辦公建筑的變頻多聯(lián)機暖通設計

華南理工大學建筑設計研究院 廣東廣州 510000

摘要：本文主要針對辦公建筑的變頻多聯(lián)機暖通設計展開了探討，通過結合具體的工程實例，對變頻多聯(lián)機的安裝、應用及技術措施等方面作了深入分析，以期能為有關方面的需要提供有益的參考和借鑒。

關鍵詞：高層辦公建筑；變頻多聯(lián)機；暖通設計要點

引言

變頻多聯(lián)機組由于具有安裝簡單、使用方便和節(jié)能性能良好的特性，也隨著各個廠商技術的發(fā)展和積累，多聯(lián)機在近幾年在辦公建筑中有著更為廣泛的應用。即使在基本被傳統(tǒng)水冷中央空調“壟斷”的超高層建筑，多聯(lián)機也有越來越多的應用空間。

由于近年來房地產(chǎn)熱的減退，越來越多發(fā)展商投資中小型的超高層建筑。對比低層建筑，此類建筑更大，可有效用地；對比大型超高層建筑，又能減少設計施工周期，快速收回成本。而目標群體，發(fā)展商也從大型用戶，逐步轉向到中小企業(yè)。

發(fā)展商的戰(zhàn)略轉變，為超高層多聯(lián)機空調的應用提供新的春天。本文就針對超100米的高層辦公建筑變頻多聯(lián)機暖通設計進行了探討，并通過結合具體的工程實例，相信對有關方面的需要能有一定的幫助。

1 辦公建筑的設計參數(shù)：

（1）建筑特點：

本建筑位于廣州，建筑高度約140米，分為25層，首層為大堂，2層以上均為辦公。因屬于超高層建筑，單體內設置了避難層，而為了辦公樓層的分區(qū)轉換，本建筑設置了2層避難層，分別為8層和18層，為多聯(lián)機室外機的放置提供合適的土建條件，也為合理空調分區(qū)提供便利。

本建筑針對用戶為中小型企業(yè)辦公、小個體戶、私人投資者等。

（2）人員密度：

根據(jù)《公共建筑節(jié)能設計標準》GB50189-2005規(guī)定，高檔辦公室的人員密度為：8m2/人（使用面積），普通辦公室的人員密度為：4m2/人（使用面積）。

可見，我們在設計時要充分把握人員密度這個關鍵數(shù)值，這個數(shù)值關系到新風量及空調裝機容量，本工程按照6m2/人（使用面積）上限，而應留有一定的富余量，防止某些人員密集型企業(yè)進駐造成空調效果不佳。

（3）新風量標準：

根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50736-2012規(guī)定，辦公室的新風量為30m3/（h.人）。

（4）分戶室溫控制：目前，幾乎所有的辦公空調末端都有條件實現(xiàn)分戶室溫控制。

（5）室內設計參數(shù)

房間名稱夏季溫度（℃）相對濕度（%）冬季溫度（℃）相對濕度（%）噪聲dB（A）

辦公室26≤6518--45

（7）24小吋開放：公共區(qū)域空調也要24小時運行，辦公建筑的空調配置要求是比較高的。下班后公共區(qū)域空調停用的辦公樓均不能算是甲級辦公樓。

2 空調形式的分析

目前常見的空調形式有分體空調、中央空調水系統(tǒng)和多聯(lián)機，其中多聯(lián)機又分為風冷和水冷兩種。

從投資和運行費用來說，分體空調比較適合較低檔次的辦公樓。對于開發(fā)商來說，可以減低空調的初投資，運行費用通過設置電表計量由小業(yè)主承擔，物業(yè)管理比較簡單。但是分體空調的缺點也是顯而易見的，存在外立面難處理，新風難以保證，室內氣流組織不理想的問題，且無改善室內空氣品質的其他手段。因此，在辦公建筑中不考慮采用分體空調。

中央空調水系統(tǒng)常見的冷熱源形式有：風冷熱泵機組，水冷冷水機組+鍋爐；末端形式布：新風機組+風機盤管，空氣處理機組+VAV BOX等等。針對本工程，中央空調水系統(tǒng)無法實現(xiàn)分戶計費，無法簡單實現(xiàn)空調采暖、無法滿足加班要求等，對比分體空調和多聯(lián)機具有較大的劣勢。

風冷多聯(lián)機室外機使用靈活、計費方便、投資適中等優(yōu)點在中國得到了廣泛的應用。針對本工程，多聯(lián)機能提供直接的分戶計量，可采用一戶一空調的設置，更準確實施計費，也滿足用戶靈活使用、加班等要求；同時分戶設置空調也為發(fā)展商分期投資提供便利。另外，多聯(lián)機空調系統(tǒng)對比水冷中央空調的優(yōu)勢在于它比后者能更直接、方便地提供冬季的空調采暖，無需另外增加風冷熱泵、鍋爐等采暖設備，大大提高冬季的熱舒適性，提高辦公樓的檔次。

水冷多聯(lián)機解決了室外機布置的難題，但是在冬季，若采用鍋爐、市政蒸汽、市政熱水等作為熱源的話，則冬季的節(jié)能性較差。只有考慮采用土壤源、水源等作為熱源的話，節(jié)能性才能體現(xiàn)。因此其應用受到了限制。水冷多聯(lián)機也由于是新技術，投資較大。

下面我們著重就目前應用最多的風冷變頻多聯(lián)機形式予以探討。

3 風冷變頻多聯(lián)機系統(tǒng)特性及應用

3.1 新風機組的選擇

3.1.1 新風機組方式有以下三種：

（1）新風機組采用不帶冷源的全熱交換器。

（2）新風機組采用帶冷源的全熱交換器

與（1）所不同的是，全熱交換器需要配置帶壓縮機的室外機，造價高，但是效果更好，適合于高端的辦公樓。

（3）新風機組采用帶冷源的新風機組

與（1）所不同的是，新風機組需要配置帶壓縮機的室外機，造價高，效果更好，但是沒有熱回收的節(jié)能性能。但是目前圍護結構密封性良越來越好，在排風沒有出路的情況下，新風的實際攝入量很難保證，室內的空氣品質會受影響。

針對以上幾點，本工程為中小型企業(yè)辦公出租性質，考慮采用不帶冷源的全熱交換器作為新排風系統(tǒng)，同時機組采用變頻控制，可有效減少部分負荷（部分出租）時的運營成本。新風負荷一般占空調負荷的20～30%，把這負荷分給用戶的空調去處理，可減少公攤費用，有效減低租戶與物管之間的矛盾。

3.1.2 送風溫度計算：

設計采用65%的熱回收率。計算如下：

新風量：Q 排風量：0.9Q 換熱效率65% 送風溫度t

冬季：室內溫度，18℃； 室外溫度，5℃

夏季：室內溫度，26℃； 室外溫度，33.5℃

計算過程：

冬季：0.9Q（18-5）X65%=Q（t-5） 求得t=12.605℃

夏季：0.9Q（33.5-26）X65%=Q（33.5-t） 求得t=29.1125℃

夏季熱回收后的送風溫度為29.1℃，相對高溫，故新風應接入多聯(lián)機室內機的回風箱，經(jīng)過降溫除濕后再送至室內。

3.2 系統(tǒng)分區(qū)

多聯(lián)機室外機放置位置的特點如下表：

根據(jù)以上的要求，本工程多聯(lián)機系統(tǒng)分區(qū)如下：

（1）首層大堂多聯(lián)機室外機放置在首層室外綠化地面。

（2）2層至25層標準層每層的辦公區(qū)分成兩套多聯(lián)機系統(tǒng)，其中2層至11層的室外機放置在8層避難層，12層至21層室外機放置在18層避難層，22層至25層室外機放置在屋頂。

（3）因本工程主要針對中小型企業(yè)辦公出租，故多聯(lián)機采用一戶一主機的方式，方便計費、運營及管理。

3.3 室外機組布置

3.3.1 多聯(lián)機室外機平面及剖面布置要求如下：

室外機布置（一）

室外機布置（二）

3.3.2 結合本工程特點，在避難層的多聯(lián)機室外機均靠外立面放置，排風設置導流罩，同側進風、排風。為提高多聯(lián)機散熱效果，本工程亦采取以下措施：

（1）多聯(lián)機側面間距調整至500mm以上。

（2）避難間為大空間敞開的形式，同時避難層四面均有通風百頁，以增加空氣對流。

（3）百頁通風率達到75%以上，不考慮防雨百頁。

避難層室外機布置圖

3.4 室內機布置的原則

3.4.1 建議室內機與冷媒主管的接管最短。

3.4.2建議室內機的冷凝水管最短。

3.4.3 建議室內機的容量兼顧臺數(shù)控制和造價。也就是說房間內有多臺布置時，單臺的容量不宜過小，建議不小于7.1kW，也建議不超過11.2kW。

3.4.4建議室內機送風口優(yōu)先布置在靠外墻負荷側，室內進深處少布置風口。

3.4.5標準層的電梯廳區(qū)域及衛(wèi)生間建議設置室內機。

3.5 多聯(lián)機冷媒管特性

3.5.1 多聯(lián)機冷媒管長度與系統(tǒng)制冷效率息息相關，過長的冷媒管長度會導致機組冷量衰減增加，降低系統(tǒng)整體能效比。部分品牌的冷媒管配管要求如下表：

可見，各個品牌的特性有所不同，在訂貨后耍根據(jù)實際訂貨優(yōu)化原設計。

3.5.2 實際設計中，本工程在標準層考慮設置了4～5個冷媒管井，較多的冷媒管井，除了減少冷媒管長度，也能減少冷媒管井內管道的數(shù)量，以方便安裝和檢修。

3.5.3 冷媒管井布置間距的原則

管井內一般只能平行布置2排冷媒管，且建議稍錯開布置，便于檢修。見下圖：

（1）單組管道的直徑φ估算值：

φ=液管管徑+液管保溫厚度×2+氣管管徑+氣管保溫厚度×2+預留量預留量一般為10?15mm

（2）多組管道的布置：

3.5.4 冷媒管保溫厚度的問題

根據(jù)大金推薦值，冷媒管φ6.4?φ25.4，厚度≥15mm；冷媒管φ28.1?φ54.I，厚度≥20mm。

根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調節(jié)設計規(guī)范》GB50736-2012附錄K（設備與管道最小保溫、保冷厚度及冷凝水管防結露厚度選用表）中表K.0.2-2室內機房冷水管道最小絕熱層厚度（按照滿足經(jīng)濟厚度和防結露要求確定的絕熱厚度），當冷水溫度≥5℃，管道≤DN50時，橡塑保溫厚度為28mm。如采現(xiàn)場施工確有難度情況下，可只考慮最小防結露厚度，管徑φ=38?31.8mm保溫厚度為22mm，管徑φ=25.4?19.lram保溫厚度為20mm，其余管徑的保溫厚度為15mm（參見圖K.0.3-1發(fā)泡橡塑材料的最小防結露厚度）。

3.5.5 節(jié)能計算

根據(jù)本工程最不利環(huán)路，機組冷量為14匹（40kW），用電功率為12.4kW，額定EER=3.22，IPLV=5.05。冷媒管配管長度73.5m，具有6個分歧管，等效長度為73.5+6×0.5=76.5m，室內外機高差為31.5m，室外設計溫度為34.2℃。查閱相關手冊，制冷量為41kW，機組衰減為0.86。實際冷量為41×0.86=35.26kW，實際EER=2.84，滿足相關規(guī)范要求。

4 多聯(lián)機系統(tǒng)在超高層建筑應用的一些缺點

4.1 初投資比中央空調水系統(tǒng)要高。

4.2 冷媒配管有長度要求，如避難層空間有限，多聯(lián)機系統(tǒng)難以應用。

4.3 對分戶要求嚴格，分戶可改變性低。如發(fā)展商想把一個大空間劃分成兩戶出租，那原來的空調系統(tǒng)可能就不滿足分戶計費和使用的要求了。

4.4 一套多聯(lián)機系統(tǒng)負擔兩戶或兩戶以上，如其中一戶需要裝修空調末端時，該空調系統(tǒng)的其他用戶都必須停用空調。

4.5 大空間，如大型會議室、員工餐廳、展廳等，多聯(lián)機系統(tǒng)不適用。

5結語

綜上所述，變頻多聯(lián)機由于自身具有的優(yōu)點，在中小型辦公建筑中有著廣泛的應用。即使在多聯(lián)機應用較少的超高層，多聯(lián)機也有越來越多的發(fā)展空間。而為了使變頻多聯(lián)機更加發(fā)揮其效用，我們就需要對其的暖通設計進行研究，以使多聯(lián)機在正常運行的基礎上，得到進一步的發(fā)展。

參考文獻：

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