辦公建筑多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

劉惠連

深圳市協(xié)鵬建筑與工程設(shè)計(jì)有限公司

0 引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，工作節(jié)奏的加快，對(duì)人們工作效率及成果的要求也越來越高。良好的辦公環(huán)境顯得很重要，辦公建筑內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)對(duì)人體的舒適度至關(guān)重要。辦公建筑往往房間分隔較多，區(qū)域劃分細(xì)致，房間功能明確，辦公建筑內(nèi)各單元用戶加班時(shí)間長(zhǎng)短不定，在晚上及周末加班時(shí)間空調(diào)系統(tǒng)同時(shí)使用率比較低。多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)因其特點(diǎn)在辦公建筑中使用廣泛。

本文從多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)出發(fā)，分析研究了辦公建筑的冷負(fù)荷計(jì)算、室內(nèi)機(jī)設(shè)置、室外機(jī)設(shè)置、新風(fēng)系統(tǒng)四個(gè)方面的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，列舉了辦公建筑在使用多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)時(shí)經(jīng)常采用的形式及需要注意的事項(xiàng)。

1 多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)特點(diǎn)

多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)是一臺(tái)（組）空氣（水）源制冷或熱泵機(jī)組配置多臺(tái)室內(nèi)機(jī)[1]，通過改變制冷劑流量適應(yīng)各房間負(fù)荷變化的直接膨脹式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主要由室外主機(jī)、制冷劑管路、室內(nèi)機(jī)以及相關(guān)控制裝置組成。

多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的特點(diǎn)[2]：1）使用靈活，滿足不同工況的房間使用要求。多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)各個(gè)房間內(nèi)的末端可單獨(dú)控制，不同使用者可根據(jù)自身要求調(diào)節(jié)末端開關(guān)及溫度。變制冷劑流量系統(tǒng)組合方便、靈活，系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷變化自動(dòng)調(diào)節(jié)壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，改變制冷劑流量，部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)能耗下降，保證機(jī)組以較高的效率運(yùn)行。2）設(shè)備少，管路簡(jiǎn)單，節(jié)省建筑空間。系統(tǒng)采用的風(fēng)冷式室外機(jī)一般設(shè)置在屋面或室外，不需占用建筑面積。系統(tǒng)的接管只有制冷劑管和凝結(jié)水管，且制冷劑管路布置靈活、施工方便，與中央空調(diào)水系統(tǒng)相比，在滿足相同室內(nèi)吊頂高度的情況下，采用該系統(tǒng)可以減小建筑層高，降低建筑造價(jià)。3）施工安裝方便、運(yùn)行可靠。與集中式空調(diào)系統(tǒng)相比，變制冷劑流量系統(tǒng)施工工作量小得多，施工周期短，尤其適用于改造工程。系統(tǒng)環(huán)節(jié)少，所有設(shè)備及控制裝置均由設(shè)備供應(yīng)商提供，系統(tǒng)運(yùn)行管理安全可靠。4）能量計(jì)量方便可靠。多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)帶有末端耗能的統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，其能量計(jì)量系統(tǒng)安裝工程量小，使用方便可靠，有利于節(jié)能運(yùn)行管理。

2 冷負(fù)荷計(jì)算

空調(diào)負(fù)荷計(jì)算應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50736[3]的相關(guān)要求。

2.1 辦公建筑單位面積冷負(fù)荷估算指標(biāo)

華北、西北及空調(diào)使用頻率較低的地區(qū)，辦公建筑單位面積冷負(fù)荷估算指標(biāo)如表1：

表1 辦公建筑單位面積冷負(fù)荷估算指標(biāo)（一）

華中、華東及氣候條件比較適宜的地區(qū)（冬暖夏涼、季節(jié)明顯），辦公建筑單位面積冷負(fù)荷估算指標(biāo)如表2：

表2 辦公建筑單位面積冷負(fù)荷估算指標(biāo)（二）

華南及氣候條件夏季炎熱的地區(qū)，辦公建筑單位面積冷負(fù)荷估算指標(biāo)如表3：

表3 辦公建筑單位面積冷負(fù)荷估算指標(biāo)（三）

2.2 高差、冷媒管長(zhǎng)度制冷、制熱能力修正

設(shè)計(jì)中因建筑外立面美觀性要求無法在標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)置室外機(jī)通風(fēng)百葉、建筑面積商業(yè)價(jià)值的最大化無法在標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)置多聯(lián)機(jī)室外機(jī)位等原因，辦公建筑的多聯(lián)機(jī)室外機(jī)往往會(huì)集中設(shè)置在避難層和屋頂?shù)任恢茫瑥亩沟檬覂?nèi)機(jī)與室外機(jī)高差較大、冷媒管距離很長(zhǎng)。冷媒管的長(zhǎng)度、室內(nèi)外機(jī)高差會(huì)導(dǎo)致多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的制冷能力衰減，按計(jì)算冷量選擇多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)考慮制冷能力衰減的修正見圖1 及圖2，其中L 為最遠(yuǎn)冷媒配管等效長(zhǎng)度，H 為室內(nèi)外機(jī)高度差（正數(shù)表示室外機(jī)在上，負(fù)數(shù)表示室外機(jī)在下）。

圖1 高差、冷媒管長(zhǎng)度制冷能力修正系數(shù)

圖2 高差、冷媒管長(zhǎng)度制熱能力修正數(shù)

設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按產(chǎn)品要求限制高差及配管長(zhǎng)度，且不能按極限值選取。應(yīng)經(jīng)過經(jīng)濟(jì)性分析，綜合考慮初投資及耗電量增加等因素，根據(jù)具體產(chǎn)品的性能、規(guī)格，合理布置。對(duì)于承擔(dān)不同樓層的室外機(jī)集中布置時(shí)，應(yīng)注意將所供樓層垂直距離最大的室外機(jī)靠近制冷劑管路豎井布置，以減少制冷劑管路長(zhǎng)度。盡量減小修正系數(shù)，保證系統(tǒng)高效運(yùn)行。

3 多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)設(shè)置要點(diǎn)

多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的室內(nèi)機(jī)有多種形式：四面出風(fēng)嵌入型、兩面出風(fēng)嵌入型、天花板內(nèi)置風(fēng)管式、天花板懸掛式、壁掛式、落地式等。根據(jù)不同的精裝風(fēng)格選擇不同形式的室內(nèi)機(jī)。

《辦公建筑設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJT67-2019[4]對(duì)噪聲的要求見表4：

表4 辦公室、會(huì)議室內(nèi)允許噪聲級(jí)

選擇室內(nèi)機(jī)應(yīng)注意噪聲要求，機(jī)型越大，噪音越大，對(duì)噪聲要求比較高的房間應(yīng)選用2.2～5.6 kW 小型號(hào)室內(nèi)機(jī)，不宜用6.3 kW 及以上大型號(hào)室內(nèi)機(jī)。當(dāng)房間面積較大時(shí)，宜采用多臺(tái)小型號(hào)室內(nèi)機(jī)。

如果在一個(gè)系統(tǒng)中，因各房間朝向、功能不同而需考慮不同時(shí)使用因素，則可以適當(dāng)增加配比率。系統(tǒng)的配比率從50%到130%。配比率是指一個(gè)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)所有室內(nèi)機(jī)的額定制冷量之和與該系統(tǒng)室外機(jī)額定制冷量的比值。多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)配比率最多為130%，并不是說整個(gè)系統(tǒng)可以達(dá)到130%的制冷量，整個(gè)系統(tǒng)的制冷量取決于室外機(jī)的制冷量、室內(nèi)機(jī)的制冷量之和這兩者的較小者，因此，當(dāng)配比率超過100%后，室外機(jī)的制冷量就是整個(gè)系統(tǒng)的制冷量。在同時(shí)使用率很高的條件下，配比率100%～110%為宜，不能采用過大的配比率。當(dāng)配比率超過100%時(shí)，室內(nèi)機(jī)的實(shí)際制冷、制熱能力會(huì)有所下降，應(yīng)對(duì)室內(nèi)機(jī)的制冷、制熱容量進(jìn)行校核。

4 多聯(lián)機(jī)室外機(jī)設(shè)置要點(diǎn)

室外機(jī)應(yīng)設(shè)置在通風(fēng)良好的位置[5]，應(yīng)確保室外機(jī)四周有足夠空間，保證：熱風(fēng)能夠直接排到室外、室外溫度的風(fēng)能夠吸進(jìn)來、排風(fēng)不短路（即不回流）、保證排風(fēng)量和進(jìn)風(fēng)量，且同一系統(tǒng)內(nèi)模塊必須擺放在同一高度。在辦公建筑中，室外機(jī)常用的三種設(shè)置方式為：集中設(shè)置在室外或屋頂、集中設(shè)置在避難層、分層設(shè)置在樓層靠外墻的設(shè)備平臺(tái)內(nèi)。

4.1 室外機(jī)集中設(shè)置在室外或屋頂

室外和屋頂不占用商業(yè)空間，且通風(fēng)良好，利于室外機(jī)的安裝和維修。采用這種方式時(shí)應(yīng)與方案及景觀專業(yè)溝通，確保滿足綠化面積及美觀要求。

以下為各種情況時(shí)的空間要求：

1）室外機(jī)高于周圍障礙物。室外機(jī)高于周圍障礙物且室外機(jī)排成1 行時(shí)安裝要求（圖3）。室外機(jī)高于周圍障礙物且室外機(jī)排成2 行時(shí)安裝要求（圖4）。室外機(jī)高于周圍障礙物且室外機(jī)排放多于2 行時(shí)安裝要求（圖5）。

圖3 室外機(jī)高于周圍障礙物且室外機(jī)排成1 行時(shí)安裝示意圖

圖4 室外機(jī)高于周圍障礙物且室外機(jī)排成2 行時(shí)安裝示圖

圖5 室外機(jī)高于周圍障礙物且室外機(jī)排放多于2 行時(shí)安裝示意圖

2）室外機(jī)低于周圍障礙物，當(dāng)室外機(jī)低于周圍障礙物時(shí)，其擺放位置參照室外機(jī)高于周圍障礙物擺放，為防止室外熱空氣串氣，影響換熱效果。需在室外機(jī)散熱出風(fēng)罩上加裝導(dǎo)風(fēng)罩以利于散熱，導(dǎo)風(fēng)罩高度為H-h（圖6）。

圖6 室外機(jī)低于周圍障礙物時(shí)安裝示意圖

3）側(cè)出風(fēng)系列室外機(jī)布置要求見圖7。

圖7 側(cè)出風(fēng)系列室外機(jī)安裝示意圖

4.2 室外機(jī)集中設(shè)置在避難層

在超高層辦公建筑中，往往屋面空間不夠，由于建筑外立面美觀性要求無法在標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)置室外機(jī)通風(fēng)百葉、建筑面積商業(yè)價(jià)值的最大化無法在標(biāo)準(zhǔn)層設(shè)置多聯(lián)機(jī)室外機(jī)位等原因，辦公建筑的多聯(lián)機(jī)室外機(jī)往往會(huì)集中設(shè)置在避難層。

室外機(jī)集中設(shè)置在避難層時(shí)（圖8），由于避難層面積限制，往往會(huì)將室外機(jī)兩排并列設(shè)置，此時(shí)應(yīng)沿外墻（百葉）分散布置，并設(shè)排風(fēng)導(dǎo)風(fēng)管。排風(fēng)導(dǎo)風(fēng)管應(yīng)按室外機(jī)模塊單臺(tái)風(fēng)機(jī)單獨(dú)設(shè)置，使熱風(fēng)直接排除室外，不應(yīng)多個(gè)模塊共用導(dǎo)風(fēng)管（圖9）。

圖8 室外機(jī)集中設(shè)置在避難層平面布置圖

圖9 導(dǎo)風(fēng)管布置剖面大樣圖

4.3 室外機(jī)分層設(shè)置在樓層靠外墻的設(shè)備平臺(tái)內(nèi)

在高層辦公建筑中，由于沒有足夠的屋頂面積等原因，室外機(jī)會(huì)分層設(shè)置在樓層靠外墻的機(jī)房?jī)?nèi)，且為了保證外立面效果，室外機(jī)往往豎向上放置在每層的相同位置。在夏季供冷時(shí)，下面機(jī)組排出的熱氣流在熱壓作用下上升，應(yīng)進(jìn)行CFD 模擬分析，采取措施避免下層機(jī)組排風(fēng)被上層機(jī)組吸入，影響上層機(jī)組的運(yùn)行。機(jī)組風(fēng)機(jī)余壓須大于50 Pa，當(dāng)通風(fēng)面有遮擋或通風(fēng)效果不順暢時(shí)應(yīng)進(jìn)行CFD 模擬分析確定，且出風(fēng)口應(yīng)緊靠百葉。

4.4 室外機(jī)排風(fēng)百葉要求

為保證排風(fēng)順暢，排風(fēng)百葉不應(yīng)采用防雨百葉，排風(fēng)百葉方向水平或者向下、向外傾角為10 度左右，百葉間距不小于80 mm，整個(gè)百葉風(fēng)口水平方向的凈流通面積不小于80%（扣除百葉的厚度、邊框以及支撐筋等）。

排風(fēng)的風(fēng)速越高，熱風(fēng)吹出的距離就越遠(yuǎn)，減少了熱風(fēng)回流的可能性。但是風(fēng)速過高時(shí)，阻力增大，反而減少了風(fēng)量。排風(fēng)口的風(fēng)速宜為4.5～6 m/s（頂出風(fēng)機(jī)型）、3.5～5 m/s（側(cè)出風(fēng)機(jī)型）。設(shè)置導(dǎo)風(fēng)管時(shí)，導(dǎo)風(fēng)管一定要接上排風(fēng)百葉或者要盡量靠近排風(fēng)百葉（圖10），以免有部分熱風(fēng)泄露在設(shè)備間內(nèi)。

圖10 室外機(jī)排風(fēng)百葉

保證排風(fēng)順暢的另一個(gè)要求是要有合適的進(jìn)風(fēng)，進(jìn)風(fēng)方向宜與排風(fēng)方向不同。進(jìn)風(fēng)相當(dāng)于自然進(jìn)風(fēng)，必須保證足夠的進(jìn)風(fēng)面積。進(jìn)、排風(fēng)在同側(cè)時(shí)，進(jìn)風(fēng)百葉（扣掉排風(fēng)百葉及大的遮擋）的面風(fēng)速應(yīng)為不大于1～1.6 m/s。

5 新風(fēng)系統(tǒng)形式

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)供給方式一般有以下四種：

1）采用熱回收新風(fēng)機(jī)組。熱回收裝置的全熱回收效率約為65%左右，在嚴(yán)寒地區(qū)及夏季室外空氣比焓低于室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)比焓而室外空氣溫度又高于室內(nèi)空氣設(shè)計(jì)溫度的溫和地區(qū)，宜選用顯熱回收裝置。在其他地區(qū)，尤其是夏熱冬冷地區(qū)，宜選用全熱回收裝置。此方式無需設(shè)置新風(fēng)室外機(jī)，熱回收機(jī)組可以吊裝設(shè)置，占用建筑面積較小。但是新風(fēng)部分負(fù)荷由室內(nèi)機(jī)承擔(dān)，室內(nèi)機(jī)選型需放大，新風(fēng)效果較差。一般使用在空調(diào)面積小且要求不高的辦公建筑。

2）采用多聯(lián)機(jī)專用新風(fēng)處理機(jī)。室外新風(fēng)被處理到室內(nèi)空氣狀態(tài)點(diǎn)等焓線上或者等濕線上的機(jī)器露點(diǎn)。這種方式室內(nèi)機(jī)不承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷，新風(fēng)效果好，但是需要單獨(dú)設(shè)置新風(fēng)室外機(jī)，需考慮室外機(jī)位，初投資大。一般使用在空調(diào)面積不大于2 萬m2且對(duì)新風(fēng)要求高的辦公建筑。

3）采用帶獨(dú)立冷熱源的熱回收新風(fēng)機(jī)組或水冷式新風(fēng)機(jī)組。由于新風(fēng)的冷熱負(fù)荷很大，當(dāng)空調(diào)面積大于2 萬m2時(shí)，新風(fēng)量在60000 m3/h 以上，宜采用采用帶獨(dú)立冷熱源的熱回收新風(fēng)機(jī)組或水冷式新風(fēng)機(jī)組。這種方式室內(nèi)機(jī)無需承擔(dān)新風(fēng)負(fù)荷，新風(fēng)效果好，但需要設(shè)置熱冷源，除投資較大。

4）室外新風(fēng)直接由風(fēng)機(jī)送入室內(nèi)。這種方式新風(fēng)未經(jīng)過處理，負(fù)荷全部由室內(nèi)機(jī)承擔(dān)，初投資小，但容易造成結(jié)露，新風(fēng)效果不好，在工程中慎重采用。

6 結(jié)語

正確的負(fù)荷計(jì)算是空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)工程負(fù)荷及修正系數(shù)選擇多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)容量。根據(jù)裝修風(fēng)管選擇室內(nèi)機(jī)形式，室內(nèi)機(jī)臺(tái)數(shù)及容量要考慮配比率，且宜選用多臺(tái)小容量室內(nèi)機(jī)來滿足噪聲要求。多聯(lián)機(jī)室外機(jī)可集中設(shè)置在室外或屋頂、集中設(shè)置在避難層、分層設(shè)置在樓層靠外墻的設(shè)備平臺(tái)內(nèi)，根據(jù)工程實(shí)際情況選取設(shè)置方式，室外機(jī)位良好的通風(fēng)散熱對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行效果至關(guān)重要，因此排風(fēng)應(yīng)采用通風(fēng)率大于80%的非防雨百葉，且應(yīng)合理的設(shè)置室外機(jī)位空間來滿足進(jìn)排風(fēng)通暢。多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的新風(fēng)常用采用熱回收新風(fēng)機(jī)組、多聯(lián)機(jī)專用新風(fēng)處理機(jī)、帶獨(dú)立冷熱源的熱回收新風(fēng)機(jī)組或水冷式新風(fēng)機(jī)組三種方式，根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模選擇合適的新風(fēng)系統(tǒng)。