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这些系统最好由熟悉系统最佳实践的技术人员提供服务

时间:2021-07-21 18:19:09 来源:

可变制冷剂流量 (VRF) 系统于 1980 年首次引入日本的 HVAC 社区,作为多区域舒适应用中的高效加热和冷却选项。美国花了大约 25 年的时间才首次接受 VRF 概念。在 VRF 出现之前,工程师选择了更传统且节能性较低的直接膨胀 (DX) 冷却和热泵 (C&HP) 选项,或者使用 2- 或 4- 的多个居住舒适区的更昂贵的风冷和水冷冷冻水系统管道风机盘管机组。

DX 系统的功能受到限制,并且在今天仍然存在局限性。尽管如此,DX 系统仍然很受欢迎,因为它们具有第一成本优势。适应C&HP现收现付分期建设的能力;及其简单的设计、安装和操作。对于 HVAC 工程师而言,制冷循环理论知识与 DX 设计有关,而且通常情况下,承包商会绕过设计工程师,直接向制造商咨询设备尺寸和选择选项和功能。除非顾问在过程制冷行业,否则设计工程师将不需要参考他或她的制冷设计手册来处理大多数 HVAC 舒适制冷商业、机构和工业应用。安装受过安装培训的制冷技术人员也可以这样说,压力测试和启动 DX 系统,因为这些类型的 HVAC 系统的制冷理论和相关的自动温度控制 (ATC) 并不复杂。事实上,一些暖通空调设备,如屋顶空气处理机组、终端空调(PTAC)机组等,都是完全打包的。

这些系统最好由熟悉系统最佳实践的技术人员提供服务

VRF 系统应用在建筑行业迅速增长。在过去的 10-15 年中,这种增长使得 HVAC 设计工程师需要重新审视制冷理论并精通其设计应用。通常,顾问没有投入足够的时间来精通 VRF 系统的设计,而是依赖设备制造商的销售工程师代表提供设计支持。与销售工程师代表合作并不罕见,因为所有 HVAC 设备制造商——或他们自己的内部工程部门——一直可以为设计工程师提供技术支持。通过 VRF 系统应用,了解更多制冷系统设计、启动、最终安装该设备的设计工程师和制冷技术人员都需要和操作。因此,VRF 设备制造商通常要求安装制冷技术人员获得认证,如果客户要获得制造商的延长保修期,则安装必须由经过认证的技术人员完成。

ASHRAE 制冷手册

ASHRAE 为行业提供四本每四年更新一次的手册:2017-基础、2018-制冷、2019-HVAC 应用和 2020-HVAC 系统和设备。这些手册为 HVAC 建筑行业提供了额外的 ASHRAE 指南和标准以及其他技术书籍、指南、标准等的基础,包括空调、供暖、制冷协会 (AHRI) 标准 545 (2017),“性能等级调节容积式制冷压缩机。”

在 HVAC 应用激增之前,设计工程师很少需要参考 2018 ASHRAE 手册-制冷。随着 VRF 系统变得越来越流行,越来越多的工程师转向 ASHRAE 手册 - HVAC 系统和设备,第 18 章,“可变制冷剂流量”。与具有不同正压和可变水流量的闭环水系统(冷冻水或热水)的工程设计不同,制冷系统管道尺寸取决于制冷剂在管道分布中的位置。在某一时刻,制冷剂将是一种液体,而在另一时刻,它将是一种气体。该系统也将处于正压下,然后过渡到抽吸/真空压力。此外,制冷剂流量将在整个管道网络中变化,

设计工程师需要考虑系统安全,并参考 ANSI/ASHRAE 标准 15-2019“制冷系统安全标准”和 ASME/ASHRAE 标准 34-2019“制冷剂的名称和分类”。由于这些安全标准和环境问题,有些人可能会表达他们对制冷使用的担忧,但重要的是要注意所有加热和冷却介质/代理都具有设计工程师必须考虑的安全和环境问题。无论是石油加热泄漏、天然气泄漏还是配电引起的电击,所有这些都带有针对每个应用程序的设计、设备启动、操作、维护和处置的代码和/或指南和标准——并且,所有这些都具有对环境的影响。

2018 ASHRAE 手册 - 制冷,第 1 章,为设计工程师提供管道原理、制冷剂管线中的油管理等,以及启动/关闭的 ATC 操作顺序以及日间和季节性系统管理。本 ASHRAE 手册还为设计工程师和制冷技术人员提供研究“系统与实践”第 1-9 章和“组件与设备”第 10-18 章,而 2017 ASHRAE 手册-基础知识第 29 章“制冷剂”和第 30 章“制冷剂的热物理特性”提供了对制冷的全面了解。这两本手册及其基本技术数据共同构成了 HVAC 行业 VRF 系统设计、安装、启动和操作的基础。

为多个居住者舒适区设计

在设计几个到几个居住者舒适区时,ASHRAE 手册提供了对各种 HVAC 系统菜单的介绍。设计工程师应从 2020 年 HVAC 系统和设备手册第 1 章开始,将系统分析和选择作为确定项目最佳系统的第一步。选择VRF作为最佳应用时,该决定通常基于VRF系统(图1)的分析和选择,其风扇线圈单元(FCU)与2或4管FCU系统为基础,因为它首先下面成本其次是其节能性能。这种分析和选择过程很可能不包括经验丰富的制冷技术人员的投入,但最终,需要告知技术人员有助于设计师最终选择的有条理的步骤。在施工阶段,该制冷技术人员将与其他承包商一起负责 FCU 系统的安装、启动、测试、调整和经常调试,旨在满足合同文件的要求以及设计工程师最初的 VRF 系统性能目标得以实现。

这两种类型的系统都需要室外空气以及 VRF 或冷冻水系统的 FCU 处的再循环室内空气。这种室外空气可以由多种来源提供。对于 FCU 应用,首选的通风方法是带有能量回收热交换器的专用室外空气系统 (DOAS),以回收建筑物的废气能量。FCU 应设计为在有人使用期间保持开启状态,并且在满足恒温器的设定点时不会循环关闭。对于大多数应用(例如教室),州法规不允许 FCU 供应空气的循环打开和关闭,并且应该对设置操作控制序列的技术人员进行培训,以识别这一经常被忽视的要求。

VRF 系统与传统 DX 系统的对比

用于舒适制冷的传统 DX 系统于 1950 年代初随着包装终端空调 (PTAC) 穿墙式装置的推出而进入市场。这一直是 DX 技术的支柱,直到 1980 年引入 VRF 系统并最终在 25 年后到达美国。这种新的、更节能、更通用的 DX 概念不仅取代了住宅和商业应用中更传统的空调,而且非常成功地挑战了冷冻水供应/热水供应 (CHWS/HWS) FCU 应用,尤其是在第一成本,而且通常在能源效率方面。

VRF 设备和系统的复杂性最终导致了特殊的制冷技术人员认证要求。出于多种原因,传统的 DX 安装非常简单。首先,传统的 DX 系统通常由位于建筑物外的压缩机-冷凝器单元组成。该装置最有可能为单个 DX 冷却盘管提供服务。管道分配路线通常非常简单,因此,制冷技术人员可能会选择使用预充式制冷剂管线,从而无需现场制造/焊接配件和管道。

传统的 DX 系统在具有单级、开关、自动控制或两级、高低控制的操作顺序方面可能会受到很大限制。即使使用热气旁路的更复杂的 DX 系统应用程序仍然具有相对简单的自动控制操作序列。所有这些都有助于降低制冷管道安装的难度;因此,传统的 DX 系统通常不会进行调试。当技术人员必须现场制造和安装整个制冷装置时,DX 安装会更加复杂。在这里,DX 设备制造商的销售工程师最有可能为技术人员设计整个管道分配系统,考虑控制级数、管道长度、压缩机/冷凝器上方或下方到蒸发器盘管的位置,和制冷剂内的油管理。也就是说,大多数安装将保持相对简单,不会进行调试,并且无需制冷技术人员获得认证即可安装特定制造商的设备以满足任何保修标准。

VRF 系统包括一个压缩机-冷凝器模块,每个模块最多可服务 20 个 FCU,使制冷剂流量可变,而不是处于高低关闭阶段。这种更加多样化的仅制冷、热泵制冷或制热,或热回收同时制冷和制热(图 2)应用可以被视为混合 DX 系统,将传统制冷剂设计工程与 CHWS/HWS 设计工程相结合,因为其制冷剂流量可变和 FCU 为众多乘员舒适区提供服务。有了这种更高效、更具成本效益的冷却和加热系统,就需要对 VRF 系统进行调试。与不仅仅需要压力测试的 CHWS/HWS 系统类似,水管分配 CHWS/HWS 系统也需要经过认证的测试、调整、和平衡 (TAB) 技术人员来调整每个 FCU 的流量。VRF 系统不需要 TAB 技术人员,但与其他 DX 系统相比,它们确实需要更彻底的安装合规性和启动。完成后,水 FCU 和 VRF FCU 都应进行第三方委托,以确保设计意图。

VRF体系认证

正如本文所展示的,VRF 系统比传统的 DX 系统复杂得多,设备和材料部件也多得多,然而,这个复杂制冷系统的安装和启动是由一个人完成的:制冷技术人员。不需要额外的管道绝缘分包商、TAB 技术人员或设备制造商启动技术人员。根据压缩机/冷凝器装置、FCU 和冷凝泵的数量,制冷技术人员将需要执行所有这些工作,可能需要学徒或其他制冷技术人员的协助。

为了帮助认证过程,制造商在该国某些地区战略性地设置了制冷认证教室,并在那里进行了实践培训,技术人员将在获得 VRF 系统教育证书之前参加一到两天的课程。

有兴趣的技术人员在参加这些课程之前应该是有执照的制冷技术人员,但也欢迎其他人,例如设计工程师,参加和学习(图 4)。培训的第一个目标是向技术人员介绍 VRF 与传统 DX 的复杂性。第二个目标是培训这些技术人员安装基于可变流量的制冷剂管道分配,然后进行有关培训和故障排除启动的教育。最终目标是让拥有 VRF 系统的客户有权获得 10 年的设备制造商保修,并了解整个过程是按照制造商的要求提供和安装的。如果没有经过认证的技术人员管理系统的安装,完成所需的启动清单,

为了分解培训课程,经过资格预审的讲师将解决以下问题:

安全;

设备介绍,包括室外变速压缩机和冷凝器、室内FCU、冷凝泵和DOAS机组;

与此设备相关的零件和材料、系统配置和应用(仅制冷、热泵制冷或制热、热回收同时制冷和制热)的介绍;

讨论涵盖制冷剂和冷凝水管道;

讨论涵盖控制——在工厂预接线、现场接线和 BACnet/互联网接口;

在制冷培训实验室进行动手培训,包括设备、零件和材料的安装;和

完成的启动表,包括使用设备制造商的清单进行功能性能测试 (FPT) 调试。

在培训实验室教育开始时,第一个讨论的主题将是安全,这在很大程度上是经验丰富的技术人员和其他参与者的进修课程,但始终值得重申。接下来,本认证课程中的设备讨论将解释风冷和水冷冷凝机组及其可变制冷剂压缩机,以及如何安全安装、固定和管道连接这些室外机组。学生通过动手课程学习这些装置如何启动、操作以及如何对其进行故障排除。设备培训还讨论了室内机如何针对各种应用进行多样化设计,定义如何容纳相关的冷凝水,以及在需要时,冷凝水泵的设定标准

在为占用空间提供服务时,VRF 系统和 CHWS/HWS FCU 都需要与室外空气通风源同步工作。培训中心的教育者将介绍 DOAS,同时还提供有关学生需要了解的与 VRF 系统的自动控制以及如何集成 DOAS 单元相关的知识的教育。

该课程介绍了在这些 VRF 系统的安装和性能中发挥重要作用的 VRF 部件和材料;讨论室外冷凝机组与室内 FCU 之间的距离;检查管道尺寸,无论是 2 管系统还是热回收 3 管系统;室外机和室内机之间的垂直上升和/或下降。本次讨论中不可或缺的是管道系统内的油管理以及根据行业标准指南进行的抽真空和压力测试。

该认证课程借鉴了铜业发展协会手册“铜管手册”,用于为设计解决弯曲、连接、焊接、钎焊、扩口和其他连接方法选择工程解决方案。

概括

从这个级别开始,技术人员将获得正式认证以完成工作,反过来,客户将在每个项目完成时获得制造商的 10 年保修。与传统的、更简单的 DX 系统不同,VRF 系统要复杂得多,项目的成功取决于制冷技术人员按照制造商的最佳实践完成安装、启动和预调试。可以说设计的责任在于设计,但制冷技术人员将负有“把它做好”的大部分责任。诚然,按照工程师设计的操作顺序设置自动控制对于项目的成功至关重要,但如果不遵循适当的制冷基础知识,安装可能会导致长期问题。


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