辦公建筑多聯機系統設計要點

劉惠連

深圳市協鵬建筑與工程設計有限公司

0 引言

隨著社會的進步，工作節奏的加快，對人們工作效率及成果的要求也越來越高。良好的辦公環境顯得很重要，辦公建筑內的空調系統對人體的舒適度至關重要。辦公建筑往往房間分隔較多，區域劃分細致，房間功能明確，辦公建筑內各單元用戶加班時間長短不定，在晚上及周末加班時間空調系統同時使用率比較低。多聯機系統因其特點在辦公建筑中使用廣泛。

本文從多聯機系統的特點出發，分析研究了辦公建筑的冷負荷計算、室內機設置、室外機設置、新風系統四個方面的設計要點，列舉了辦公建筑在使用多聯機系統時經常采用的形式及需要注意的事項。

1 多聯機系統特點

多聯機系統是一臺（組）空氣（水）源制冷或熱泵機組配置多臺室內機[1]，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，主要由室外主機、制冷劑管路、室內機以及相關控制裝置組成。

多聯機系統的特點[2]：1）使用靈活，滿足不同工況的房間使用要求。多聯機系統各個房間內的末端可單獨控制，不同使用者可根據自身要求調節末端開關及溫度。變制冷劑流量系統組合方便、靈活，系統可以根據系統負荷變化自動調節壓縮機轉速，改變制冷劑流量，部分負荷運行時能耗下降，保證機組以較高的效率運行。2）設備少，管路簡單，節省建筑空間。系統采用的風冷式室外機一般設置在屋面或室外，不需占用建筑面積。系統的接管只有制冷劑管和凝結水管，且制冷劑管路布置靈活、施工方便，與中央空調水系統相比，在滿足相同室內吊頂高度的情況下，采用該系統可以減小建筑層高，降低建筑造價。3）施工安裝方便、運行可靠。與集中式空調系統相比，變制冷劑流量系統施工工作量小得多，施工周期短，尤其適用于改造工程。系統環節少，所有設備及控制裝置均由設備供應商提供，系統運行管理安全可靠。4）能量計量方便可靠。多聯機系統帶有末端耗能的統計系統，其能量計量系統安裝工程量小，使用方便可靠，有利于節能運行管理。

2 冷負荷計算

空調負荷計算應符合現行國家標準《民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范》GB 50736[3]的相關要求。

2.1 辦公建筑單位面積冷負荷估算指標

華北、西北及空調使用頻率較低的地區，辦公建筑單位面積冷負荷估算指標如表1：

表1 辦公建筑單位面積冷負荷估算指標（一）

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

表2 辦公建筑單位面積冷負荷估算指標（二）

華南及氣候條件夏季炎熱的地區，辦公建筑單位面積冷負荷估算指標如表3：

表3 辦公建筑單位面積冷負荷估算指標（三）

2.2 高差、冷媒管長度制冷、制熱能力修正

設計中因建筑外立面美觀性要求無法在標準層設置室外機通風百葉、建筑面積商業價值的最大化無法在標準層設置多聯機室外機位等原因，辦公建筑的多聯機室外機往往會集中設置在避難層和屋頂等位置，從而使得室內機與室外機高差較大、冷媒管距離很長。冷媒管的長度、室內外機高差會導致多聯機系統的制冷能力衰減，按計算冷量選擇多聯機系統時，應考慮制冷能力衰減的修正見圖1 及圖2，其中L 為最遠冷媒配管等效長度，H 為室內外機高度差（正數表示室外機在上，負數表示室外機在下）。

圖1 高差、冷媒管長度制冷能力修正系數

圖2 高差、冷媒管長度制熱能力修正數

設計時應按產品要求限制高差及配管長度，且不能按極限值選取。應經過經濟性分析，綜合考慮初投資及耗電量增加等因素，根據具體產品的性能、規格，合理布置。對于承擔不同樓層的室外機集中布置時，應注意將所供樓層垂直距離最大的室外機靠近制冷劑管路豎井布置，以減少制冷劑管路長度。盡量減小修正系數，保證系統高效運行。

3 多聯機室內機設置要點

多聯機系統的室內機有多種形式：四面出風嵌入型、兩面出風嵌入型、天花板內置風管式、天花板懸掛式、壁掛式、落地式等。根據不同的精裝風格選擇不同形式的室內機。

《辦公建筑設計標準》JGJT67-2019[4]對噪聲的要求見表4：

表4 辦公室、會議室內允許噪聲級

選擇室內機應注意噪聲要求，機型越大，噪音越大，對噪聲要求比較高的房間應選用2.2～5.6 kW 小型號室內機，不宜用6.3 kW 及以上大型號室內機。當房間面積較大時，宜采用多臺小型號室內機。

如果在一個系統中，因各房間朝向、功能不同而需考慮不同時使用因素，則可以適當增加配比率。系統的配比率從50%到130%。配比率是指一個多聯機系統所有室內機的額定制冷量之和與該系統室外機額定制冷量的比值。多聯機系統配比率最多為130%，并不是說整個系統可以達到130%的制冷量，整個系統的制冷量取決于室外機的制冷量、室內機的制冷量之和這兩者的較小者，因此，當配比率超過100%后，室外機的制冷量就是整個系統的制冷量。在同時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。當配比率超過100%時，室內機的實際制冷、制熱能力會有所下降，應對室內機的制冷、制熱容量進行校核。

4 多聯機室外機設置要點

室外機應設置在通風良好的位置[5]，應確保室外機四周有足夠空間，保證：熱風能夠直接排到室外、室外溫度的風能夠吸進來、排風不短路（即不回流）、保證排風量和進風量，且同一系統內模塊必須擺放在同一高度。在辦公建筑中，室外機常用的三種設置方式為：集中設置在室外或屋頂、集中設置在避難層、分層設置在樓層靠外墻的設備平臺內。

4.1 室外機集中設置在室外或屋頂

室外和屋頂不占用商業空間，且通風良好，利于室外機的安裝和維修。采用這種方式時應與方案及景觀專業溝通，確保滿足綠化面積及美觀要求。

以下為各種情況時的空間要求：

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

圖3 室外機高于周圍障礙物且室外機排成1 行時安裝示意圖

圖4 室外機高于周圍障礙物且室外機排成2 行時安裝示圖

圖5 室外機高于周圍障礙物且室外機排放多于2 行時安裝示意圖

2）室外機低于周圍障礙物，當室外機低于周圍障礙物時，其擺放位置參照室外機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。需在室外機散熱出風罩上加裝導風罩以利于散熱，導風罩高度為H-h（圖6）。

圖6 室外機低于周圍障礙物時安裝示意圖

3）側出風系列室外機布置要求見圖7。

圖7 側出風系列室外機安裝示意圖

4.2 室外機集中設置在避難層

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準層設置室外機通風百葉、建筑面積商業價值的最大化無法在標準層設置多聯機室外機位等原因，辦公建筑的多聯機室外機往往會集中設置在避難層。

室外機集中設置在避難層時（圖8），由于避難層面積限制，往往會將室外機兩排并列設置，此時應沿外墻（百葉）分散布置，并設排風導風管。排風導風管應按室外機模塊單臺風機單獨設置，使熱風直接排除室外，不應多個模塊共用導風管（圖9）。

圖8 室外機集中設置在避難層平面布置圖

圖9 導風管布置剖面大樣圖

4.3 室外機分層設置在樓層靠外墻的設備平臺內

在高層辦公建筑中，由于沒有足夠的屋頂面積等原因，室外機會分層設置在樓層靠外墻的機房內，且為了保證外立面效果，室外機往往豎向上放置在每層的相同位置。在夏季供冷時，下面機組排出的熱氣流在熱壓作用下上升，應進行CFD 模擬分析，采取措施避免下層機組排風被上層機組吸入，影響上層機組的運行。機組風機余壓須大于50 Pa，當通風面有遮擋或通風效果不順暢時應進行CFD 模擬分析確定，且出風口應緊靠百葉。

4.4 室外機排風百葉要求

為保證排風順暢，排風百葉不應采用防雨百葉，排風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，整個百葉風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）。

排風的風速越高，熱風吹出的距離就越遠，減少了熱風回流的可能性。但是風速過高時，阻力增大，反而減少了風量。排風口的風速宜為4.5～6 m/s（頂出風機型）、3.5～5 m/s（側出風機型）。設置導風管時，導風管一定要接上排風百葉或者要盡量靠近排風百葉（圖10），以免有部分熱風泄露在設備間內。

圖10 室外機排風百葉

保證排風順暢的另一個要求是要有合適的進風，進風方向宜與排風方向不同。進風相當于自然進風，必須保證足夠的進風面積。進、排風在同側時，進風百葉（扣掉排風百葉及大的遮擋）的面風速應為不大于1～1.6 m/s。

5 新風系統形式

多聯機空調系統新風供給方式一般有以下四種：

1）采用熱回收新風機組。熱回收裝置的全熱回收效率約為65%左右，在嚴寒地區及夏季室外空氣比焓低于室內空氣設計比焓而室外空氣溫度又高于室內空氣設計溫度的溫和地區，宜選用顯熱回收裝置。在其他地區，尤其是夏熱冬冷地區，宜選用全熱回收裝置。此方式無需設置新風室外機，熱回收機組可以吊裝設置，占用建筑面積較小。但是新風部分負荷由室內機承擔，室內機選型需放大，新風效果較差。一般使用在空調面積小且要求不高的辦公建筑。

2）采用多聯機專用新風處理機。室外新風被處理到室內空氣狀態點等焓線上或者等濕線上的機器露點。這種方式室內機不承擔新風負荷，新風效果好，但是需要單獨設置新風室外機，需考慮室外機位，初投資大。一般使用在空調面積不大于2 萬m2且對新風要求高的辦公建筑。

3）采用帶獨立冷熱源的熱回收新風機組或水冷式新風機組。由于新風的冷熱負荷很大，當空調面積大于2 萬m2時，新風量在60000 m3/h 以上，宜采用采用帶獨立冷熱源的熱回收新風機組或水冷式新風機組。這種方式室內機無需承擔新風負荷，新風效果好，但需要設置熱冷源，除投資較大。

4）室外新風直接由風機送入室內。這種方式新風未經過處理，負荷全部由室內機承擔，初投資小，但容易造成結露，新風效果不好，在工程中慎重采用。

6 結語

正確的負荷計算是空調系統設計的基礎，應根據工程負荷及修正系數選擇多聯機系統容量。根據裝修風管選擇室內機形式，室內機臺數及容量要考慮配比率，且宜選用多臺小容量室內機來滿足噪聲要求。多聯機室外機可集中設置在室外或屋頂、集中設置在避難層、分層設置在樓層靠外墻的設備平臺內，根據工程實際情況選取設置方式，室外機位良好的通風散熱對系統運行效果至關重要，因此排風應采用通風率大于80%的非防雨百葉，且應合理的設置室外機位空間來滿足進排風通暢。多聯機系統的新風常用采用熱回收新風機組、多聯機專用新風處理機、帶獨立冷熱源的熱回收新風機組或水冷式新風機組三種方式，根據項目規模選擇合適的新風系統。