多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計

何興

（福州市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計院有限公司，福州 350007）

1 多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的特點

相對于其他中央空調(diào)系統(tǒng)，多聯(lián)機系統(tǒng)具有如下特點：

1）室外機組可以放置于屋面、地坪上，無須設(shè)置機房，可節(jié)省機房建筑投資。

2）整體性能高，在合理使用條件下，其季節(jié)運行性能系數(shù)較高。

3）制冷劑管徑小，占用空間小，節(jié)約樓層空間高度。

4）室內(nèi)機可獨立控制、布置靈活、運行費用低、可靠性高、外形美觀。

2 工程概況

本工程位于福建省福州市，為社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心，總建筑面積約5 100 m2，共5層，其中地上建筑5層，無地下室。建筑內(nèi)設(shè)有候診大廳、門診室、輸液室、檢驗室、心電圖室、休息室、辦公室、健康信息管理室、會議室等。

考慮到辦公場所需要經(jīng)常加班，不同使用功能房間其空調(diào)使用時間不一致，并根據(jù)建筑功能、平面布置和甲方使用要求，綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理等因素，本工程空調(diào)系統(tǒng)采用變制冷劑流量多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)，根據(jù)就近原則，將多聯(lián)式空調(diào)室外機組設(shè)于每層設(shè)備平臺。本文主要以第3層為分析對象，進(jìn)行冷負(fù)荷計算，室內(nèi)外機選型。

3 多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計流程

多聯(lián)機系統(tǒng)設(shè)計不僅涉及多聯(lián)機室內(nèi)外機組的設(shè)計問題，還要考慮如何匹配多聯(lián)機室內(nèi)外機組。

其系統(tǒng)設(shè)計流程大致如下：（1）根據(jù)設(shè)計條件計算房間的冷負(fù)荷；（2）確定室內(nèi)機形式和容量；（3）根據(jù)室內(nèi)機容量綜合選擇相應(yīng)的室外機；（4）設(shè)計室內(nèi)機和室外機之間的連接管道，并重新修正前面流程計算得到的室內(nèi)機和室外機容量；（5）設(shè)計冷凝水管等設(shè)施。

4 多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計

4.1 負(fù)荷計算

根據(jù)GB 50736—2012《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》，在方案初步設(shè)計階段時，可以使用冷負(fù)荷指標(biāo)估算負(fù)荷，在施工圖設(shè)計階段，應(yīng)計算空調(diào)區(qū)的夏季逐時冷負(fù)荷；根據(jù)GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》條文4.1.1，甲類公共建筑在施工圖設(shè)計階段必須進(jìn)行逐項逐時的冷負(fù)荷計算。具體可參考如下步驟：（1）明確空調(diào)區(qū)空調(diào)室外空氣計算參數(shù)及空調(diào)室內(nèi)設(shè)計溫度；（2）明確空調(diào)區(qū)各部位圍護(hù)結(jié)構(gòu)的熱工參數(shù)及面積；（3）明確空調(diào)區(qū)窗戶的遮陽措施情況；（4）明確空調(diào)區(qū)人員、新風(fēng)量、設(shè)備、照明等數(shù)值；（5）明確滲透空氣量；（6）采用專用的暖通負(fù)荷計算軟件計算負(fù)荷。

計算冷負(fù)荷時，需計算各個空調(diào)區(qū)域的冷負(fù)荷以及每套空調(diào)系統(tǒng)（一套多聯(lián)機室外機）的冷負(fù)荷。空調(diào)區(qū)夏季冷負(fù)荷，應(yīng)按空調(diào)區(qū)各項逐時冷負(fù)荷的綜合最大值確定，而空調(diào)系統(tǒng)（末端設(shè)備無自動控制裝置）的夏季冷負(fù)荷應(yīng)采用空調(diào)系統(tǒng)所服務(wù)各空調(diào)區(qū)域冷負(fù)荷的累計值確定[1]。

采用專用的暖通負(fù)荷計算軟件計算得知，3層各個空調(diào)使用房間的室內(nèi)冷負(fù)荷及新風(fēng)量見表1。

4.2 室內(nèi)機選型及布置

室內(nèi)機的形式可根據(jù)空調(diào)房間的建筑構(gòu)造和使用要求等，在保證良好的室內(nèi)氣流分布的情況下確定。根據(jù)空調(diào)房間的室內(nèi)冷負(fù)荷選擇相應(yīng)的室內(nèi)機，室內(nèi)機的容量先參照其額定容量。室內(nèi)機的額定容量是標(biāo)準(zhǔn)工況下測得的，隨著連接率及溫度等設(shè)計條件的不同，室內(nèi)機的實際容量和額定容量也會不同。本工程3層部分空調(diào)房間室內(nèi)冷負(fù)荷、新風(fēng)冷負(fù)荷及新風(fēng)量見表1。

4.3 室外機布置及選型

多聯(lián)機室外機的布置條件是影響系統(tǒng)運行效果的重要因素，在布置室外機時，需遵守如下原則：（1）預(yù)留足夠的安裝、維護(hù)及保養(yǎng)的空間；（2）有良好的散熱條件；（3）盡量減少系統(tǒng)的冷媒管的配管長度；（4）避免其噪聲、氣流等對周邊環(huán)境的影響；（5）不應(yīng)布置在含有腐蝕性、油霧等有害氣體的排風(fēng)口的附近。

當(dāng)多聯(lián)機系統(tǒng)的設(shè)計工況與額定工況不同時，系統(tǒng)的室外機實際制冷量需要根據(jù)設(shè)計工況下的溫度、連接率以及制冷劑配管長度、室內(nèi)機高差等因素進(jìn)行修正。確定多聯(lián)機室外機組的制冷量，可按如下步驟進(jìn)行：（1）依據(jù)空調(diào)房間室內(nèi)冷負(fù)荷，初步選定滿足空調(diào)房間冷負(fù)荷要求的室內(nèi)機；（2）依據(jù)同一多聯(lián)機系統(tǒng)室內(nèi)機的額定制冷量總和，選擇相適應(yīng)的室外機；（3）用設(shè)計工況下的室內(nèi)外溫度、室內(nèi)外機連接率、冷媒管長和高差等對室外機的制冷量進(jìn)行修正；（4）用修正后的室外機制冷量，對室內(nèi)機實際制冷量進(jìn)行校核計算；（5）依據(jù)校核后的室內(nèi)機制冷量確定室外機組的容量[2]。

按照上述步驟對3層室外機進(jìn)行選型：3層部分空調(diào)房間室內(nèi)機初選型見表1。3層室內(nèi)機夏季制冷總冷量為81.86 kW，由此可預(yù)選額定工況下制冷量為83 kW（RQ30AB）的機組。

表1 3層每個空調(diào)使用房間室內(nèi)冷負(fù)荷、新風(fēng)冷負(fù)荷及新風(fēng)量

對室外機的制冷量進(jìn)行設(shè)計工況下的室內(nèi)外溫度、室內(nèi)外機連接率、冷媒管長和高差等修正。

1）根據(jù)設(shè)計工況下的室內(nèi)外溫度及連接率進(jìn)行修正；本工程3層室內(nèi)機與室外機連接率為1.06，在室內(nèi)機回風(fēng)的干、濕球溫度為27℃、21℃，室外機進(jìn)風(fēng)干球溫度為35.9℃工況下，RQ30AB機組制冷量為86.79 kW。

2）根據(jù)冷媒配管長度及室內(nèi)、外機高差進(jìn)行修正；3層空調(diào)系統(tǒng)配管等效長度為40 m，室內(nèi)外機高差為3 m。查某多聯(lián)機品牌技術(shù)手冊可知，3層機組修正系數(shù)約為0.94。室外機實際制冷量=106%連接率時的制冷量×配管修正系數(shù)。故室外機實際制冷量Q=0.94×86.79 kW=81.58 kW，滿足3層室內(nèi)機夏季制冷總冷量的需求。

3）室內(nèi)機實際制冷能力校核：多聯(lián)機系統(tǒng)中每個室內(nèi)機的實際制冷量=（室外機實際制冷量×室內(nèi)機的額定制冷量）/室內(nèi)機的總額定制冷量。會議室、辦公室1、監(jiān)控室、檢驗室、辦公室4的室內(nèi)機實際制冷量小于各自房間的室內(nèi)冷負(fù)荷，故需要重新調(diào)整室內(nèi)機的配置，以達(dá)到負(fù)荷要求。通過放大室內(nèi)機的制冷量，重復(fù)上述的計算過程，校核系統(tǒng)的實際制冷量是否滿足負(fù)荷要求。調(diào)整后的室內(nèi)機均滿足各個空調(diào)房間的房間冷負(fù)荷要求，且室外機的實際容量能滿足要求。

4.4 制冷劑管道設(shè)計

多聯(lián)機系統(tǒng)制冷劑管道的合理性將會影響多聯(lián)機系統(tǒng)性能的發(fā)揮。故在進(jìn)行制冷劑配管設(shè)計時，應(yīng)考慮如下3個方面：

1）系統(tǒng)的管道設(shè)計應(yīng)滿足以下3個要求：室外機組和最遠(yuǎn)端室內(nèi)機之間的連接管的長度不超過最大允許長度；室內(nèi)機組和室外機組之間高差不超過最大允許高度差；室內(nèi)機組和室內(nèi)機組之間的高度不超過最大允許高度差。

2）多聯(lián)機系統(tǒng)的連接管徑應(yīng)滿足以下4個要求：室外機至第一個分歧管的管徑與室外機接口尺寸一致；分歧管之間的管徑由其后所連接的室內(nèi)機的總?cè)萘繘Q定；分歧管與室內(nèi)機之間的管徑與室內(nèi)機的配管一致；在冷媒管管長超過相關(guān)規(guī)定要求時，按所選用產(chǎn)品相關(guān)規(guī)定調(diào)整管徑。

3）合理布置制冷劑管的走向，優(yōu)化管路走向，盡可能減少管長，降低損耗。

本工程每層的室外機設(shè)備平臺設(shè)置在中間位置，使冷媒配管的長度分配比較適當(dāng)，且第一分歧管在中間分歧，提高了制冷劑管路的靈活性。

4.5 新風(fēng)設(shè)計

在一般的舒適性空調(diào)系統(tǒng)中，新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計主要是滿足人員的衛(wèi)生要求和舒適性要求。目前，多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的新風(fēng)供應(yīng)方式有以下幾種：

1）在空調(diào)房間設(shè)置排氣扇，靠負(fù)壓由門窗滲入新風(fēng)。這種方法雖然簡單，但不能合理保證新風(fēng)的質(zhì)量。室內(nèi)負(fù)壓方式的衛(wèi)生條件差，未經(jīng)處理的室外新風(fēng)會增大室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷。另外，由于夏季新風(fēng)的含濕量較高，會增加室內(nèi)機承擔(dān)的濕負(fù)荷。此種新風(fēng)供應(yīng)方式不合理。

2）采用熱回收式新風(fēng)換氣機，其原理是：當(dāng)室內(nèi)空調(diào)回風(fēng)和室外新風(fēng)流經(jīng)熱交換器時，因空調(diào)回風(fēng)與室外新風(fēng)存在溫度差及水蒸氣分壓力差而產(chǎn)生熱傳質(zhì)，引起熱交換。

使用全熱回收式換氣機應(yīng)注意以下幾點：（1）在嚴(yán)寒地區(qū)采用時，應(yīng)核算熱回收裝置的排風(fēng)側(cè)是否會出現(xiàn)結(jié)霜，如果會出現(xiàn)結(jié)霜或結(jié)露時，需采取對新風(fēng)進(jìn)行預(yù)熱等保溫防凍措施；（2）當(dāng)新風(fēng)系統(tǒng)采用全熱回收式新風(fēng)換氣機時，根據(jù)全熱回收式新風(fēng)換氣機的全熱回收效率、設(shè)計工況下室外空氣比焓、設(shè)計工況下室內(nèi)空氣比焓計算出室外新風(fēng)經(jīng)熱交換后進(jìn)入室內(nèi)的新風(fēng)比焓，然后根據(jù)每個空調(diào)區(qū)的新風(fēng)量計算出每個空調(diào)區(qū)的新風(fēng)負(fù)荷，由每個空調(diào)區(qū)的室內(nèi)冷負(fù)荷及新風(fēng)負(fù)荷選擇室內(nèi)機的型號；（3）在夏季室外相對濕度較高、供冷時間較長地區(qū)使用全熱回收式新風(fēng)換氣機時，需考慮因新風(fēng)換氣機空氣過濾器及換熱芯堵塞阻力過大，使新風(fēng)、排風(fēng)量減少，甚至造成風(fēng)機被燒毀的后果。

3）采用多聯(lián)機全新風(fēng)處理機組，由室內(nèi)外機組成。室內(nèi)外機采用冷媒管連接。多聯(lián)機全新風(fēng)處理機組在實現(xiàn)出色的制冷（制熱）的同時，使送入室內(nèi)的新風(fēng)溫度接近室內(nèi)溫度。在采用多聯(lián)機空調(diào)全新風(fēng)機組時，新風(fēng)室內(nèi)機能否直接與普通室內(nèi)機連接在一個套室外機上，需根據(jù)各個廠商的技術(shù)要求來決定。

5 結(jié)語

多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)具有設(shè)計安裝靈活、多元化室內(nèi)機形式、占用空間小、運行費用低、人性化的系統(tǒng)控制以及設(shè)備投資越來越低的特點，越來越被社會所接受。在多聯(lián)機項目的設(shè)計過程中，要根據(jù)建筑的使用特性劃分合理的分區(qū)、選擇合適的室內(nèi)外機組、優(yōu)化管路系統(tǒng)，同時選擇合適的新風(fēng)供應(yīng)方式，使多聯(lián)機空調(diào)系統(tǒng)的特點得到充分發(fā)揮，保證空調(diào)房間的舒適性。