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

樓云亭

(山東同圓設計集團有限公司，山東 濟南 250101)

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

VRV空調系統配電安全系數對建筑用電指標的影響

樓云亭

(山東同圓設計集團有限公司，山東 濟南 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空調系統因其布置靈活、可靠性較高、初投資低、運行節能等優點，在辦公建筑中得到廣泛應用。設計過程中，在暖通專業對電氣專業提資環節及電氣專業的設計環節，都能體現出設計師對該類產品相關參數缺乏了解。電氣專業設計人員應明確VRV空調室外機的額定配電容量、最大配電容量、最小線路電流、配電安全系數等概念。VRV空調系統的配電不合理會直接導致相關開關、導體等器件中的選擇出現偏差。

1 VRV空調系統

VRV(Variable Refrigerant Volume)空調系統全稱為變制冷劑流量多聯式空調系統，簡稱多聯機空調系統。系統由室內機單元、室外機單元和冷媒管三部分組成。一臺室外機通過冷媒管連接多臺室內機，根據室內機的反饋信號，控制其向室內機輸送制冷劑流量，實現不同的輸出要求。VRV空調系統一方面可以通過變頻控制改變壓縮機工作狀態，實現對制冷劑壓力和溫度的控制；另一方面，還可以通過調節室內機的電子膨脹閥開度，實現控制末端輸出。純租售型辦公建筑中幾乎都是采用VRV空調系統，應用相當廣泛。

2 實例分析

2.1 項目簡介

本文選取采用VRV空調系統的某超高層寫字樓作為研究對象，該樓共46層，設置3個避難層，分別為11、23、35層，VRV空調室外機集中設置在這3個避難層和屋頂層。選用國內某知名品牌產品，其技術參數在實際工況下均基本達到其標稱的參數要求。

2.2 室外機配電研究

設備專業提資給電氣專業的有效內容包括：空調室外機的額定配電功率(Pn)、空調室內機的額定配電功率(Pm)、單模塊室外機最大線路電流(Imax)，其中，Pn和Pm是室外機和室內機設備上的銘牌功率，指在額定室內工況下的正常平穩運行功率；Imax是單個室外機模塊運行過程中可能達到的最大電流值。

配電計算思路先由單臺室外機模塊入手，然后計算末級配電箱(一般情況下帶10～15路室外機模塊)，最后計算本層的室外機配電總箱和上級變壓器。

通常，暖通專業提資給電氣專業的條件均為設備的額定功率，應特別注意的是，不可按額定功率為空調室外機進行配電，因為在冬季室外溫度低或夏季室外溫度高的情況下，空調室外機會出現短時間或長時間的“超頻”運行狀態，此時的運行功率為室外機的最大配電功率，這里引入一個“安全系數”的概念，最大功率等同于額定功率乘以安全系數見式(1)。

(1)

式中，Pmax為空調室外機的最大配電功率；Ca為空調室外機配電安全系數，建議選擇范圍是1.2～1.4，具體還應結合所選空調廠家的實際情況，廠家大量的運行數據可以指導安全系數的確定，本項目配電安全系數選取1.4。

對于單臺室外機模塊配電，應直接按照最大線路電流Imax來選擇開關和導體。

以某型號室外機為例，室外機的額定功率Pm=16.9kW，套用公式(1)，選取安全系數Ca=1.4，得到Pmax=23.66kW，此型號室外機廠家給出的最大線路電流為46A，所以單臺室外機模塊選擇50A開關，配合5×16電纜。

以其中一個避難層(23層)室外機為例，本避難層室外機共負責上下各5層的室內機，23層共設置40臺室外機，且室外機型號均相同，每10臺室外機作為一個末端配電單元，采用1臺末端配電箱為其配電，本層共設置4臺末級配電箱。

選取其中一臺末級配電箱作為計算對象，對于配電箱處進線開關和導體的選擇，應按10臺室外機Pmax之和，然后通過負荷計算來得出電流。10臺室外機總額定功率為169kW，總最大功率為236.6kW。在末級配電箱處，如果室外機臺數不超15臺，一般建議需要系數取1，因為15臺以下室外機同時超頻的概率比較大。這樣算得，總計算電流449A，進線處選擇500A開關，配合選擇2根150電纜并聯供電。

同理，計算23層室外機配電總箱，本箱負責為本層4個配電分箱供電，總最大功率為236.6kW×4=946.4kW，此處需要系數建議取0.7～0.8，因40臺室外機同時超頻運行的可能性很小。這樣算得，總計算電流1 438A，本避難層空調配電回路變壓器低壓柜處總電源開關選擇1 600A，配合選擇1 600A母線供電。

本建筑共3個避難層，3個避難層的室外機用電量相加，并加入所有室內機用電量，可得到總用電量，由此可反推出本建筑每平方用電負荷。經計算，空調室內機總最大功率之和∑Pm和室外機總最大功率之和∑Pn相加得4 385kW，此處變壓器同時系數建議取0.6～0.7，計算負荷為3 070kW。本樓辦公部分(除去公共區域、交通核、地下車庫和設備用房等)建筑面積約45 000m2，計算得，VRV空調用電負荷指標為68W/m2。筆者通過幾個工程實例的計算得到一組應用VRV空調辦公樓的空調計算負荷，詳見表1。

為使結果更加準確，對表1中所列建筑的VRV空調實際運行耗電量進行統計，表中所選建筑均為VRV空調系統穩定運行一年以上，租售率高且無閑置樓層，耗電量統計時段均選取耗電量最大的制熱工況月份。然后通過計算該段時間的用電負荷指標，將其與表1中的理論計算結果進行比對。

表1 辦公建筑空調計算負荷統計

表1中建筑均采用了空調廠家的智能計量計費系統，不同品牌的計量計費系統原理大同小異，網關通過專用接口按照30s一個周期的方式采集室外機、室內機的數據。每120個采樣周期以冷媒系統為單位對室外機消耗的電能進行一次分配，將分配結果生成電量文件上傳到平臺軟件。軟件匯總電量文件生成用戶報表。經統計，夏季工況下辦公樓的空調實際運行情況統計結果如表2所示。

表2 辦公建筑空調實際運行情況統計(夏季工況)

對于表2數據，需要說明的是，只要在軟件中輸入指定時間段，運行時間(估值)可由軟件算法程序計算得來，耗電量總和可以通過軟件平臺直接讀出。

通過表1和表2的比較可知，VRV空調實際用電負荷指標相比理論計算結果偏小，但差別不大。安全系數取值偏大可能會造成一定影響，在實際情況中說明實際制熱工況沒有預期的惡劣。結合廠家建議，安全系數取值1.3～1.4之間較為合理的。與《全國民用建筑工程設計技術措施/電氣》中表2.5.2中給出的辦公樓用電指標上限80W/m2相比，本文得出的VRV空調平均負荷指標大約為63.1W/m2，由此推算僅給剩余用電負荷留下不到17W/m2的余量是顯然不合理的。基于以上分析，筆者認為，對于采用VRV空調形式的純辦公建筑而言，綜合用電負荷指標上限應定為100W/m2。這樣估算變壓器容量時才能更加準確。

3 結束語

本文針對VRV這種常見的空調形式，對其配電設計提出了自己的看法，并且就VRV空調配電設計對建筑用電指標的影響做出了分析，通過實例計算也做出了驗證，在一定程度上可以指導相關設計。

樓云亭

碩士研究生，畢業于山東建筑大學，研究方向為檢測技術與自動化裝置，現任山東同圓設計集團有限公司工程師，從事電氣設計工作。

Lou Yunting

提出了VRV空調室外機配電安全系數的概念，通過多個工程項目的實際測算闡述VRV空調配電安全系數對建筑用電指標的影響，并與 《全國民用建筑工程設計技術措施/電氣》中的用電負荷指標做出對比說明。

VRV空調系統 配電設計 安全系數 用電指標

[1] 田旭東,張寶懷,王曉等. VRV空調系統的特點和設計實驗方法[J].制冷與空調，2005,19(1):31-32.