多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

何興

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

1 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)

相對(duì)于其他中央空調(diào)系統(tǒng)，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)：

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

2）整體性能高，在合理使用條件下，其季節(jié)運(yùn)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(jī)可獨(dú)立控制、布置靈活、運(yùn)行費(fèi)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(yàn)室、心電圖室、休息室、辦公室、健康信息管理室、會(huì)議室等。

考慮到辦公場(chǎng)所需要經(jīng)常加班，不同使用功能房間其空調(diào)使用時(shí)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(jī)組設(shè)于每層設(shè)備平臺(tái)。本文主要以第3層為分析對(duì)象，進(jìn)行冷負(fù)荷計(jì)算，室內(nèi)外機(jī)選型。

3 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程

多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不僅涉及多聯(lián)機(jī)室內(nèi)外機(jī)組的設(shè)計(jì)問題，還要考慮如何匹配多聯(lián)機(jī)室內(nèi)外機(jī)組。

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

4 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

4.1 負(fù)荷計(jì)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(jì)規(guī)范》，在方案初步設(shè)計(jì)階段時(shí)，可以使用冷負(fù)荷指標(biāo)估算負(fù)荷，在施工圖設(shè)計(jì)階段，應(yīng)計(jì)算空調(diào)區(qū)的夏季逐時(shí)冷負(fù)荷；根據(jù)GB 50189—2015《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》條文4.1.1，甲類公共建筑在施工圖設(shè)計(jì)階段必須進(jìn)行逐項(xiàng)逐時(shí)的冷負(fù)荷計(jì)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(jì)算參數(shù)及空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)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(jì)算軟件計(jì)算負(fù)荷。

計(jì)算冷負(fù)荷時(shí)，需計(jì)算各個(gè)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(jī)室外機(jī)）的冷負(fù)荷?？照{(diào)區(qū)夏季冷負(fù)荷，應(yīng)按空調(diào)區(qū)各項(xiàng)逐時(shí)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(dòng)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(jì)值確定[1]。

采用專用的暖通負(fù)荷計(jì)算軟件計(jì)算得知，3層各個(gè)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(jī)選型及布置

室內(nèi)機(jī)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(jī)，室內(nèi)機(jī)的容量先參照其額定容量。室內(nèi)機(jī)的額定容量是標(biāo)準(zhǔn)工況下測(cè)得的，隨著連接率及溫度等設(shè)計(jì)條件的不同，室內(nèi)機(jī)的實(shí)際容量和額定容量也會(huì)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(jī)布置及選型

多聯(lián)機(jī)室外機(jī)的布置條件是影響系統(tǒng)運(yùn)行效果的重要因素，在布置室外機(jī)時(shí)，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(zhǎng)度；（4）避免其噪聲、氣流等對(duì)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(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工況與額定工況不同時(shí)，系統(tǒng)的室外機(jī)實(shí)際制冷量需要根據(jù)設(shè)計(jì)工況下的溫度、連接率以及制冷劑配管長(zhǎng)度、室內(nèi)機(jī)高差等因素進(jìn)行修正。確定多聯(lián)機(jī)室外機(jī)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(jī)；（2）依據(jù)同一多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)室內(nèi)機(jī)的額定制冷量總和，選擇相適應(yīng)的室外機(jī)；（3）用設(shè)計(jì)工況下的室內(nèi)外溫度、室內(nèi)外機(jī)連接率、冷媒管長(zhǎng)和高差等對(duì)室外機(jī)的制冷量進(jìn)行修正；（4）用修正后的室外機(jī)制冷量，對(duì)室內(nèi)機(jī)實(shí)際制冷量進(jìn)行校核計(jì)算；（5）依據(jù)校核后的室內(nèi)機(jī)制冷量確定室外機(jī)組的容量[2]。

按照上述步驟對(duì)3層室外機(jī)進(jìn)行選型：3層部分空調(diào)房間室內(nèi)機(jī)初選型見表1。3層室內(nèi)機(jī)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(jī)組。

表1 3層每個(gè)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(duì)室外機(jī)的制冷量進(jìn)行設(shè)計(jì)工況下的室內(nèi)外溫度、室內(nèi)外機(jī)連接率、冷媒管長(zhǎng)和高差等修正。

1）根據(jù)設(shè)計(jì)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(jī)與室外機(jī)連接率為1.06，在室內(nèi)機(jī)回風(fēng)的干、濕球溫度為27℃、21℃，室外機(jī)進(jìn)風(fēng)干球溫度為35.9℃工況下，RQ30AB機(jī)組制冷量為86.79 kW。

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

3）室內(nèi)機(jī)實(shí)際制冷能力校核：多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)中每個(gè)室內(nèi)機(jī)的實(shí)際制冷量=（室外機(jī)實(shí)際制冷量×室內(nèi)機(jī)的額定制冷量）/室內(nèi)機(jī)的總額定制冷量。會(huì)議室、辦公室1、監(jiān)控室、檢驗(yàn)室、辦公室4的室內(nèi)機(jī)實(shí)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(jī)的配置，以達(dá)到負(fù)荷要求。通過放大室內(nèi)機(jī)的制冷量，重復(fù)上述的計(jì)算過程，校核系統(tǒng)的實(shí)際制冷量是否滿足負(fù)荷要求。調(diào)整后的室內(nèi)機(jī)均滿足各個(gè)空調(diào)房間的房間冷負(fù)荷要求，且室外機(jī)的實(shí)際容量能滿足要求。

4.4 制冷劑管道設(shè)計(jì)

多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)制冷劑管道的合理性將會(huì)影響多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)性能的發(fā)揮。故在進(jìn)行制冷劑配管設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮如下3個(gè)方面：

1）系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下3個(gè)要求：室外機(jī)組和最遠(yuǎn)端室內(nèi)機(jī)之間的連接管的長(zhǎng)度不超過最大允許長(zhǎng)度；室內(nèi)機(jī)組和室外機(jī)組之間高差不超過最大允許高度差；室內(nèi)機(jī)組和室內(nèi)機(jī)組之間的高度不超過最大允許高度差。

2）多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的連接管徑應(yīng)滿足以下4個(gè)要求：室外機(jī)至第一個(gè)分歧管的管徑與室外機(jī)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(jī)的總?cè)萘繘Q定；分歧管與室內(nèi)機(jī)之間的管徑與室內(nèi)機(jī)的配管一致；在冷媒管管長(zhǎng)超過相關(guān)規(guī)定要求時(shí)，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(zhǎng)，降低損耗。

本工程每層的室外機(jī)設(shè)備平臺(tái)設(shè)置在中間位置，使冷媒配管的長(zhǎng)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(jì)

在一般的舒適性空調(diào)系統(tǒng)中，新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)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(jī)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(jiǎn)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(huì)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(huì)增加室內(nèi)機(jī)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(jī)，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(shí)，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(jī)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）在嚴(yán)寒地區(qū)采用時(shí)，應(yīng)核算熱回收裝置的排風(fēng)側(cè)是否會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜，如果會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜或結(jié)露時(shí)，需采取對(duì)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(jī)時(shí)，根據(jù)全熱回收式新風(fēng)換氣機(jī)的全熱回收效率、設(shè)計(jì)工況下室外空氣比焓、設(shè)計(jì)工況下室內(nèi)空氣比焓計(jì)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(gè)空調(diào)區(qū)的新風(fēng)量計(jì)算出每個(gè)空調(diào)區(qū)的新風(fēng)負(fù)荷，由每個(gè)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(jī)的型號(hào)；（3）在夏季室外相對(duì)濕度較高、供冷時(shí)間較長(zhǎng)地區(qū)使用全熱回收式新風(fēng)換氣機(jī)時(shí)，需考慮因新風(fēng)換氣機(jī)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(jī)被燒毀的后果。

3）采用多聯(lián)機(jī)全新風(fēng)處理機(jī)組，由室內(nèi)外機(jī)組成。室內(nèi)外機(jī)采用冷媒管連接。多聯(lián)機(jī)全新風(fēng)處理機(jī)組在實(shí)現(xiàn)出色的制冷（制熱）的同時(shí)，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(jī)空調(diào)全新風(fēng)機(jī)組時(shí)，新風(fēng)室內(nèi)機(jī)能否直接與普通室內(nèi)機(jī)連接在一個(gè)套室外機(jī)上，需根據(jù)各個(gè)廠商的技術(shù)要求來決定。

5 結(jié)語

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)安裝靈活、多元化室內(nèi)機(jī)形式、占用空間小、運(yùn)行費(fèi)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(diǎn)，越來越被社會(huì)所接受。在多聯(lián)機(jī)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)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(jī)組、優(yōu)化管路系統(tǒng)，同時(shí)選擇合適的新風(fēng)供應(yīng)方式，使多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)得到充分發(fā)揮，保證空調(diào)房間的舒適性。