调系统的背景，系统组成，对环境的影响以及这两个系统的比较。

关键词：水源热泵空调；VRV空调；比较；环境影响

中图分类号： TU831.3文献标识码： A

引言

近年来随着我国经济建设的迅速发展，公共建筑对中央空调系统的需求正不断增加，随着人民生活水平的提高和住房面积的改善，空调更加普及，而空调能耗很大，近年来夏季高温持续，全国大部分地区电力供应严重不足，导致部分时段错峰，甚至轮流拉闸限电。因此，空调系统节能降耗已成为业内人士关注和研究的重要课题。

一、空调系统背景

（一）、水源热泵空调系统的发展现状

最早的地下水源热泵系统应用于1948年美国俄勒冈州波特兰市联邦大厦、Commonwealth Building），国内近几年，在山东；河南；湖北；辽宁；黑龙江；北京和河北等地已有100多个利用地下水的水源热泵工程在投入使用，总的供热和空调面积达到100余万m2。到2012年底，全国已拥有100多套地下水源热泵供热/制冷系统。当前，随着我国经济的高速增长，社会购买力的大大增强，水源热泵的高初投资问题对其应用的影响将越来越小。而且，科技的发展使得水源热泵的技术更加成熟，使用成本下降。因此，水源热泵系统凭借其显著的节能环保特性及投资经济性的优势而具有相当大的市场潜力。

（二）、VRV空调系统背景

VRV空调系统是家用中央空调的主要机型之一,具有系统简单；结构紧凑；节能；舒适等优点,各个房间独立调节；运行,能满足不同房间不同空调负荷的要求。自20世纪80年代诞生以来,在国内外市场上获得了广泛的重视和应用。

VRV空调系统依赖于机电方面的变频技术而产生的空调系统设计安装方式。自从80年明了VRV系统之后,很多极其注意空间利用的商铺都选择这种算不上真正中央空调的新系统。由于VRV系统只是输送制冷剂到每个房间的分机,所以不需要设计独立的风道、新风系统另外安排风道,做到了设备的小型化和安静化,给建筑设计单位,安装公司以及业主都提供了便捷；舒适和经济的完美选择。进入21世纪以后,不断完善VRV技术,结合现在流行的以太网技术来提供从各分机到主机甚至远程监控的控制能力,并克服了VRV系统与集中式中央空调相比最大的缺点，增加了独立设计协同控制的新风系统。

二、系统原理

（一）、水源热泵系统选取的意义与原理

水源热泵空调系统能源利用效率高，节能环保，并且具有可持续发展。同时，水源热泵是以常年基本处于恒温状态下的地下水作为换热对象，它的温度一般等于当地全年平均气温或高出1～2℃，机组的运行效率比较高，使用年限长，经济性好，并且无污染，是公认的绿色能源。而且，水源热泵空调系统的应用具有很大的社会效益和经济效益，主要体现在以下:①利用湖水、河水、地下水及地热水资源，消耗部分电能，冬季把水中的低品位能量取出来。供给室内采暖或空调；夏季，把室内的热量取出来释放到水中，达到空调的目的，同时可免费为用户加热部分生活热水；②环保。供热时可替代锅炉房系统，没有了燃烧过程，就避免了排烟污染，供冷时不再需要冷却塔，避开了冷却塔噪音及霉菌污染的问题，使环境更加洁净优美。

水源热泵技术主要是利用从地球表面浅层水源中吸收到的太阳能和地热能而形成的低温低位热能资源，通过热泵原理，将输入少量的高位电能，从而实现低位热能向高位热能转移的一种技术。水源热泵机组工作的基本原理是，夏季，把建筑物中的热量转移到水源中，水源温度降低，这样就可以高效的把热量带走，然而在冬季，就是将从水源中提取出热量。其具体工作原理为：在开启制冷模式时，高温高压的制冷剂气体将从压缩机出来进入到冷凝器，制冷剂将会向冷却水中释放出热量，从而形成高温高压的液体，并且会使冷却水的水温升高。制冷剂再通过膨胀阀膨胀成为低温低压的液体，进入蒸发器中吸收冷冻水中的热量，继而蒸发成为低压蒸汽，并使得冷冻水的水温降低。低压制冷剂蒸汽进入压缩机，压缩成为高温高压气体，经过这样的循环从而在蒸发器中获得冷却水。

（二）、VRV系统原理

VRV空调系统全称是Varied Refrigerant Volume,简称VRV,是在电力空调系统中,通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量,适时地满足室内冷热负荷要求的高效率冷剂空调系统。其工作原理是:由控制系统采集室内舒适性参数；室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数,根据系统运行优化准则和人体舒适性准则,通过变频等手段调节压缩机输气量,并控制空调系统的风扇；电子膨胀阀等一切可控部件,保证室内环境的舒适性,并使空调系统稳定工作在最佳工作状态。

三、水源热泵与VRV空调的比较

（一）、水源热泵系统优点

大地土壤作为水源热泵系统夏季空调的排热源和冬季采暖的取热源,深度可在几十米至百米,全年温度基本恒定,为室外地埋管式空调系统提供了得天独厚的自然条件。

（1）冬季水源热泵系统在不影响地下温度场的情况下从地下水中取热,夏季将室内的热量转移到地下水中存放,从源头上根除了空调系统对生活居住环境产生的热岛效应；（2）水源热泵系统不直接消耗煤；燃油；天然气等能源；不产生环境污染；（3）高效水源热泵系统使得空调机组长期处于适宜的工况下运行,输出同等量的能力仅仅消耗30%~60%的耗功,有效实现地位能的最直接利用。

（二）、VRV空调系统特点

VRV中央空调系统中一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量,可以适时地满足室内冷；热负荷要求。VRV系统具有节能；舒适；运转平稳等诸多优点,而且各房间可独立调节,能满足不同房间不同空调负荷的需求。但该系统控制复杂,对管材材质；制造工艺；现场焊接等方面要求非常高,且其初投资比较大。

（三）、空调系统可操作性比较

VRV的智能控制系统可实现单机控制区域或集中控制，每个室内机与室外机有通信终端，允许将数十台室内机连接到一个通信线路中；系统具有自诊断功能，能及时发现系统的内在问题；控制器可对各个单独房间内的空调加以控制。中央空调系统也能实现VRV系统的智能控制功能，不足之处是所需代价偏高。

（四）、空调系统建筑装修协调性比较

VRV系统有多种形式的室内机，能与建筑装修密切协调；中央空调系统末端设备的型号种类比VRV系统的室内机更丰富，与建筑装修的协调性更好；VRV系统管路的管径较中央空调系统小，对建筑层高和管网交叉的影响比中央空调系统有利；VRV系统室外机39台，分散布置在屋面上，占用屋面净面积65217m2,设备总重量21693kg，中央空调系统冷却塔占用屋面净面积35055m2,运行总重量13200kg，且冷却塔集中布置，便于结构处理，因此，屋面荷载对建筑结构和造价的影响水源热泵系统比VRV系统有利的多。

（五）、空调系统环境影响比较

水源热泵系统和VRV系统均采用电能这一清洁能源，不会对大气产生污染；VRV系统采用F22，在合理使用期内符合氟利昂制冷剂替代进程的要求，水源热泵系统完全能满足氟利昂制冷剂替代进程的要求；VRV系统室外机较多，水源热泵系统只有冷却塔置于室外屋面上，很容易进行装饰处理，对城市景观来说，VRV系统的负面影响大于水源热泵系统；水源热泵系统的主要噪声源均置于地下制冷机房内，对整个办公区域无明显影响，VRV系统室外机置于屋顶，其中噪音及振动对顶层用房有不利影响，同时，VRV系统的电磁影响较水源热泵系统大的多。

结束语

中央空调系统和VRV系统都可以满足本工程的使用要求，为了科学合理地选择空调方式， 通过对两种空调系统从经济性、可调节性、安全可靠性、可操作性、维保方便性、建筑装修协调性及环境影响等方面进行的分析比较和论证，认为此空调工程采用中央空调系统比采用VRV系统更为有利。

参考文献

[1] 王翠玲, 王飞.地下水人工回灌对地面沉降控制的探讨[J] .山西建筑, 2007, 33(33）: 142- 143

[2] 王鹏.空调建筑的节能分析[J].甘肃科学学报,2002

[3] 蒋能照.水源·地源·水环热泵空调技术及应用［M］.北京:机械工业出版社，2007: 12.