多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)

胡桂秋，逯國強(qiáng)

(承德石油高等專科學(xué)校熱能工程系，河北 承德 067000)

多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)是指一臺(組)空氣(水)源制冷或熱泵機(jī)組配置多臺室內(nèi)機(jī)，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)，因此又被稱為變制冷劑流量空調(diào)系統(tǒng)(Variable refrigerant flow air conditioning system)，簡稱為VRV[1］。這種空調(diào)系統(tǒng)是在二十世紀(jì)九十年代才從國外引入到國內(nèi)的一項科技項目。

多聯(lián)機(jī)空調(diào)與傳統(tǒng)的空調(diào)相比，在節(jié)能技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、健康技術(shù)、智能技術(shù)、托多技術(shù)、集中技術(shù)等方面具有明顯優(yōu)勢，能夠充分地滿足當(dāng)前社會人們對消費(fèi)的要求，且在舒適性和方便性上更加的有效，因此近年來受到廣大用戶的青睞。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)占據(jù)了空調(diào)行業(yè)近三分之一的市場，且隨著人們生活水平的提高還有增長的趨勢。

隨著多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用的日益廣泛，工程設(shè)計中存在的一些問題也日益顯現(xiàn)，本文針對多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中存在的一些普遍問題進(jìn)行分析，提出解決方案和注意事項，為同類工程提供參考。

1 空調(diào)負(fù)荷計算

由于多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)適用于中小型建筑，設(shè)計人員往往采用概算方法進(jìn)行冷熱負(fù)荷計算。如辦公建筑推薦冷負(fù)荷指標(biāo)為90～120 W/m2，假設(shè)某房間面積100 m2，用冷負(fù)荷指標(biāo)計算冷負(fù)荷為9 000～12 000 W;商場營業(yè)廳推薦冷負(fù)荷指標(biāo)為150～250 W/m2，假設(shè)建筑面積1 000 m2，則符合為150～250 kW。可以看出負(fù)荷上下限之間差異很大。對于很多設(shè)計人員而言，為了保證冷量需求往往會選擇上限值，這就導(dǎo)致部分系統(tǒng)機(jī)組容量偏大，造成投資和運(yùn)行能耗偏高，給國家和用戶帶來巨大損失。

《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GB50736－2012)中規(guī)定:施工圖設(shè)計階段應(yīng)對空調(diào)區(qū)的冬季熱負(fù)荷和夏季逐時冷負(fù)荷進(jìn)行計算，且空調(diào)區(qū)的夏季冷負(fù)荷應(yīng)取各項逐時冷負(fù)荷的綜合最大值。

但多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)計算負(fù)荷時應(yīng)考慮間歇使用和戶間傳熱的影響，室內(nèi)負(fù)荷宜取1.1～1.3的放大系數(shù)，這與系統(tǒng)負(fù)荷計算有區(qū)別。多聯(lián)機(jī)室內(nèi)、外機(jī)系統(tǒng)裝機(jī)容量應(yīng)適當(dāng)留有余量，與室內(nèi)機(jī)工作溫度范圍有直接關(guān)系;選擇室內(nèi)、外機(jī)應(yīng)注意管長、溫度修正。冬季供熱時還應(yīng)考慮除霜修正。

2 機(jī)組性能系數(shù)和氣候條件

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的原理，與普通的蒸汽壓縮式制冷有著相似之處，都是通過壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流結(jié)構(gòu)、蒸發(fā)器、以及冷媒路來實(shí)現(xiàn)制冷制熱的循環(huán)。

一般建筑的空調(diào)負(fù)荷率主要集中在30%～80%，因此設(shè)計人員在選用機(jī)組時還應(yīng)考慮機(jī)組的IPLV(C)值及綜合部分性能系數(shù)。在方案設(shè)計時應(yīng)按式(1)核算機(jī)組的運(yùn)行能耗[3］，并同其他方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定機(jī)組型式。

式中，A、B、C、D分別為100%、75%、50%、25%負(fù)荷時系統(tǒng)綜合能效比;Q為建筑計算最大冷負(fù)荷，kW;t為供冷季運(yùn)行時間，h;F為建筑面積，m2。

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)綜合能效比已做配管長度實(shí)際負(fù)荷率修正，相對于式(1)中的100%，75%，50%，25%負(fù)荷，多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷率為3.2%，54.9%，36.6%，18.3%，其系統(tǒng)綜合能效比由多聯(lián)機(jī)實(shí)測的IPLV(C)平均值獲得，多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)IPLV(C)中的輸入功率包括了室內(nèi)外機(jī)組。

在選擇機(jī)組時需注意，多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的IPLV(C)須滿足《多聯(lián)機(jī)空調(diào)(熱泵)機(jī)組能效限定值及能源效率等級》GB21454－2008要求。

3 新風(fēng)系統(tǒng)

考慮人員污染和建筑污染對人體健康的影響，《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》(GB50736－2012)第3.0.6條對我國不同類型的建筑提出了最小新風(fēng)量的要求。

很多設(shè)計人員認(rèn)為多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)較小，忽略了新風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計，不能滿足規(guī)范要求，對人體健康造成不利影響。在設(shè)計中應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范規(guī)定，滿足建筑新風(fēng)要求。但是形式可以多樣。

1)新風(fēng)機(jī)組獨(dú)立送風(fēng)

飛機(jī)想要在較短的跑道下實(shí)現(xiàn)短距離起飛，就必須借助一些輔助裝置。尤其是在航空母艦上，現(xiàn)有的蒸汽彈射器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大。如果換做電磁彈射器，體積可以減小許多，還可以實(shí)現(xiàn)彈射力度精準(zhǔn)控制。目前。美國的福特號航母采用的就是電磁彈射裝置。

在對新風(fēng)要求比較高的場合，特別是對濕度和潔凈度要求較高的場合，建議采用獨(dú)立的新風(fēng)處理系統(tǒng)，處理方式一般與普通集中空調(diào)系統(tǒng)一樣。但這種新風(fēng)處理方式需要單獨(dú)追加一套新風(fēng)處理系統(tǒng)，成本較高。

目前一些多聯(lián)機(jī)廠家也生產(chǎn)新風(fēng)處理機(jī)，采用變制冷劑多聯(lián)機(jī)機(jī)組，直接膨脹制冷與制熱，通過變頻控制以及室內(nèi)電子膨脹閥控制，精確地加熱和冷卻新風(fēng)，系統(tǒng)較為簡單(如圖3所示)，在一般辦公樓、學(xué)校等對新風(fēng)要求相對較低的場合可以選用[4］。

2)新風(fēng)換氣機(jī)送風(fēng)

在一些新風(fēng)要求比較低特別是對濕度要求不高的場合，可以采用新風(fēng)換氣機(jī)處理新風(fēng)。新風(fēng)換氣機(jī)的工作原理如圖4所示。這種新風(fēng)換氣機(jī)具有熱回收的功能，一般熱回收率可達(dá)60%以上，在一定程度上可以降低能耗。設(shè)計人員在選用這種系統(tǒng)時，在負(fù)荷計算時必須考慮新風(fēng)負(fù)荷，同時需要考慮新風(fēng)換氣機(jī)送入室內(nèi)的空氣溫度與室內(nèi)溫差較大會引起舒適感降低的問題。以承德氣象參數(shù)為例，在冬季，新風(fēng)換氣機(jī)只能把新風(fēng)處理到8℃左右，低溫空氣要避免直接吹向人體。

3)房間設(shè)置機(jī)械排風(fēng)負(fù)壓進(jìn)風(fēng)

設(shè)置空調(diào)的房間一般不允許有負(fù)壓進(jìn)風(fēng)，但是對于使用要求較低的建筑，無法單獨(dú)設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)和新風(fēng)換氣機(jī)的場合也可以根據(jù)具體情況，設(shè)置機(jī)械排風(fēng)，室內(nèi)新風(fēng)由門窗縫隙負(fù)壓滲透，滿足室內(nèi)的換氣要求。可由式(2)校核室內(nèi)的新風(fēng)量是否滿足規(guī)范要求。

式中μ為扣扣流量系數(shù)，一般取0.6～0.62;AE為門窗縫隙的當(dāng)量滲風(fēng)面積，m2;ρ為空氣密度;ΔP為室內(nèi)外壓差，Pa。

4)窗上或墻上安裝換氣扇

對于新風(fēng)要求較低、無法單獨(dú)設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)和新風(fēng)換氣機(jī)、無機(jī)械排風(fēng)系統(tǒng)的建筑，可在窗上或墻上安裝換氣扇進(jìn)行換氣，但需注意換氣扇的換氣量不能等同于房間的新風(fēng)補(bǔ)充量，應(yīng)按換氣次數(shù)法校核房間新風(fēng)量是否滿足規(guī)范要求，且在負(fù)荷計算時須考慮新風(fēng)負(fù)荷。

4 其他注意事項

1)合理分區(qū)

整個空調(diào)系統(tǒng)由多個多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)組成，房間進(jìn)深較大時，考慮到內(nèi)區(qū)供冷時間長，過渡季節(jié)外區(qū)需要供熱、內(nèi)區(qū)需要供冷的特點(diǎn)，系統(tǒng)可按內(nèi)、外區(qū)分別設(shè)置，這也充分利用了多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)使用靈活的特點(diǎn)。另外，經(jīng)常使用房間和不經(jīng)常使用房間最好分別設(shè)置系統(tǒng)[5］。

2)冷劑管路系統(tǒng)宜小不宜大

由于制冷劑在管內(nèi)流速較高、制冷劑流量很小，若系統(tǒng)過大，管路過長，使分配至每個室內(nèi)機(jī)的流量即使通過調(diào)節(jié)功能很強(qiáng)的電子膨脹閥調(diào)節(jié)也難以達(dá)到設(shè)計要求，而且系統(tǒng)越大，制冷劑的分配偏差越大，從而使部分房間偏離室內(nèi)設(shè)計溫度。另一方面，系統(tǒng)過大，管路過長，加充潤滑油的量增加，潤滑油的濃度增加，傳熱下降，其系統(tǒng)的EER(或COP)下降較多，系統(tǒng)效率隨容量的增加而降低[6］。

3)室內(nèi)機(jī)數(shù)量宜少不宜多

室內(nèi)機(jī)數(shù)量較多時，使每個室內(nèi)機(jī)的流量分配完全符合設(shè)計要求的可靠性降低，且室內(nèi)機(jī)越多，制冷劑的分配偏差越大，其結(jié)果是直接導(dǎo)致部分房間偏離室內(nèi)設(shè)計溫度較大。另一方面，室內(nèi)機(jī)數(shù)量過多，在低負(fù)荷的情況下，部分潤滑油會滯留在室內(nèi)機(jī)內(nèi)，系統(tǒng)需要經(jīng)常高頻回油運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)效率隨之降低。

5 結(jié)語

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具有靈活方便、便于控制等諸項優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計人員在設(shè)計中應(yīng)注意:

1)空調(diào)負(fù)荷須嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范要求，采用逐時計算，取綜合最大值。

2)選擇空調(diào)機(jī)組時需考慮氣候條件不同對機(jī)組能效的影響。

3)系統(tǒng)的新風(fēng)量應(yīng)符合規(guī)范要求，可根據(jù)工程實(shí)際情況采取不同方式處理新風(fēng)。

4)在系統(tǒng)設(shè)計時需考慮合理分區(qū)和合理確定機(jī)組容量的問題。

[1]中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設(shè)部.多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)程[S］.JGJ174－2010.

[2]吳業(yè)正.制冷原理及設(shè)備[M］.西安:西安交通大學(xué)出版社，2000.

[3]廖瑞海.某辦公建筑多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)能耗調(diào)查與分析[J］.暖通空調(diào)，2012，42(4):26－30.

[4]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計手冊[M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[5]徐秋生，陳啟，許愛民.多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計探討[J］.暖通空調(diào)，2008，38(1):67－73.

[6]沈雨龍.淺談曖通工程的多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)[J］.中國科技信息，2008(1);64－66.