多聯機系統在辦公樓中的節能

孫界平

（江蘇省第二建筑設計研究院有限責任公司淮安分公司，江蘇 淮安 223001）

在夏季需要空調、冬季需要采暖的地區，宜優先考慮選用冷暖結合的熱泵采暖方式，即各種戶式中央空調系統。戶式中央空調是介于中央空調系統和家用空調設備（戶式空調機、分體空調機等）之間，為高級住宅、別墅、小型辦公用房等場所采暖、空調的一種方式。以下將結合多聯機系統在辦公樓中的節能進行設計。

1 辦公樓節能的指標

1.1 采暖能耗與辦公樓耗熱量

采暖能耗指在采暖期內用于辦公樓采暖所消耗的能量，其中包括鍋爐及其附屬設備運行過程中消耗的熱量和電能。辦公樓耗熱量指在采暖期內為保持室內計算溫度需由室內采暖設備供給的熱量。采暖能耗與辦公樓耗熱量單位均為kw.h/a，a為年，實際為每個采暖期。

1.2 辦公樓耗熱量指標與采暖設計熱負荷指標

辦公樓耗熱量指標指在采暖期室外平均溫度條件下，為保持室內計算溫度，單位建筑面積在單位時間內消耗的、需由室內采暖設備供給的熱量，其單位是W/m2。它是用來評價辦公樓能耗水平的一個重要指標，節能標準給出了不同地區采暖住宅建筑耗熱量指標。采暖設計熱負荷指標（工程中常簡稱為采暖設計熱指標）指在采暖室外計算溫度條件下，為保持室內計算溫度，單位建筑面積在單位時間內需由鍋爐或其他供熱設施供給的熱量，其單位是W/m2。它是用來確定供熱設備容量及供熱管網的一個重要指標，采暖設計熱負荷在數值上大于辦公樓耗熱量指標，對于節能建筑，二者可以相互推算。

1.3 節能建筑圍護結構的傳熱系數

節能標準中通過圍護結構的傳熱耗熱量是采用“有效傳熱系數”進行計算的，圍護結構的有效傳熱系數及 Ki.eff數值上等于圍護結構傳熱系數的修正系數εi與圍護結構傳熱系數的乘積 Ki，即 Ki.eff＝εi·Ki。

住宅建筑各部分圍護結構的傳熱系數不應超過節能標準規定的傳熱系數限值，其中外墻的傳熱系數是考慮周邊熱橋影響后的外墻平均傳熱系數。傳熱系數、有效傳熱系數、平均傳熱系數既有聯系，又有區別，各有不同的適用范圍。

2 辦公樓多聯機系統的設計步驟

由于戶式中央空調兼顧冬季采暖與夏季制冷需要，室內環境舒適，易與室內裝修協調，同時具有方便的控制與計費功能，簡化建設程序，因此，在高檔住宅中得到一定應用。目前市場上出現的戶式中央空調的形式有：①變頻控制多聯分體式空調系統（簡稱多聯機系統）；②冷熱源為空氣——空氣熱泵，采用可接風管式室內機輸送負荷到每個空調房間（簡稱風管機系統）；③冷熱源為空氣——水熱泵機組，空調房間采用風機盤管（簡稱風機盤管系統）；④熱源為小型燃油、燃氣直燃機組，空調房間采用風機盤管送風（簡稱宜燃機系統）；⑤水環熱泵系統。以下多聯機系統的設計步驟同時適用于商用及家用多聯機系統。

2.1 計算室內冷熱負荷

對住宅來說，多聯機系統的使用情況與家用空調器類似，應考慮間歇運行與隔墻傳熱。計算冷熱負荷時，應根據采用的新風處理方式，計算新風負荷；不設獨立新風系統時，應計算冷風滲透負荷及通風換氣負荷。

2.2 選擇系統形式及控制方式

根據辦公樓性質及使用功能、業主要求、投資情況等選擇適宜的vRv系統形式氣流組織方式、新風供應方式等；選擇合適的控制方式。

2.3 選擇室內機機型

根據確定的空調系統形式及房間裝修要求。

2.4 初選室內機容量及合數

根據空調房間的計算負荷，室內要求的干、濕球溫度，室外空調計算干、濕球溫度及已確定的室內機機型，選出制冷（供熱）容量接近或大于房間負荷的室內機型號和臺數。作為選擇室內機組的房間空調負荷一般采用夏季冷負荷，以冬季熱負荷進行校核，當校核不滿足冬季采暖需要時，應選擇大一號的機型或采取其他輔助采暖措施。室內機的制冷和供熱容量與室內要求的干、濕球溫度及室外設計干、濕球溫度有關，設計時應查廠家提供的詳細的容量表。

2.5 計算室內機總容量指數

根據選擇的室內機型號和臺數。

2.6 初選室外機型號

計算室內機的總容量指數。根據室內機組合總容量指數選擇室外機型號，通常室內機總容量指數宜接近或略小于每臺室外機在100%組合時的容量系數。如果組合串大于100%，應對室內機的同時使用情況進行確認后，并對所有可能同時使用的室內機的實際容量進行修正，再進行選擇。

2.7 確定室外機的實際容量

根據室外機的容量指數和室內機的總容量指數，計算實際的機組組合率。根據機組組合率以及已知的室內外溫度，查廠家提供的室外機容量表，得出該室外機的實際制冷量、供熱量和輸入功率。

2.8 室外機的實際供熱量修正

對冬季供熱校核時，應按當地實際的室外采暖或空調計算參數下的機組供熱量作為標推，并考慮冬季室外機熱交換器表面積霜或除霜的因素，對室外機的實際供熱量進行修正，外機高差為0 m的制冷、制熱量。實際工程中還應根據系統的實際配管和室內外機的相對位置高差進行修正。多聯機系統安裝步驟包括：

2.8.1 管材

采用脫氧亞磷無縫銅管（外徑25.4 mm以上，其余用C1220T－0或同等材料）。

2.8.2 絕熱

變頻控制VRV系統的氣體冷媒配管必須進行絕熱處理。如果空調系統需要在0～18 ℃溫度下進行制冷模式的運轉，其液管也必須加以絕熱。絕熱材料一般采用耐熱發泡型絕熱材料，如聚乙烯、橡塑海綿等，厚度10 mm以上，耐溫氣管不低于120 ℃，液管不低于70 ℃，也可采用玻璃纖維等材料。

2.8.3 室外機安裝

保證必要的空氣流通；不應對相鄰樓房、相鄰住戶造成不便；安全、水平，并能承受設備的振動；無易燃氣體泄露的危險；盡可能避免雨淋；易于日后維修保養；安裝在積雪地區，應盡量做高基礎、安裝防雪罩，拆除吸風格柵，以免在背后積雪。

3 多聯機系統在辦公樓中的節能應用

由于辦公樓的風壓、熱壓作用，不同朝向、不同樓層的房間其滲入室內的空氣量是不同的，有些房間甚至打開外窗都不能有效引進新風。所引入的新風無論是其品質（主要是潔凈度），還是針對每人所必須的新風量都無法保證，直接從室外引入未經處理的新風，增大了室內空調負荷，對于一般按夏季冷負荷選擇的室內機型號，冬季嚴寒季節可能造成供熱量不足。另外，夏季新風的含濕量較高，室內機除濕量增大，室內相對濕度無法保證。總之，靠縫隙滲透引入新風的做法無法保證空調房間的空氣狀況，應盡量避免。

3.1 制冷系統

多聯式中央空調器以制冷劑為輸送介質，采用一臺室外機帶動多臺室內機。室外主機由外側換熱器、壓縮機和其他附件組成，室內機由直接蒸發式換熱器和風機組成。制冷劑通過管道由室外機送至室內機。以膨脹閥為核心的分配器裝在制冷管道上，通過控制管道中制冷劑的流量，以及進入室內側散熱器的制冷流量，來滿足不同負荷時對熱濕量的要求。該系統壓縮機采用變頻調速進行控制，當系統處于低負荷時，通過變頻控制器控制壓縮機的轉速，使系統內冷媒的循環流量得以改變，從而對制冷量進行自動控制，以符合使用要求。對于一般住宅用家用空調器系統，只需設一臺變頻壓縮機。

3.2 空氣循環系統

與其他空調器相比，多聯式中央空調器有兩種分別為室外空氣循環系統和室內空氣循環系統。

室外空氣循環系統以雙風道為主，分為上抽風式和前排風式兩種，風機為鐵殼電動機，風扇為軸流風扇。室內空氣循環系統的電動機一般為鐵殼電動機，風扇為貫流風扇或離心風扇。

3.3 電控系統

電控系統采用多種控制方式：獨立控制（送6/線控）、集中控制和網絡控制。它集多功能智能化控制技術于一體，可對每一臺室內機進行單獨控制，實現人性化管理。

多聯機系統的運行性能與室內外機組之間的相對位置（如室內外機組之間的連接管長度及其高差）、辦公樓的負荷類型、系統容量規模等因素有關，而這些因素又直接取決于多聯機織的設計水平、控制方式和制冷劑種類等。

3.4 室內外機組之間的相對位置

出于多聯機系統的室外機組一般安裝在辦公樓的屋頂或裙房頂部，室內機組則分散在各樓層的房間內，且因其利用制冷劑輸配冷熱量，其運行性能受制冷劑連接管內制冷劑的重力（主要是液體管）和磨擦阻力（主要是氣體管）的影響顯著，且室內機與室內機之間的高差也會影響室內機的調控效果。因此，室內外機之間的連接管長度和高差等直接決定了多聯機系統的運行性能。研究表明，吸氣壓力下降、過熱度增加，吸氣飽和溫度每降低1 ℃，系統的制冷量和COP將降低約3%。對于一臺COP0為2.80的多聯機系統而言，其適宜的幾何安裝位置是：室外機組與最遠的室內機組之間的長度為100 m，室內機組相對于室外機組之間的最大高差為±30 m（其中，“＋”表示室內機在室外機上部），最高位與最低位室內機之間的高差小于20 m。在上述幾何位置條件下，多聯機的運行性能優于COP0＝3.2的“風冷冷水機組＋風機盤管系統”；如果超越上述范圍，多聯機系統的性能將不如風冷冷水機組，超出地越多，性能衰減地越厲害。

由于R410a制冷劑的新性系數和運行壓縮比均較R22小，其多聯機的能效比較R22系統略高7%～10%，故上述幾何尺寸范圍均略微增大，但因R410a多聯機的工作壓力高，所需管材和設備的成本將高于R22多聯機。目前，房間空調器（定速）的 COP0為 2.4～3.4，由于該類空調器采用制冷劑輸配能量，其連接管路長度一般為 3～5 m（必須設置在房間外墻或陽臺上），故COPs認為2.4～3.4。從能效水平看，雖然多聯機系統的性能不如房間空調器，但不會破壞建筑外觀的美感；在適宜的幾何安裝位置范圍內，多聯機性能比“風冷冷水機組＋風機盤管系統”好，如果超出限定范圍，多聯機系統的性能比“風冷冷水機組＋風機盤管系統”低，更達不到“大型水冷冷水機組＋風機盤管系統”的能效水平（COPs＝2.4～3.2）。

大型公共建筑多采用集中空調系統，具有結構復雜、設備眾多、用能相對集中、能耗水平高，彈性相對大的特點，對它的節能運行管理應從制度和技術方面雙管齊下。

1 李向東.現代住宅暖通空調設計[M].北京：中國建筑工業出版社，2003：126～127

2 陳衛星.辦公樓變制冷劑流量多聯機空調節能系統的施工[J].建筑施工，2009：58～59

3 傅聰穎.多聯機系統的新風處理及其節能方式[J].山西建筑，2009（02）：215～216