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摘要：本文笔者结合别墅实例，分析与对比了目前别墅项目六种空调系统方案，得出了地源热泵系统在技术和经济等方面具有明显的优势。具有重要的现实意义。
关键词：别墅项目；空调系统方案；冷热源；地源热泵
引言
随着现代社会的高速发展，人们对居住环境舒适度和能耗的要求越来越高。尤其是别墅作为一种高档住宅对其中央空调系统有着更高的标准，除了基本的舒适性要求以外，还要静音、美观、环保、节能。因此真正优异并适合高档别墅的空调方案应具备技术性能可靠、运行成本低廉、维护管理方便，并应兼具科技创新及绿色环保的概念。下面笔者以别墅工程为例，对别墅项目中空调系统的方案进行了分析与对比。
本项目处处地方常年雨水充沛、光照充足、气候温暖、四季分明、无霜期长，气候资源十分丰富。夏天温高雨多；冬季寒冷潮湿，春季冷暖变化大，多过程性天气；秋季凉爽，降温较迟。该项目整体建筑要求打造成传统中式风格，对外立面的要求非常高，设计中应尽量避免设备对外立面整体性的破坏。本次空调设计范围包括别墅内部中央空调冷热源及生活热水。笔者罗列了六种冷热源方案，分别是分体空调+燃气锅炉；VRV多联机+燃气锅炉；多功能VRV多联机；空气源热泵机组+燃气锅炉；水源热泵系统；地源热泵系统，并分别从初投资、运行费用、外机位置、全年综合运行效果等方面进行了分析比较。
为方便比较，选取该项目一栋380㎡的别墅为例，经负荷计算，该别墅夏季冷负荷为60.5Kw，冬季热负荷约为夏季冷负荷的80%，生活热水负荷约为1.5KW。
1.别墅项目空调系统方案对比
1.1分体式空调+燃气锅炉
分体空调在传统的小户型中使用较多，它的优点是安装灵活，控制简单，初投资费用节约。在本工程中采用分体空调+燃气锅炉系统，需要根据各个房型选用不同的机型，每个房间独立一套夏季制冷，选用德国威能燃气两用炉VUW CN 362/3-5-H（供热36KW）供给地暖系统和热水系统，主机尺寸长*宽*高为700*250*500（单台），主机安装在室外机不占用室内空间，锅炉需占用1-2㎡。安装费用为10万左右，全年运行费用为36438元/年①。
主要存在的问题：室内机无法与室内装修结合，影响室内观感；受到室外气温影响，当室外气温过高（低）时，设备制冷（制热）效果降低；室外机隔板需与建筑外立面结合，因需多台室外机，所以本方案会对建筑外立面产生较大影响。
1.2 V RV多联机+燃气锅炉
近年来VRV空调系统越来越多的使用在家用中央空调中，故本次也作为备选方案考虑。
VRV多联机+燃气锅炉系统方案选大金室外机RUXYQ22AB（制冷量61.5KW电功率21KW）一套夏季制冷，博世燃气两用炉JLG32-28S（供热32KW）供给地暖系统和热水系统，主机尺寸长*宽*高为1240*765*1657，主机安装在室外，不占用室内空间，占地约5-7㎡。安装费用为20万左右，全年运行费用为33954元/年。
主要存在的问题：室外机需配同品牌室内机，若交付时只送室外机，业主无法自由选择室内机品牌；受到室外气温影响，当室外气温过高（低）时，设备制冷（制热）效果降低；室外机必须放置于室外，需与建筑外立面结合考虑；室外机噪音较大，使用中会对住户生活品质造成影响。
1.3多功能VRV多联机
多功能VRV是一款新的产品，集中央空调、地板采暖、生活热水于一体的系统，它克服了传统VRV系统无法提供生活热水，需搭配锅炉的弊病。在本工程中多功能VRV多联机选用大金多功能空调室外机NRZQB280Y1/NRZQB335Y1（制冷量28/33.5KW电功率9/11KW）各一套，加4台冷媒水热交换器NHB16V2C（电功率210W，电辅助3KW）和二只水箱NKTA300AC，主机尺寸为长*宽*高 850*860*1140+850*860*1140，主机安装在室外，不占用室内空间，占地约5-7㎡，安装费用23万左右，全年运行费用为43395元/年。
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主要存在问题：室外机需配同品牌室内机，若交付时只送室外机，业主无法自由选择室内机品牌；冬天需电辅助加热，用电量最高，运行费用最高，设计时需核算，可能涉及电力增容，增加增容费；可选品牌很少，只有大金、日立等少数品牌有，且价格较高，市场不成熟；受到室外气温影响，当室外气温过高（低）时，设备制冷（制热）效果降低；冬天室外机运行一段时间需停机化霜，对室内制热效果有影响；室外机必须放置于室外，需与建筑外立面结合考虑；室外机噪音较大，使用中会对住户生活品质造成影响。而且在节能和舒适性上的表现也不尽如人意。
1.4 空气源热泵机组+燃气锅炉
空气源热泵作为空调冷热源，燃气锅炉提供生活热水。空气源热泵机组选用约克风冷热泵模块机YCAE61RMC-B（制冷量65KW，电功率19.4KW）一台，水泵一台夏季制冷，博世燃气两用炉JLG32-28S（供热32KW）供给地暖系统和热水系统，安装在室外，不占用室内空间，占地约5～7㎡，主机尺寸长*宽*高为2000*1000*2100，安装费用为18万左右，全年运行费用为33678元/年。
主要存在问题：受到室外气温影响，当室外气温过高（低）时，设备制冷（制热）效果降低；室内管路为水管，焊接不好容易漏水；室外机必须放置于室外，需与建筑外立面结合考虑；室外机噪音较大，使用中会对住户生活品质造成影响。
1.5 水源热泵系统
本项目地理位置有丰富的水源，故亦可采用水源热泵系统。选用克莱门特地源热泵机组HRHN DHW0091（28.6KW制冷量电功率8KW）二台，水泵二台（二用）机组自带热回收热水系统（供热32KW），夏季能同时制冷和产生热水，冬季能同时供给地暖系统和热水系统，主机尺寸长*宽*高为950*950*750，安装费用为24万左右，全年运行费用为28212元/年。
主要存在问题：本地块湖水平均深度约2m，水温受日射影响较明显，水温浮动较大，影响水源热泵性能稳定；浅水中藻类及螺蛳等水生物过多，会经常堵塞水井入水口，需专人定期清理；方案需由政府部门论证，通过难度较大。
1.6地源热泵系统
地源热泵系统是一种以土壤作为低温热源的热泵。它利用水或一些特定的防冻液作为中间介质，通过地埋换热器，在夏季把地下中的冷最“吸取”出来，供制冷用，冬季把地下中的热量“吸取”出来，供采暖用。由于地下土壤温度变化很小，并且有一定的蓄热作用，换热器不需要除霜。我们知道地温年变化相对于气温有一定的延迟与衰减，当室外温度较低时，热源要供需给较多的热量，而土壤此时相对于气温尚有较高的温度，而当2～3月份时，虽然土壤温度降到了最低，但此时需要的供热最也比最冷月要少，因而以土壤作为冷（热）源既有利于夏季空调运行时向地下放热，也有利于冬季供暖运行时从地下吸热。
在本工程选用克莱门特地源热泵机组HRHN DHW0091（28.6KW制冷量电功率8KW）二台，水泵二台（二用）机组自带热回收热水系统（供热32KW），夏季能同时制冷和产生热水，冬季能同时供给地暖系统和热水系统，主机尺寸长*宽*高为950*950*750，安装费用为22万左右，全年运行费用为28212元/年。
存在问题：水管焊接不好会造成漏水，尤其是接地源侧水管，由于将来在地埋管上面浇筑地库大底板，水管漏水将无法维修只能关闭，施工中会预留10%管井作为备用；钻井施工会与土建施工交叉作业，需占用一定时间工期（约 1周）；室内管路为水管，焊接不好容易漏水。
2.别墅空调系统方案的确定
考虑到该项目为纯中式住宅，建筑外立面非常重要，如主机放置在室外，势必会对其造成影响，且各方案初投资相差不大，地源热泵运行费用最低，所以推荐使用地源热泵系统。此方案需注意厂家应提早介入，配合土建开挖施工，且在施工过程中需对质量严格控制，避免后续问题。
3.结束语
我们知道，地球表面的水和土、岩石是一个巨大的太阳能集热器，它几乎是无限的，属可再生的能源。地源热泵利用的就是地下浅层地热资源。因此地源热泵中央空调是一种先进、高效、节能、环保的空调系统，是对可再生的地热能资源的一种运用。面对当前日益严重的环境问题和能源紧缺危机，合理高效的利用地热资源是解决环境和能源问题的有效途径。
参考文献：
[1] 空调冷热源方案优选系统的研发，绿色建筑与低碳城市.姜宏，2009（04）
[2] 全国民用建筑工程设计技术措施.暖通空调动力，2009
[3] 地源热泵技术与建筑邂应用.赵军，戴传山主编，2007
注释：
①运行费用计算：电费按0.617元/度计，夏季运行时间按120天计，冬季运行时间按90天计，燃气按2.5元/m 计，余同。
论文作者:王伟
论文发表刊物:《基层建设》2016年17期
论文发表时间:2016/11/18
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