多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在辦公樓中的節(jié)能

孫界平

（江蘇省第二建筑設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司淮安分公司，江蘇 淮安 223001）

在夏季需要空調(diào)、冬季需要采暖的地區(qū)，宜優(yōu)先考慮選用冷暖結(jié)合的熱泵采暖方式，即各種戶(hù)式中央空調(diào)系統(tǒng)。戶(hù)式中央空調(diào)是介于中央空調(diào)系統(tǒng)和家用空調(diào)設(shè)備（戶(hù)式空調(diào)機(jī)、分體空調(diào)機(jī)等）之間，為高級(jí)住宅、別墅、小型辦公用房等場(chǎng)所采暖、空調(diào)的一種方式。以下將結(jié)合多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在辦公樓中的節(jié)能進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1 辦公樓節(jié)能的指標(biāo)

1.1 采暖能耗與辦公樓耗熱量

采暖能耗指在采暖期內(nèi)用于辦公樓采暖所消耗的能量，其中包括鍋爐及其附屬設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中消耗的熱量和電能。辦公樓耗熱量指在采暖期內(nèi)為保持室內(nèi)計(jì)算溫度需由室內(nèi)采暖設(shè)備供給的熱量。采暖能耗與辦公樓耗熱量單位均為kw.h/a，a為年，實(shí)際為每個(gè)采暖期。

1.2 辦公樓耗熱量指標(biāo)與采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)

辦公樓耗熱量指標(biāo)指在采暖期室外平均溫度條件下，為保持室內(nèi)計(jì)算溫度，單位建筑面積在單位時(shí)間內(nèi)消耗的、需由室內(nèi)采暖設(shè)備供給的熱量，其單位是W/m2。它是用來(lái)評(píng)價(jià)辦公樓能耗水平的一個(gè)重要指標(biāo)，節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)給出了不同地區(qū)采暖住宅建筑耗熱量指標(biāo)。采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷指標(biāo)（工程中常簡(jiǎn)稱(chēng)為采暖設(shè)計(jì)熱指標(biāo)）指在采暖室外計(jì)算溫度條件下，為保持室內(nèi)計(jì)算溫度，單位建筑面積在單位時(shí)間內(nèi)需由鍋爐或其他供熱設(shè)施供給的熱量，其單位是W/m2。它是用來(lái)確定供熱設(shè)備容量及供熱管網(wǎng)的一個(gè)重要指標(biāo)，采暖設(shè)計(jì)熱負(fù)荷在數(shù)值上大于辦公樓耗熱量指標(biāo)，對(duì)于節(jié)能建筑，二者可以相互推算。

1.3 節(jié)能建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)

節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)中通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱耗熱量是采用“有效傳熱系數(shù)”進(jìn)行計(jì)算的，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的有效傳熱系數(shù)及 Ki.eff數(shù)值上等于圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的修正系數(shù)εi與圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱系數(shù)的乘積 Ki，即 Ki.eff＝εi·Ki。

住宅建筑各部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)不應(yīng)超過(guò)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的傳熱系數(shù)限值，其中外墻的傳熱系數(shù)是考慮周邊熱橋影響后的外墻平均傳熱系數(shù)。傳熱系數(shù)、有效傳熱系數(shù)、平均傳熱系數(shù)既有聯(lián)系，又有區(qū)別，各有不同的適用范圍。

2 辦公樓多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

由于戶(hù)式中央空調(diào)兼顧冬季采暖與夏季制冷需要，室內(nèi)環(huán)境舒適，易與室內(nèi)裝修協(xié)調(diào)，同時(shí)具有方便的控制與計(jì)費(fèi)功能，簡(jiǎn)化建設(shè)程序，因此，在高檔住宅中得到一定應(yīng)用。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)的戶(hù)式中央空調(diào)的形式有：①變頻控制多聯(lián)分體式空調(diào)系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)）；②冷熱源為空氣——空氣熱泵，采用可接風(fēng)管式室內(nèi)機(jī)輸送負(fù)荷到每個(gè)空調(diào)房間（簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)管機(jī)系統(tǒng)）；③冷熱源為空氣——水熱泵機(jī)組，空調(diào)房間采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管（簡(jiǎn)稱(chēng)風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)）；④熱源為小型燃油、燃?xì)庵比紮C(jī)組，空調(diào)房間采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管送風(fēng)（簡(jiǎn)稱(chēng)宜燃機(jī)系統(tǒng)）；⑤水環(huán)熱泵系統(tǒng)。以下多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟同時(shí)適用于商用及家用多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。

2.1 計(jì)算室內(nèi)冷熱負(fù)荷

對(duì)住宅來(lái)說(shuō)，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的使用情況與家用空調(diào)器類(lèi)似，應(yīng)考慮間歇運(yùn)行與隔墻傳熱。計(jì)算冷熱負(fù)荷時(shí)，應(yīng)根據(jù)采用的新風(fēng)處理方式，計(jì)算新風(fēng)負(fù)荷；不設(shè)獨(dú)立新風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)計(jì)算冷風(fēng)滲透負(fù)荷及通風(fēng)換氣負(fù)荷。

2.2 選擇系統(tǒng)形式及控制方式

根據(jù)辦公樓性質(zhì)及使用功能、業(yè)主要求、投資情況等選擇適宜的vRv系統(tǒng)形式氣流組織方式、新風(fēng)供應(yīng)方式等；選擇合適的控制方式。

2.3 選擇室內(nèi)機(jī)機(jī)型

根據(jù)確定的空調(diào)系統(tǒng)形式及房間裝修要求。

2.4 初選室內(nèi)機(jī)容量及合數(shù)

根據(jù)空調(diào)房間的計(jì)算負(fù)荷，室內(nèi)要求的干、濕球溫度，室外空調(diào)計(jì)算干、濕球溫度及已確定的室內(nèi)機(jī)機(jī)型，選出制冷（供熱）容量接近或大于房間負(fù)荷的室內(nèi)機(jī)型號(hào)和臺(tái)數(shù)。作為選擇室內(nèi)機(jī)組的房間空調(diào)負(fù)荷一般采用夏季冷負(fù)荷，以冬季熱負(fù)荷進(jìn)行校核，當(dāng)校核不滿足冬季采暖需要時(shí)，應(yīng)選擇大一號(hào)的機(jī)型或采取其他輔助采暖措施。室內(nèi)機(jī)的制冷和供熱容量與室內(nèi)要求的干、濕球溫度及室外設(shè)計(jì)干、濕球溫度有關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)查廠家提供的詳細(xì)的容量表。

2.5 計(jì)算室內(nèi)機(jī)總?cè)萘恐笖?shù)

根據(jù)選擇的室內(nèi)機(jī)型號(hào)和臺(tái)數(shù)。

2.6 初選室外機(jī)型號(hào)

計(jì)算室內(nèi)機(jī)的總?cè)萘恐笖?shù)。根據(jù)室內(nèi)機(jī)組合總?cè)萘恐笖?shù)選擇室外機(jī)型號(hào)，通常室內(nèi)機(jī)總?cè)萘恐笖?shù)宜接近或略小于每臺(tái)室外機(jī)在100%組合時(shí)的容量系數(shù)。如果組合串大于100%，應(yīng)對(duì)室內(nèi)機(jī)的同時(shí)使用情況進(jìn)行確認(rèn)后，并對(duì)所有可能同時(shí)使用的室內(nèi)機(jī)的實(shí)際容量進(jìn)行修正，再進(jìn)行選擇。

2.7 確定室外機(jī)的實(shí)際容量

根據(jù)室外機(jī)的容量指數(shù)和室內(nèi)機(jī)的總?cè)萘恐笖?shù)，計(jì)算實(shí)際的機(jī)組組合率。根據(jù)機(jī)組組合率以及已知的室內(nèi)外溫度，查廠家提供的室外機(jī)容量表，得出該室外機(jī)的實(shí)際制冷量、供熱量和輸入功率。

2.8 室外機(jī)的實(shí)際供熱量修正

對(duì)冬季供熱校核時(shí)，應(yīng)按當(dāng)?shù)貙?shí)際的室外采暖或空調(diào)計(jì)算參數(shù)下的機(jī)組供熱量作為標(biāo)推，并考慮冬季室外機(jī)熱交換器表面積霜或除霜的因素，對(duì)室外機(jī)的實(shí)際供熱量進(jìn)行修正，外機(jī)高差為0 m的制冷、制熱量。實(shí)際工程中還應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際配管和室內(nèi)外機(jī)的相對(duì)位置高差進(jìn)行修正。多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)安裝步驟包括：

2.8.1 管材

采用脫氧亞磷無(wú)縫銅管（外徑25.4 mm以上，其余用C1220T－0或同等材料）。

2.8.2 絕熱

變頻控制VRV系統(tǒng)的氣體冷媒配管必須進(jìn)行絕熱處理。如果空調(diào)系統(tǒng)需要在0～18 ℃溫度下進(jìn)行制冷模式的運(yùn)轉(zhuǎn)，其液管也必須加以絕熱。絕熱材料一般采用耐熱發(fā)泡型絕熱材料，如聚乙烯、橡塑海綿等，厚度10 mm以上，耐溫氣管不低于120 ℃，液管不低于70 ℃，也可采用玻璃纖維等材料。

2.8.3 室外機(jī)安裝

保證必要的空氣流通；不應(yīng)對(duì)相鄰樓房、相鄰住戶(hù)造成不便；安全、水平，并能承受設(shè)備的振動(dòng)；無(wú)易燃?xì)怏w泄露的危險(xiǎn)；盡可能避免雨淋；易于日后維修保養(yǎng)；安裝在積雪地區(qū)，應(yīng)盡量做高基礎(chǔ)、安裝防雪罩，拆除吸風(fēng)格柵，以免在背后積雪。

3 多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)在辦公樓中的節(jié)能應(yīng)用

由于辦公樓的風(fēng)壓、熱壓作用，不同朝向、不同樓層的房間其滲入室內(nèi)的空氣量是不同的，有些房間甚至打開(kāi)外窗都不能有效引進(jìn)新風(fēng)。所引入的新風(fēng)無(wú)論是其品質(zhì)（主要是潔凈度），還是針對(duì)每人所必須的新風(fēng)量都無(wú)法保證，直接從室外引入未經(jīng)處理的新風(fēng)，增大了室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，對(duì)于一般按夏季冷負(fù)荷選擇的室內(nèi)機(jī)型號(hào)，冬季嚴(yán)寒季節(jié)可能造成供熱量不足。另外，夏季新風(fēng)的含濕量較高，室內(nèi)機(jī)除濕量增大，室內(nèi)相對(duì)濕度無(wú)法保證?？傊?，靠縫隙滲透引入新風(fēng)的做法無(wú)法保證空調(diào)房間的空氣狀況，應(yīng)盡量避免。

3.1 制冷系統(tǒng)

多聯(lián)式中央空調(diào)器以制冷劑為輸送介質(zhì)，采用一臺(tái)室外機(jī)帶動(dòng)多臺(tái)室內(nèi)機(jī)。室外主機(jī)由外側(cè)換熱器、壓縮機(jī)和其他附件組成，室內(nèi)機(jī)由直接蒸發(fā)式換熱器和風(fēng)機(jī)組成。制冷劑通過(guò)管道由室外機(jī)送至室內(nèi)機(jī)。以膨脹閥為核心的分配器裝在制冷管道上，通過(guò)控制管道中制冷劑的流量，以及進(jìn)入室內(nèi)側(cè)散熱器的制冷流量，來(lái)滿足不同負(fù)荷時(shí)對(duì)熱濕量的要求。該系統(tǒng)壓縮機(jī)采用變頻調(diào)速進(jìn)行控制，當(dāng)系統(tǒng)處于低負(fù)荷時(shí)，通過(guò)變頻控制器控制壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)內(nèi)冷媒的循環(huán)流量得以改變，從而對(duì)制冷量進(jìn)行自動(dòng)控制，以符合使用要求。對(duì)于一般住宅用家用空調(diào)器系統(tǒng)，只需設(shè)一臺(tái)變頻壓縮機(jī)。

3.2 空氣循環(huán)系統(tǒng)

與其他空調(diào)器相比，多聯(lián)式中央空調(diào)器有兩種分別為室外空氣循環(huán)系統(tǒng)和室內(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng)。

室外空氣循環(huán)系統(tǒng)以雙風(fēng)道為主，分為上抽風(fēng)式和前排風(fēng)式兩種，風(fēng)機(jī)為鐵殼電動(dòng)機(jī)，風(fēng)扇為軸流風(fēng)扇。室內(nèi)空氣循環(huán)系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)一般為鐵殼電動(dòng)機(jī)，風(fēng)扇為貫流風(fēng)扇或離心風(fēng)扇。

3.3 電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)采用多種控制方式：獨(dú)立控制（送6/線控）、集中控制和網(wǎng)絡(luò)控制。它集多功能智能化控制技術(shù)于一體，可對(duì)每一臺(tái)室內(nèi)機(jī)進(jìn)行單獨(dú)控制，實(shí)現(xiàn)人性化管理。

多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能與室內(nèi)外機(jī)組之間的相對(duì)位置（如室內(nèi)外機(jī)組之間的連接管長(zhǎng)度及其高差）、辦公樓的負(fù)荷類(lèi)型、系統(tǒng)容量規(guī)模等因素有關(guān)，而這些因素又直接取決于多聯(lián)機(jī)織的設(shè)計(jì)水平、控制方式和制冷劑種類(lèi)等。

3.4 室內(nèi)外機(jī)組之間的相對(duì)位置

出于多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的室外機(jī)組一般安裝在辦公樓的屋頂或裙房頂部，室內(nèi)機(jī)組則分散在各樓層的房間內(nèi)，且因其利用制冷劑輸配冷熱量，其運(yùn)行性能受制冷劑連接管內(nèi)制冷劑的重力（主要是液體管）和磨擦阻力（主要是氣體管）的影響顯著，且室內(nèi)機(jī)與室內(nèi)機(jī)之間的高差也會(huì)影響室內(nèi)機(jī)的調(diào)控效果。因此，室內(nèi)外機(jī)之間的連接管長(zhǎng)度和高差等直接決定了多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行性能。研究表明，吸氣壓力下降、過(guò)熱度增加，吸氣飽和溫度每降低1 ℃，系統(tǒng)的制冷量和COP將降低約3%。對(duì)于一臺(tái)COP0為2.80的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)而言，其適宜的幾何安裝位置是：室外機(jī)組與最遠(yuǎn)的室內(nèi)機(jī)組之間的長(zhǎng)度為100 m，室內(nèi)機(jī)組相對(duì)于室外機(jī)組之間的最大高差為±30 m（其中，“＋”表示室內(nèi)機(jī)在室外機(jī)上部），最高位與最低位室內(nèi)機(jī)之間的高差小于20 m。在上述幾何位置條件下，多聯(lián)機(jī)的運(yùn)行性能優(yōu)于COP0＝3.2的“風(fēng)冷冷水機(jī)組＋風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)”；如果超越上述范圍，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的性能將不如風(fēng)冷冷水機(jī)組，超出地越多，性能衰減地越厲害。

由于R410a制冷劑的新性系數(shù)和運(yùn)行壓縮比均較R22小，其多聯(lián)機(jī)的能效比較R22系統(tǒng)略高7%～10%，故上述幾何尺寸范圍均略微增大，但因R410a多聯(lián)機(jī)的工作壓力高，所需管材和設(shè)備的成本將高于R22多聯(lián)機(jī)。目前，房間空調(diào)器（定速）的 COP0為 2.4～3.4，由于該類(lèi)空調(diào)器采用制冷劑輸配能量，其連接管路長(zhǎng)度一般為 3～5 m（必須設(shè)置在房間外墻或陽(yáng)臺(tái)上），故COPs認(rèn)為2.4～3.4。從能效水平看，雖然多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的性能不如房間空調(diào)器，但不會(huì)破壞建筑外觀的美感；在適宜的幾何安裝位置范圍內(nèi)，多聯(lián)機(jī)性能比“風(fēng)冷冷水機(jī)組＋風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)”好，如果超出限定范圍，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的性能比“風(fēng)冷冷水機(jī)組＋風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)”低，更達(dá)不到“大型水冷冷水機(jī)組＋風(fēng)機(jī)盤(pán)管系統(tǒng)”的能效水平（COPs＝2.4～3.2）。

大型公共建筑多采用集中空調(diào)系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備眾多、用能相對(duì)集中、能耗水平高，彈性相對(duì)大的特點(diǎn)，對(duì)它的節(jié)能運(yùn)行管理應(yīng)從制度和技術(shù)方面雙管齊下。

1 李向東.現(xiàn)代住宅暖通空調(diào)設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2003：126～127

2 陳衛(wèi)星.辦公樓變制冷劑流量多聯(lián)機(jī)空調(diào)節(jié)能系統(tǒng)的施工[J].建筑施工，2009：58～59

3 傅聰穎.多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的新風(fēng)處理及其節(jié)能方式[J].山西建筑，2009（02）：215～216