河南省某學院實驗樓多聯機空調系統設計

阮秀英 丁力行 吳俊偉

1核工業第五研究設計院

2仲愷農業技術學院機電工程學院

3上海同建強華建筑設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，夏季需供冷，冬季需采暖），為河南省某學院教學實驗樓，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，五至九層為行政辦公區，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。

根據甲方要求本次暖通設計主要內容為一至五層實驗樓區域夏季舒適性中央空調VRV系統設計[1]。

2 室內空調設計計算參數

2.1 室內空調設計參數

室內空調設計計算參數詳見表1[2]。

表1 室內空調設計計算參數

2.2 室外設計參數

鑒于學校公共建筑的使用特點，即七、八月份學校放假，那么多聯機空調系統應停機。若仍然采用傳統的室外設計參數，則使室外焓值選取較實際情況下的焓值偏大，進而負荷計算結果偏大。下面就傳統的室外設計參數進行的負荷計算結果與改進室外設計參數進行的負荷計算結果進行對比，以說明改進的實用性、科學性。

1）傳統的室外設計參數

夏季空氣調節室外計算干球溫度34.9℃，夏季空氣調節室外計算濕球溫度34.9℃。通過焓濕圖查其對應的焓值hw1為88.2kJ/kg。

2）室外空氣計算溫度簡化方法[3]

夏季空氣調節室外計算干球溫度，可按式（1）確定：

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

夏季空氣調節室外計算濕球溫度，可按式（2）確定：

式中：tws為夏季空氣調節室外計算濕球溫度，℃；ts,r,p為與累年最熱月平均溫度和平均相對濕度相對應的濕球溫度，℃，可在當地大氣壓力下的焓濕圖上查得；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的濕球溫度，℃，可在當地大氣壓力下的焓濕圖上查的。

基于學校七、八月份放假的特點，累年最熱月平均溫度trp可取典型氣象（設計典型）年逐時參數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（設計典型）年逐時參數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℃。

結合學校七、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%相對應的濕球溫度（℃），可在當地大氣壓力下的焓濕圖上查得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%相對應的濕球溫度（℃），可在當地大氣壓力下的焓濕圖上查的ts,max為30.8℃。可得：tws=0.75ts,r,p+0.25ts,max=0.75×20.8+0.25×30.8=23.5℃。

根據夏季空氣調節室外計算干球溫度twg和夏季空氣調節室外計算濕球溫度tws可在當地大氣壓力下的焓濕圖上查得對應的室外計算焓值hw2為71.3kJ/kg。

3）改進的室外設計參數

典型氣象（設計典型）年逐時參數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（設計典型）年逐時參數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的焓值hw3為76.1kJ/kg。

3 不同室外設計參數計算的冷負荷

室內狀態點N的設計溫度26℃和相對濕度60%焓值 hN為 53.7kJ/kg。

本項目的設計仍然采用天正軟件諧波逐時冷負荷計算出逐時最大冷負荷，在逐時最大冷負荷的基礎上分別乘以以下修正系數：（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 不同室外設計參數的冷負荷計算表

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

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

4 設備選型

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

4.1 室內外機的負荷比率

選擇室內外機的負荷比率不同，應根據各廠家的多聯機不同，所以在比率有所差異，建議選擇室內機/室外機不大于1.1，本次選用了1.1的修正系數。

由于多聯機系統各種品牌產品的性能和特點的差別，建筑設計單位一般并不進行冷媒管道布管設計，僅做到提出空調房間的夏季和冬季設計負荷，確定室內機和室外機的位置，確定冷凝水管的管徑和布置，提出冷媒管道路由，并提示建設單位選定設備廠家，再請廠家配合進行冷媒管道布管的細部設計。

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機室內四面出風嵌入式室內機共296臺；南側和中間區域的多聯機室外機置于三層挑檐上，共8臺，北側區域的多聯機室外機置于室外草坪上，共2臺；由于各類實驗室、機房、語音室前期設計院設計了進風和排風系統，經校核能滿足室內人員的新風量，又因是后期改造項目，為了降低原有建筑的破壞性，本次設計多聯機中央空調的新風直接由原設計的進風和排風系統來滿足，這部分冷量由室內機來承擔。

4.3 冷凝水管道設計

在未特殊標注說明的情況下，冷凝水管管徑按照表3選取[3]，接室內機的冷凝水支管管徑按照室內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注確定，未標注的按照表3根據冷負荷進行選取確定。

表3 冷凝水管徑根據系統冷負荷選用

空調冷凝水管道用UPVC管材，采用鉑鋁橡膠復合保溫板，厚度9mm，管道在吊頂內敷設，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 結論

在實施河南省某學院實驗樓多聯機設計的過程中，鑒于該學院實驗室的特點，室外計算干（濕）球溫度的選取在規范中未明確規定，為了使此次設計負荷與實際負荷更加相符，本設計采用了去掉七、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，人員新風就直接利用風井引進的室內進風，經過校核室內進風以滿足人員新風的要求。

[1]郝盛.多聯機運行協調機理及其控制模式的工程應用[J].潔凈與空調技術,2012,2(6):82-83

[2]全國民用建筑工程設計技術措施[M].北京:中國建筑工業出版社,2009

[3]民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范(GB50736-2012)[S].北京:中國建筑工業出版社,2012

[4]多聯機空調系統工程技術規程(JGJ174-2010)[S].北京:中國建筑工業出版社,2010

[5]楊陽,強天偉.西北地區某辦公樓中央空調設計[J].制冷,2012,31(2):52-56