河南省某學(xué)院實驗樓多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

阮秀英 丁力行 吳俊偉

1核工業(yè)第五研究設(shè)計院

2仲愷農(nóng)業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院

3上海同建強華建筑設(shè)計有限公司河南分公司

1 工程概況

本工程地理位置位于河南省鄭州市（屬于寒冷地區(qū)，夏季需供冷，冬季需采暖），為河南省某學(xué)院教學(xué)實驗樓，地下1層至地上9層后期改造項目。其中一至五層為實驗室區(qū)，五至九層為行政辦公區(qū)，一層層高4.8m，二至七層層高4.2m，八、九層層高4.5m，建筑高度40.5m，二層至七層的建筑面積48684.81m2。建筑類別：二類高層公共建筑。

根據(jù)甲方要求本次暖通設(shè)計主要內(nèi)容為一至五層實驗樓區(qū)域夏季舒適性中央空調(diào)VRV系統(tǒng)設(shè)計[1]。

2 室內(nèi)空調(diào)設(shè)計計算參數(shù)

2.1 室內(nèi)空調(diào)設(shè)計參數(shù)

室內(nèi)空調(diào)設(shè)計計算參數(shù)詳見表1[2]。

表1 室內(nèi)空調(diào)設(shè)計計算參數(shù)

2.2 室外設(shè)計參數(shù)

鑒于學(xué)校公共建筑的使用特點，即七、八月份學(xué)校放假，那么多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)停機。若仍然采用傳統(tǒng)的室外設(shè)計參數(shù)，則使室外焓值選取較實際情況下的焓值偏大，進(jìn)而負(fù)荷計算結(jié)果偏大。下面就傳統(tǒng)的室外設(shè)計參數(shù)進(jìn)行的負(fù)荷計算結(jié)果與改進(jìn)室外設(shè)計參數(shù)進(jìn)行的負(fù)荷計算結(jié)果進(jìn)行對比，以說明改進(jìn)的實用性、科學(xué)性。

1）傳統(tǒng)的室外設(shè)計參數(shù)

夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算干球溫度34.9℃，夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算濕球溫度34.9℃。通過焓濕圖查其對應(yīng)的焓值hw1為88.2kJ/kg。

2）室外空氣計算溫度簡化方法[3]

夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算干球溫度，可按式（1）確定：

式中：twg為夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算干球溫度，℃；trp為累年最熱月平均溫度，℃；tmax為累年極端最高溫度，℃。

夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算濕球溫度，可按式（2）確定：

式中：tws為夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算濕球溫度，℃；ts,r,p為與累年最熱月平均溫度和平均相對濕度相對應(yīng)的濕球溫度，℃，可在當(dāng)?shù)卮髿鈮毫ο碌撵蕽駡D上查得；ts,max為與累年極端最高溫度和最熱月平均相對濕度相對應(yīng)的濕球溫度，℃，可在當(dāng)?shù)卮髿鈮毫ο碌撵蕽駡D上查的。

基于學(xué)校七、八月份放假的特點，累年最熱月平均溫度trp可取典型氣象（設(shè)計典型）年逐時參數(shù)報表逐時干球溫度六月份的月平均干球溫度，累年極端最高溫度tmax可取典型氣象（設(shè)計典型）年逐時參數(shù)報表逐時干球溫度六月份的最大干球溫度：trp=25.9℃，tmax=37.2℃，twg=29.71℃。

結(jié)合學(xué)校七、八月份放假的實際情況，與累年最熱月平均溫度25.9℃和最熱月平均相對濕度64%相對應(yīng)的濕球溫度（℃），可在當(dāng)?shù)卮髿鈮毫ο碌撵蕽駡D上查得ts,r,p為20.8℃；與累年極端最高溫度37.2℃和最熱月平均相對濕度64%相對應(yīng)的濕球溫度（℃），可在當(dāng)?shù)卮髿鈮毫ο碌撵蕽駡D上查的ts,max為30.8℃?？傻茫簍ws=0.75ts,r,p+0.25ts,max=0.75×20.8+0.25×30.8=23.5℃。

根據(jù)夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算干球溫度twg和夏季空氣調(diào)節(jié)室外計算濕球溫度tws可在當(dāng)?shù)卮髿鈮毫ο碌撵蕽駡D上查得對應(yīng)的室外計算焓值hw2為71.3kJ/kg。

3）改進(jìn)的室外設(shè)計參數(shù)

典型氣象（設(shè)計典型）年逐時參數(shù)報表逐時干球溫度去掉七、八月份后，取不保證50小時的干球溫度為34℃，典型氣象（設(shè)計典型）年逐時參數(shù)報表逐時濕球溫度去掉七、八月份后，取不保證50小時的干球溫度為24.7℃；通過焓濕圖查其對應(yīng)的焓值hw3為76.1kJ/kg。

3 不同室外設(shè)計參數(shù)計算的冷負(fù)荷

室內(nèi)狀態(tài)點N的設(shè)計溫度26℃和相對濕度60%焓值 hN為 53.7kJ/kg。

本項目的設(shè)計仍然采用天正軟件諧波逐時冷負(fù)荷計算出逐時最大冷負(fù)荷，在逐時最大冷負(fù)荷的基礎(chǔ)上分別乘以以下修正系數(shù)：（hw3-hN）/（hw1-hN）=（76.1-53.7）/（88.2-53.7）=0.65；（hw2-hN）/（hw1-hN）=（71.3-53.7）/（88.2-53.7）=0.51，具體如表 2。

表2 不同室外設(shè)計參數(shù)的冷負(fù)荷計算表

通過比較修正后的兩個冷負(fù)荷，可以得到以下結(jié)論：其一，表2中得出未經(jīng)過修正的冷負(fù)荷比修正后的冷負(fù)荷大35%至49%，也即若忽視了學(xué)校在七、八月份放假這一實際情況，對室外計算氣象參數(shù)不修正，負(fù)荷計算與實際不符合；其二，由于規(guī)范中未對此修正情況作出明確規(guī)定，只能依據(jù)現(xiàn)有的規(guī)范知識結(jié)合實際作出合理的推理，同時為了達(dá)到既節(jié)能又安全保證達(dá)到室內(nèi)舒適度的目的，在設(shè)備選型時采用第一種修正得出的負(fù)荷選型。

另外，由表2可以看出，進(jìn)風(fēng)量都大于人員新風(fēng)量，進(jìn)風(fēng)量可以滿足人員的新風(fēng)量。又因本項目是后期改造項目，為了降低對原有建筑的破壞，冷負(fù)荷計算時，按照排風(fēng)量帶走的冷負(fù)荷考慮。

4 設(shè)備選型

多聯(lián)機中央空調(diào)系統(tǒng)，又稱為變制冷劑流量（VariableRefrigerantVolume）的直接蒸發(fā)式空調(diào)系統(tǒng)，簡稱VRV系統(tǒng)。即控制冷媒流通量并通過冷媒的直接蒸發(fā)或直接凝縮來實現(xiàn)制冷或制熱的空調(diào)系統(tǒng)。VRV系統(tǒng)由室外機、室內(nèi)機和冷媒配管三部分組成。

4.1 室內(nèi)外機的負(fù)荷比率

選擇室內(nèi)外機的負(fù)荷比率不同，應(yīng)根據(jù)各廠家的多聯(lián)機不同，所以在比率有所差異，建議選擇室內(nèi)機/室外機不大于1.1，本次選用了1.1的修正系數(shù)。

由于多聯(lián)機系統(tǒng)各種品牌產(chǎn)品的性能和特點的差別，建筑設(shè)計單位一般并不進(jìn)行冷媒管道布管設(shè)計，僅做到提出空調(diào)房間的夏季和冬季設(shè)計負(fù)荷，確定室內(nèi)機和室外機的位置，確定冷凝水管的管徑和布置，提出冷媒管道路由，并提示建設(shè)單位選定設(shè)備廠家，再請廠家配合進(jìn)行冷媒管道布管的細(xì)部設(shè)計。

4.2 具體選型

一至五層各類實驗室、機房、語音室等均采用多聯(lián)機室內(nèi)四面出風(fēng)嵌入式室內(nèi)機共296臺；南側(cè)和中間區(qū)域的多聯(lián)機室外機置于三層挑檐上，共8臺，北側(cè)區(qū)域的多聯(lián)機室外機置于室外草坪上，共2臺；由于各類實驗室、機房、語音室前期設(shè)計院設(shè)計了進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)，經(jīng)校核能滿足室內(nèi)人員的新風(fēng)量，又因是后期改造項目，為了降低原有建筑的破壞性，本次設(shè)計多聯(lián)機中央空調(diào)的新風(fēng)直接由原設(shè)計的進(jìn)風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)來滿足，這部分冷量由室內(nèi)機來承擔(dān)。

4.3 冷凝水管道設(shè)計

在未特殊標(biāo)注說明的情況下，冷凝水管管徑按照表3選取[3]，接室內(nèi)機的冷凝水支管管徑按照室內(nèi)機冷凝水管接口的管徑確定，沿水流方向冷凝水管徑按照圖紙標(biāo)注確定，未標(biāo)注的按照表3根據(jù)冷負(fù)荷進(jìn)行選取確定。

表3 冷凝水管徑根據(jù)系統(tǒng)冷負(fù)荷選用

空調(diào)冷凝水管道用UPVC管材，采用鉑鋁橡膠復(fù)合保溫板，厚度9mm，管道在吊頂內(nèi)敷設(shè)，冷凝水管的坡度沿排水方向，并保證不小于0.003的坡度，以免形成氣囊，排水不暢。

5 結(jié)論

在實施河南省某學(xué)院實驗樓多聯(lián)機設(shè)計的過程中，鑒于該學(xué)院實驗室的特點，室外計算干（濕）球溫度的選取在規(guī)范中未明確規(guī)定，為了使此次設(shè)計負(fù)荷與實際負(fù)荷更加相符，本設(shè)計采用了去掉七、八月份后的簡化算法得出的室外計算干（濕）球溫度。此外，本項目屬于后期改造項目，為了降低對原有建筑的破壞，人員新風(fēng)就直接利用風(fēng)井引進(jìn)的室內(nèi)進(jìn)風(fēng)，經(jīng)過校核室內(nèi)進(jìn)風(fēng)以滿足人員新風(fēng)的要求。

[1]郝盛.多聯(lián)機運行協(xié)調(diào)機理及其控制模式的工程應(yīng)用[J].潔凈與空調(diào)技術(shù),2012,2(6):82-83

[2]全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009

[3]民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范(GB50736-2012)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2012

[4]多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程(JGJ174-2010)[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010

[5]楊陽,強天偉.西北地區(qū)某辦公樓中央空調(diào)設(shè)計[J].制冷,2012,31(2):52-56