多聯機空調與地埋管地源熱泵空調方案的對比

韓衛珍

(山西路晟交通建筑設計有限公司，山西太原 030006)

隨著人類對地球環境與資源保護意識的提高，熱泵技術近年來在空調和供熱領域得到了廣泛的應用，所謂熱泵是指利用驅動能(通常是電能)使能量從低位熱源流向高位熱源的裝置［2］。變制冷劑流量多聯機空調(以下簡稱多聯機)和地埋管地源熱泵空調(以下簡稱地源空調)就是兩種典型應用了熱泵技術的空調系統形式。本文就多聯機系統和地源空調系統分別從系統特點、能量傳輸過程、工程造價、運行費用、施工安裝等幾個方面加以對比，以明確其各自特點，為實現其在具體建筑工程中得到合理的應用提供一些參考。

1 系統簡介

1.1 系統結構特點對比

多聯機空調系統是指一臺(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調系統［4］。多聯機系統利用室外空氣中的冷熱量及小部分電能作為能源，通過控制進入壓縮機的冷媒循環量和進入各室內機的冷媒流量，來供給房間內需求的冷熱量，該空調系統可根據室內負荷變化自動調節系統輸入功率(見圖1)。地源空調以巖土體為低溫熱源，由地源空調機組、地埋管地熱能交換系統、建筑物內系統組成的供熱空調系統［3］。系統利用地下淺層地熱(也稱淺層地能)即土壤作為能源，把傳統空調器的冷凝器或者蒸發器直接埋入地下，通過水為載體，在封閉的環路中循環流動，實現熱泵機組與土壤之間進行交換的目的(見圖2)。

圖1 多聯式空調機組

圖2 地源空調機組

1.2 系統能量傳輸過程對比

1)多聯機系統:采用冷媒直接蒸發式對室內空氣進行制冷制熱(見圖3)。2)地源空調系統:比多聯系統多了一次冷媒—水之間的熱量交換，在傳遞相同數值的冷量或熱量時，存在一定的能量損耗(見圖4)。

2 系統性能對比

2.1 初投資費用對比

兩種系統初投資費用對比見表1。

圖3 多聯機系統能量傳輸過程

圖4 地源空調系統能量傳輸過程

表1 兩種系統初投資費用對比表

地源空調系統中主機和室內側采用普通水機費用較低，但室外打井費用較高，另還需加上水泵、勘測、審批等費用，因此，地源空調系統初投資較多聯機空調略高。

2.2 運行費用對比

1)多聯機系統。a.一次換熱，能量的利用率更高，效率更好，只有室內外機耗電;b.部分負荷時，能夠根據室內負荷變化改變壓縮機的轉速或啟停壓縮機來達到節能的目的;c.在部分負荷時，工作效率高于地源空調，比地源空調系統節能。2)地源空調系統。a.比多聯機系統多了一次冷媒—水之間的熱量交換，在每次換熱的過程中都會有能量的損失，而且在換熱過程中還會有水泵、水處理設備等的耗電，這樣效率降低;特別是在部分負荷時，地源空調利用的是大型壓縮機，調節性能差，不能根據室內負荷的變化而隨意調節壓縮機的運轉速度，所以部分負荷下能耗較高;b.只要有一臺室內機開啟，主機、水泵等設備都要全速運轉，存在大馬拉小車的現象;c.在滿負荷時，由于外界環境穩定，運行效率高。

多聯機系統與地源空調系統一樣均采用了大自然的免費能源，都是非常節能的空調系統。但是，部分負荷時，地源空調變頻調節能力差，精度低，還有其他輔助設備耗電。因此，對于長時間處于部分負荷的建筑(例如住宅、別墅、辦公樓等)，多聯機系統比地源空調更加節能。

2.3 安裝便利性對比

1)多聯機系統。a.室內外機之間只有銅管和信號線連接，不需要其他輔助設備，安裝簡單，安裝質量容易掌控;b.室外機可放置在屋頂或室外空閑位置等其他通風良好的地方，不需要專設機房，不占用建筑的有效使用面積。2)地源空調系統。a.室內外機之間有水管、信號線連接，室外機側還要連接水泵、地埋管等輔助設備。尤其是地埋管安裝復雜，安裝難度大，安裝質量不容易把控;b.需要專門的機房來擺放主機和泵等設備;c.需要進行室外打井、埋管等工作，安裝周期長。從安裝便利性的角度看，多聯機系統的優勢比較明顯。

2.4 使用舒適性對比

1)多聯機系統。a.用戶可根據自己的個人需求獨立操作室內機，使房間溫度、送風風速滿足自己的要求，室外機根據室內機的變化作出變頻響應;b.北方地區冬季制熱使用時，制熱量會隨外氣溫度降低而降低;c.由于屬于風冷系統，北方地區冬季制熱時有化霜處理過程，對制熱效果有一定影響;d.室內機的溫控元件精度一般可以控制在±0.5℃，房間內的溫度波動小，舒適好;e.室內機運轉音較小，通常在30 dB左右，最低可達27 dB。

2)地源空調系統。a.理論上，由于土壤溫度恒定，且冬季供暖無需化霜處理，無論供冷還是供熱，地源空調機組的全年運行的效果是很穩定的。但是，由于冬天制熱是通過土壤自身平衡的熱量，故隨著土壤自身恢復熱量的能力逐漸降低，在機組運行一段時間后，其制熱效率也隨之降低了。因此，在很多實際案例中，經常出現夏季制冷效果還好，但冬季制熱效果越來越差的問題;b.室內控制精度差，水量無法精確調節，只能控制在±1℃～4℃范圍內，室內溫度變化范圍大，熱舒適性差;c.一般風機盤管噪聲在40 dB左右。

從理論上說，單從制冷制熱效果來看，地源空調系統是有優勢的。但是，實際上由于地源空調的冬季制熱效果也是不穩定的。在需要冬季制熱的北方來說，只要在多聯機系統的設計階段就需要考慮溫度、化霜運轉的修正系數，其冬季制熱效果是能得到保證的。當然，對于只需要過渡季節制熱或者不需要制熱的項目來說，多聯機的舒適性無論是效果上、靜音上、溫度控制精度上，都是具有優勢的。

2.5 管理維護對比

1)多聯機系統。a.系統設備高度集成，所有設備為統一品牌，性能穩定。機組發生故障時，各廠家配備的遙控器或室外機電腦板上會顯示相應的故障代碼，這樣維修工程師就可以作出準確、快速的判斷，避免了繁瑣的排查工作，給維修管理帶來了極大的便利;b.若有一臺室內機發生故障，也不會影響其他系統的正常運轉;c.室內外機之間用冷媒銅管連接，在使用壽命期內，管道幾乎不需要保養，室內機的日常保養費用也很低。2)地源空調系統。a.地源空調系統主機只有少量的故障代碼，另外還會因工程中使用了不同廠家的產品(泵、閥門等設備)，若故障發生，有時很難快速找到故障源，故障不能得到及時排除勢必影響用戶的正常使用;b.系統中無論是主機還是泵出現故障，都會造成整個系統的癱瘓，影響用戶的使用;c.地埋管部分及機組與室內機連接的管道內介質均為水，管道必須做好保溫工作，如冬季保溫做不好或長時間不使用，容易出現水管凍裂的現象，維修成本極高。多聯機系統在管理維護便利性上面，優勢非常大。特別是對于住宅、別墅等項目，機組從安裝完畢到業主入住使用時間無法把握，地源空調機組如果冬季長期不使用，很容易造成水管凍裂等現象的發生。

2.6 運行可靠性對比

1)多聯機系統。室內走銅管，冷媒泄漏的可能性很小，即使泄漏也不會影響內部裝修。2)地源空調系統。水系統龐大，焊接點很多，漏水的可能性也就增加了;室內水管一般都暗裝于吊頂內，發生泄漏，不容易發現。水管一旦泄漏可能會破壞裝修，損壞電氣設備、家居等，給用戶帶來巨大的經濟損失。

2.7 使用壽命對比

1)多聯機系統。多聯機空調系統的使用壽命在20年左右。2)地源空調系統。地源空調系統主機使用壽命短，基本在15年左右;末端(風機盤管)使用壽命基本在5年～8年;系統的其他輔助設備(如水泵等)壽命更短;而且整個系統三年以后的衰減很大，后期的效率會越來越小。變頻多聯式空調系統在使用壽命上要大于地源空調系統。總結表見表2。

表2 兩種系統對比總結表

綜上所述，多聯機系統和地源空調系統相對于傳統的水機和鍋爐而言，都是非常節能環保的產品，在選用冷熱源時采用多聯機或地源空調機組可有效地改善大氣環境、節約能源。

地源空調和多聯機在作為空調冷熱源時各有利弊，具體的工程到底該用哪種方式應根據所在地域、周邊環境、場區地質情況及用戶要求等來確定。

［1］建設部工程質量安全監督與行業發展司，中國建筑標準設計研究院.2007全國民用建筑工程設計技術措施節能專篇—— 暖通空調·動力［Z］.

［2］GB 50736-2012，民用建筑供暖通風與空氣調節設計規范［S］.

［3］GB 50366-2005，地源空調系統工程技術規范［S］.

［4］JGJ 174-2010，多聯機空調系統工程技術規程［S］.