Effects of Power Distribution Safety Factor of VRV Air Conditioning System on Building Electricity Quotas

2016-11-24楼云亭

智能建筑电气技术 2016年5期

关键词：室外机配电箱安全系数

楼云亭

(山东同圆设计集团有限公司，山东济南 250101)

Effects of Power Distribution Safety Factor of VRV Air Conditioning System on Building Electricity Quotas

VRV空调系统配电安全系数对建筑用电指标的影响

楼云亭

(山东同圆设计集团有限公司，山东济南 250101)

The concept of distribution safety factor of VRV air conditioner outdoor unit is proposed. The impact of VRV air conditioning distribution safety factor on the building’s electricity index is expounded by several calculating examples. Through the “National civil engineering design measures / Electric”, the comparative illustration of the electricity load index is made.

VRV air conditioning system, power design, safety factor, building electricity quotas

0 引言

VRV空调系统因其布置灵活、可靠性较高、初投资低、运行节能等优点，在办公建筑中得到广泛应用。设计过程中，在暖通专业对电气专业提资环节及电气专业的设计环节，都能体现出设计师对该类产品相关参数缺乏了解。电气专业设计人员应明确VRV空调室外机的额定配电容量、最大配电容量、最小线路电流、配电安全系数等概念。VRV空调系统的配电不合理会直接导致相关开关、导体等器件中的选择出现偏差。

1 VRV空调系统

VRV(Variable Refrigerant Volume)空调系统全称为变制冷剂流量多联式空调系统，简称多联机空调系统。系统由室内机单元、室外机单元和冷媒管三部分组成。一台室外机通过冷媒管连接多台室内机，根据室内机的反馈信号，控制其向室内机输送制冷剂流量，实现不同的输出要求。VRV空调系统一方面可以通过变频控制改变压缩机工作状态，实现对制冷剂压力和温度的控制；另一方面，还可以通过调节室内机的电子膨胀阀开度，实现控制末端输出。纯租售型办公建筑中几乎都是采用VRV空调系统，应用相当广泛。

2 实例分析

2.1 项目简介

本文选取采用VRV空调系统的某超高层写字楼作为研究对象，该楼共46层，设置3个避难层，分别为11、23、35层，VRV空调室外机集中设置在这3个避难层和屋顶层。选用国内某知名品牌产品，其技术参数在实际工况下均基本达到其标称的参数要求。

2.2 室外机配电研究

设备专业提资给电气专业的有效内容包括：空调室外机的额定配电功率(Pn)、空调室内机的额定配电功率(Pm)、单模块室外机最大线路电流(Imax)，其中，Pn和Pm是室外机和室内机设备上的铭牌功率，指在额定室内工况下的正常平稳运行功率；Imax是单个室外机模块运行过程中可能达到的最大电流值。

配电计算思路先由单台室外机模块入手，然后计算末级配电箱(一般情况下带10～15路室外机模块)，最后计算本层的室外机配电总箱和上级变压器。

通常，暖通专业提资给电气专业的条件均为设备的额定功率，应特别注意的是，不可按额定功率为空调室外机进行配电，因为在冬季室外温度低或夏季室外温度高的情况下，空调室外机会出现短时间或长时间的“超频”运行状态，此时的运行功率为室外机的最大配电功率，这里引入一个“安全系数”的概念，最大功率等同于额定功率乘以安全系数见式(1)。

(1)

式中，Pmax为空调室外机的最大配电功率；Ca为空调室外机配电安全系数，建议选择范围是1.2～1.4，具体还应结合所选空调厂家的实际情况，厂家大量的运行数据可以指导安全系数的确定，本项目配电安全系数选取1.4。

对于单台室外机模块配电，应直接按照最大线路电流Imax来选择开关和导体。

以某型号室外机为例，室外机的额定功率Pm=16.9kW，套用公式(1)，选取安全系数Ca=1.4，得到Pmax=23.66kW，此型号室外机厂家给出的最大线路电流为46A，所以单台室外机模块选择50A开关，配合5×16电缆。

以其中一个避难层(23层)室外机为例，本避难层室外机共负责上下各5层的室内机，23层共设置40台室外机，且室外机型号均相同，每10台室外机作为一个末端配电单元，采用1台末端配电箱为其配电，本层共设置4台末级配电箱。

选取其中一台末级配电箱作为计算对象，对于配电箱处进线开关和导体的选择，应按10台室外机Pmax之和，然后通过负荷计算来得出电流。10台室外机总额定功率为169kW，总最大功率为236.6kW。在末级配电箱处，如果室外机台数不超15台，一般建议需要系数取1，因为15台以下室外机同时超频的概率比较大。这样算得，总计算电流449A，进线处选择500A开关，配合选择2根150电缆并联供电。

同理，计算23层室外机配电总箱，本箱负责为本层4个配电分箱供电，总最大功率为236.6kW×4=946.4kW，此处需要系数建议取0.7～0.8，因40台室外机同时超频运行的可能性很小。这样算得，总计算电流1 438A，本避难层空调配电回路变压器低压柜处总电源开关选择1 600A，配合选择1 600A母线供电。

本建筑共3个避难层，3个避难层的室外机用电量相加，并加入所有室内机用电量，可得到总用电量，由此可反推出本建筑每平方用电负荷。经计算，空调室内机总最大功率之和∑Pm和室外机总最大功率之和∑Pn相加得4 385kW，此处变压器同时系数建议取0.6～0.7，计算负荷为3 070kW。本楼办公部分(除去公共区域、交通核、地下车库和设备用房等)建筑面积约45 000m2，计算得，VRV空调用电负荷指标为68W/m2。笔者通过几个工程实例的计算得到一组应用VRV空调办公楼的空调计算负荷，详见表1。

为使结果更加准确，对表1中所列建筑的VRV空调实际运行耗电量进行统计，表中所选建筑均为VRV空调系统稳定运行一年以上，租售率高且无闲置楼层，耗电量统计时段均选取耗电量最大的制热工况月份。然后通过计算该段时间的用电负荷指标，将其与表1中的理论计算结果进行比对。

表1 办公建筑空调计算负荷统计

表1中建筑均采用了空调厂家的智能计量计费系统，不同品牌的计量计费系统原理大同小异，网关通过专用接口按照30s一个周期的方式采集室外机、室内机的数据。每120个采样周期以冷媒系统为单位对室外机消耗的电能进行一次分配，将分配结果生成电量文件上传到平台软件。软件汇总电量文件生成用户报表。经统计，夏季工况下办公楼的空调实际运行情况统计结果如表2所示。

表2 办公建筑空调实际运行情况统计(夏季工况)

对于表2数据，需要说明的是，只要在软件中输入指定时间段，运行时间(估值)可由软件算法程序计算得来，耗电量总和可以通过软件平台直接读出。

通过表1和表2的比较可知，VRV空调实际用电负荷指标相比理论计算结果偏小，但差别不大。安全系数取值偏大可能会造成一定影响，在实际情况中说明实际制热工况没有预期的恶劣。结合厂家建议，安全系数取值1.3～1.4之间较为合理的。与《全国民用建筑工程设计技术措施/电气》中表2.5.2中给出的办公楼用电指标上限80W/m2相比，本文得出的VRV空调平均负荷指标大约为63.1W/m2，由此推算仅给剩余用电负荷留下不到17W/m2的余量是显然不合理的。基于以上分析，笔者认为，对于采用VRV空调形式的纯办公建筑而言，综合用电负荷指标上限应定为100W/m2。这样估算变压器容量时才能更加准确。