多聯機空調系統設計要點

胡桂秋，逯國強

(承德石油高等專科學校熱能工程系，河北 承德 067000)

多聯式空調系統是指一臺(組)空氣(水)源制冷或熱泵機組配置多臺室內機，通過改變制冷劑流量適應各房間負荷變化的直接膨脹式空氣調節系統，因此又被稱為變制冷劑流量空調系統(Variable refrigerant flow air conditioning system)，簡稱為VRV[1］。這種空調系統是在二十世紀九十年代才從國外引入到國內的一項科技項目。

多聯機空調與傳統的空調相比，在節能技術、控制技術、網絡技術、健康技術、智能技術、托多技術、集中技術等方面具有明顯優勢，能夠充分地滿足當前社會人們對消費的要求，且在舒適性和方便性上更加的有效，因此近年來受到廣大用戶的青睞。據不完全統計，目前多聯機空調系統占據了空調行業近三分之一的市場，且隨著人們生活水平的提高還有增長的趨勢。

隨著多聯機空調系統應用的日益廣泛，工程設計中存在的一些問題也日益顯現，本文針對多聯機空調系統設計中存在的一些普遍問題進行分析，提出解決方案和注意事項，為同類工程提供參考。

1 空調負荷計算

由于多聯機空調系統適用于中小型建筑，設計人員往往采用概算方法進行冷熱負荷計算。如辦公建筑推薦冷負荷指標為90～120 W/m2，假設某房間面積100 m2，用冷負荷指標計算冷負荷為9 000～12 000 W;商場營業廳推薦冷負荷指標為150～250 W/m2，假設建筑面積1 000 m2，則符合為150～250 kW。可以看出負荷上下限之間差異很大。對于很多設計人員而言，為了保證冷量需求往往會選擇上限值，這就導致部分系統機組容量偏大，造成投資和運行能耗偏高，給國家和用戶帶來巨大損失。

《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》(GB50736－2012)中規定:施工圖設計階段應對空調區的冬季熱負荷和夏季逐時冷負荷進行計算，且空調區的夏季冷負荷應取各項逐時冷負荷的綜合最大值。

但多聯機空調系統計算負荷時應考慮間歇使用和戶間傳熱的影響，室內負荷宜取1.1～1.3的放大系數，這與系統負荷計算有區別。多聯機室內、外機系統裝機容量應適當留有余量，與室內機工作溫度范圍有直接關系;選擇室內、外機應注意管長、溫度修正。冬季供熱時還應考慮除霜修正。

2 機組性能系數和氣候條件

多聯機空調系統的原理，與普通的蒸汽壓縮式制冷有著相似之處，都是通過壓縮機、冷凝器、節流結構、蒸發器、以及冷媒路來實現制冷制熱的循環。

一般建筑的空調負荷率主要集中在30%～80%，因此設計人員在選用機組時還應考慮機組的IPLV(C)值及綜合部分性能系數。在方案設計時應按式(1)核算機組的運行能耗[3］，并同其他方案進行技術經濟比較，確定機組型式。

式中，A、B、C、D分別為100%、75%、50%、25%負荷時系統綜合能效比;Q為建筑計算最大冷負荷，kW;t為供冷季運行時間，h;F為建筑面積，m2。

多聯機空調系統綜合能效比已做配管長度實際負荷率修正，相對于式(1)中的100%，75%，50%，25%負荷，多聯機空調系統實際負荷率為3.2%，54.9%，36.6%，18.3%，其系統綜合能效比由多聯機實測的IPLV(C)平均值獲得，多聯機空調系統IPLV(C)中的輸入功率包括了室內外機組。

在選擇機組時需注意，多聯機空調系統的IPLV(C)須滿足《多聯機空調(熱泵)機組能效限定值及能源效率等級》GB21454－2008要求。

3 新風系統

考慮人員污染和建筑污染對人體健康的影響，《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》(GB50736－2012)第3.0.6條對我國不同類型的建筑提出了最小新風量的要求。

很多設計人員認為多聯機空調系統較小，忽略了新風系統的設計，不能滿足規范要求，對人體健康造成不利影響。在設計中應嚴格執行規范規定，滿足建筑新風要求。但是形式可以多樣。

1)新風機組獨立送風

飛機想要在較短的跑道下實現短距離起飛，就必須借助一些輔助裝置。尤其是在航空母艦上，現有的蒸汽彈射器結構復雜，體積龐大。如果換做電磁彈射器，體積可以減小許多，還可以實現彈射力度精準控制。目前。美國的福特號航母采用的就是電磁彈射裝置。

在對新風要求比較高的場合，特別是對濕度和潔凈度要求較高的場合，建議采用獨立的新風處理系統，處理方式一般與普通集中空調系統一樣。但這種新風處理方式需要單獨追加一套新風處理系統，成本較高。

目前一些多聯機廠家也生產新風處理機，采用變制冷劑多聯機機組，直接膨脹制冷與制熱，通過變頻控制以及室內電子膨脹閥控制，精確地加熱和冷卻新風，系統較為簡單(如圖3所示)，在一般辦公樓、學校等對新風要求相對較低的場合可以選用[4］。

2)新風換氣機送風

在一些新風要求比較低特別是對濕度要求不高的場合，可以采用新風換氣機處理新風。新風換氣機的工作原理如圖4所示。這種新風換氣機具有熱回收的功能，一般熱回收率可達60%以上，在一定程度上可以降低能耗。設計人員在選用這種系統時，在負荷計算時必須考慮新風負荷，同時需要考慮新風換氣機送入室內的空氣溫度與室內溫差較大會引起舒適感降低的問題。以承德氣象參數為例，在冬季，新風換氣機只能把新風處理到8℃左右，低溫空氣要避免直接吹向人體。

3)房間設置機械排風負壓進風

設置空調的房間一般不允許有負壓進風，但是對于使用要求較低的建筑，無法單獨設置新風系統和新風換氣機的場合也可以根據具體情況，設置機械排風，室內新風由門窗縫隙負壓滲透，滿足室內的換氣要求。可由式(2)校核室內的新風量是否滿足規范要求。

式中μ為扣扣流量系數，一般取0.6～0.62;AE為門窗縫隙的當量滲風面積，m2;ρ為空氣密度;ΔP為室內外壓差，Pa。

4)窗上或墻上安裝換氣扇

對于新風要求較低、無法單獨設置新風系統和新風換氣機、無機械排風系統的建筑，可在窗上或墻上安裝換氣扇進行換氣，但需注意換氣扇的換氣量不能等同于房間的新風補充量，應按換氣次數法校核房間新風量是否滿足規范要求，且在負荷計算時須考慮新風負荷。

4 其他注意事項

1)合理分區

整個空調系統由多個多聯機系統組成，房間進深較大時，考慮到內區供冷時間長，過渡季節外區需要供熱、內區需要供冷的特點，系統可按內、外區分別設置，這也充分利用了多聯機系統使用靈活的特點。另外，經常使用房間和不經常使用房間最好分別設置系統[5］。

2)冷劑管路系統宜小不宜大

由于制冷劑在管內流速較高、制冷劑流量很小，若系統過大，管路過長，使分配至每個室內機的流量即使通過調節功能很強的電子膨脹閥調節也難以達到設計要求，而且系統越大，制冷劑的分配偏差越大，從而使部分房間偏離室內設計溫度。另一方面，系統過大，管路過長，加充潤滑油的量增加，潤滑油的濃度增加，傳熱下降，其系統的EER(或COP)下降較多，系統效率隨容量的增加而降低[6］。

3)室內機數量宜少不宜多

室內機數量較多時，使每個室內機的流量分配完全符合設計要求的可靠性降低，且室內機越多，制冷劑的分配偏差越大，其結果是直接導致部分房間偏離室內設計溫度較大。另一方面，室內機數量過多，在低負荷的情況下，部分潤滑油會滯留在室內機內，系統需要經常高頻回油運轉，系統效率隨之降低。

5 結語

多聯機空調系統具有靈活方便、便于控制等諸項優點，設計人員在設計中應注意:

1)空調負荷須嚴格執行規范要求，采用逐時計算，取綜合最大值。

2)選擇空調機組時需考慮氣候條件不同對機組能效的影響。

3)系統的新風量應符合規范要求，可根據工程實際情況采取不同方式處理新風。

4)在系統設計時需考慮合理分區和合理確定機組容量的問題。

[1]中華人民共和國住房與城鄉建設部.多聯機空調系統工程技術規程[S］.JGJ174－2010.

[2]吳業正.制冷原理及設備[M］.西安:西安交通大學出版社，2000.

[3]廖瑞海.某辦公建筑多聯機空調系統能耗調查與分析[J］.暖通空調，2012，42(4):26－30.

[4]陸耀慶.實用供熱空調設計手冊[M］.北京:中國建筑工業出版社，2007.

[5]徐秋生，陳啟，許愛民.多聯機空調系統設計探討[J］.暖通空調，2008，38(1):67－73.

[6]沈雨龍.淺談曖通工程的多聯機空調系統[J］.中國科技信息，2008(1);64－66.