淺析多聯機空調系統的設計要點

高錫紅

[摘要]：聯機空調系統相關技術隨著經濟的發展得到了快速進步。近幾年來能源資源日趨緊張，節能環保成為各種技術發展的推動力。占建筑能耗50%的中央空調更是發展迅猛，尤其在應用最廣泛、使用最靈活的多聯機領域，更成為中央空調廠家必爭的核心技術高地。因為它與中央空調系統相比具有諸多優勢，例如，運行費用低可以節約能源，節省建筑空間，控制系統比較先進，高效節能，運行管理方便，溫度控制靈活，維修簡單等，特別在辦公樓、賓館及高檔住宅發揮著其極大的優勢，所以它越來越受到業內認可得到廣泛應用.首先對多聯機空調系統發展過程和相關技術特點做了簡單的介紹，進一步對多聯機空調系統的工作原理及多聯機空調系統的變頻、能量控制（節能）和數碼渦旋技術做了綜合概述（后邊沒有任何數碼渦旋的介紹，而且數碼渦旋現在已經是基本淘汰的技術）。并從系統的位置布置、室內機型的選擇、新風系統的設計、室外機的分層布置及控制系統的設計等方面對多聯機空調系統的進一步創新設計進行探討。為多聯機系統的設計和應用提供相關參考作用。

[關鍵詞]：多聯機；空調系統；設計；設計要點

引言

多聯機空調系統是一種變制冷劑流量的系統，在使用上具有方便靈活、舒適節能的性能，符合現代空調系統人性化設計的理念。多聯機系統在上世紀90年代初引入中國，相關技術得到了高速發展。變頻技術的發展、數碼渦旋技術的逐步應用、多元化室內機的選擇形式、逐步智能化的控制系統使多聯機技術逐步完善，在醫院、辦公樓等大型建筑中得到廣泛的應用。多聯機空調系統是一種新型的空調。它集中了變頻節能技術、智能控制技術于一身，相對于傳統的空調，多聯機空調系統能夠實現能量的可調性，將系統運行費用降到最低。本系統不需再對傳統空調系統中的集中機房、冷卻塔以及水輸配系統等裝置進行設置，節省了空調系統占用的建筑空間，能夠滿足不同樣式的建筑對空調系統的要求。

1多聯機空調系統的設置及其工作原理

多聯機空調系統通常采用一臺或多臺室外機利用配管來實現與多臺室內機連接作用，室內和室外兩側機通常是分別使用風冷換熱和直接蒸發的換熱方式，多聯機空調系統可以同時為多個區域提供熱機處理以后的空氣。多聯機空調系統的簡單組成部分如圖1所示（圖在哪里？），系統利用一臺室外機通過冷媒管實現了與多臺室內機的連接。多聯機空調系統在結構上與現在的分體式空調類似，多聯機空調系統和市場上的蒸氣壓縮式制冷系統的工作原理相同，兩種系統都是由壓縮機、冷凝器、節流機構、蒸發器和一些其他閥組件以及用于連接的冷媒管共同組成的環狀管網系統。多聯機空調系統通常氣管、液管和凝結水管各有一根，制冷劑在系統的管道中以氣體和液體兩種變化來流動。控制系統對室內舒適性參數、室外環境參數和系統運行狀態參數進行采集，通過變頻等方式來對壓縮機輸氣量進行調節，進而實現對空調系統的風扇、電子膨脹閥等可控部件的合理控制，對室內舒適的環境加以保證，使空調系統工作在最佳的工作狀況。多聯機系統依據管路的不同形式可將分流方式分為端管分流方式、直管線形分流式和組合分流式三種。端管分流是將利用制冷劑的管道來對室內機和室外機的連接；直管線形是在縱深較長的房間中用制冷劑發管道連接室內和室外機；組合分流式用于較復雜的空間區域中。

2多聯機空調系統設計要點

2.1周邊環境應滿足室外機的要求

室外機盡量布置在有遮陽的地方，確保室外機通風良好，避免陽光或高溫熱源直接輻射；避免冬季產生的凝結水結冰后脫落傷人（冬季室外機不會產生凝結水）；避免周圍環境中的灰塵或其他污染物堵塞室外機的換熱器；不得將室外機安裝在油霧、鹽分或腐蝕性氣體（如硫離子）含量很高的地方；不得將室外機安裝在電磁波能夠直接輻射到電器盒與變頻器的地方。多聯機系統室外機放置位置，特別是在高層建筑中室外機放置位置出現的問題最多。額定工況時，7.35kw（10匹）室外機的空氣流量大約為10000耐/h，室外機的排風余壓一般較小，對于固定機型，余壓無法改變。室外機位置放置不當，往往會造成室外機通風量不足，出現進、排風短路或兩者并存，造成室外機〔刀尸值大幅降低，甚至系統無法正常工作。同時，室外機的位置應滿足安裝、檢修的空間需要。

2.2空調系統的空間布置

對空調系統的布置首先要對空調系統進行劃分，一般會將室內設計參數及室內熱濕比相近的房間劃分到一起，這樣的劃分方式易于控制。房間朝向和位置相近的一般會劃分到一起，這樣能方便風道的布置和安裝。但劃分過細的話會提高系統的造價費用，針對一些室內參數不太相近的情況，一般會采用分區的辦法將其劃分到一起，減少費用，提高系統效率。

2.3節能設計

現代建筑中空調系統的能耗在整個建筑能耗中所占的比例較大，據統計現代一般辦公樓空調的能源消耗比例占整體能耗的47.2%，其中熱源所占比例為0%，而27.2%是用于熱搬送，如水泵等的能耗。為提高空調系統節能性，解決空調能耗的問題，需要從空調能耗的源頭著手：（1）減少熱源機用能耗，如采用節能的直接膨脹式系統與充分利用變頻技術的節能性；（2）減少熱搬送用能耗，主要為采用熱搬送動量為零的直接膨脹式系統和采用高效的熱搬送介質。同時空調設計時還應充分考慮建筑維護結構節能問題。選擇適當的建筑結構保溫形式和合適的窗墻比，建筑的冷、熱負荷將大大減少，從而空調裝機容量也相應減少降低，減少了空調的初投資和運行費用。

2.4室內機的布置

室內機型號的選擇及室內與室外機容量的匹配對室內機型的具體型號的選擇主要是以房間內對負荷的計算為主要參照量，對室內機選擇的時候還要綜合考慮溫度和連接率等限制因素帶來的影響。室內機及室外機標注的額定制冷量是指在標準的工程狀況條件下對制冷量進行實際的測量得到的數據。因此，在產品樣本提供的相關技術參數和實際工程中所需要的條件不一致的時候，應該對其進行修改。空調系統中室內機同時使用的所占比率和各個室內機在負荷達到峰值的時候的時間占比共同決定了室內機容量的配比，主要是能保證多聯機系統的正常運行。在室外機能夠提供的容量綜合小于室內機所需的容量總和時，其容量值會在一定范圍內降低，在室內機處于低負荷狀態并且其的數量較多的情況下，室內機中會存下一定的潤滑油，導致系統的效率降低，在系統的連接率比較高的時候需要注意這方面的影響。

2.5室外機布置

VRV室外機是提供冷熱源的重要部件。為能夠達到良好的制冷與制熱效果、營造舒適的空調環境，布置室外機時需主要注意以下幾點。

2.5.1預留足夠的安裝、維修和保養空間為保證室外機能夠進行正常的安裝與維修保養，在設置室外機擺放時，需要預留一定的安裝、維修空間。通常情況下室外機機前側留500mm，機后側留300mm，機側預留10mm以上的空間，以便安裝維修人員進行零部件的維修與更換。

2.5.2保證良好的散熱空間

由于室外機在夏季制冷運行時吹出較高溫度的空氣，冬季制熱時吹出較低溫度的空氣。當室外機位置不妥時，室外機排出的氣體直接又被室外機的回風口吸回，將導致氣流短路現象的發生，降低機器制冷/制熱能力，增加耗電量。且機器一旦超過其溫度運轉范圍，其會自我保護而停止。室外機設置方式主要包括集中與分散擺放，但在實際應用中可以單獨或結合使用。

（1）集中擺放

室外機集中布置在屋頂或地面上。多臺室外機集中布置在屋頂時，其優點為屋頂較空曠，排風順暢，熱空氣很快的散發到高空去。但同時需注意室外機的安裝尺寸防止室外機排出的氣流被自身或周邊的設備回吸。室外機屋頂布置，其圍墻高度不得高于室外機的高度，如高于可采取以下措施來改善散熱效果：1）增大室外機與圍墻的間距，可以增加室外機的回風空間，從而增加新鮮空氣的補給量。2）在墻體上開一定進風面積的百葉，同樣可以補充新鮮空氣，利于室外機散熱，降低回風溫度。3）適當提高室外機的基礎，增大室外機的回風空間。4）安裝吹出風管，在室外機的出風口上加裝直風管，增加室外機出風口與回風口的距離，有效地減少室外機排出熱氣流被回風口吸入的幾率。

（2）分層擺放

為適用高層及超高層建筑的情況，分層擺放相對于屋頂/地面集中擺放的方式更有優勢，其減少了系統的冷媒配管的長度，有效地降低初投資及設備容量，更加節能、便利。在高層及超高層建筑中分層擺放的情況較為復雜，每個建筑層面均可能設置有多臺室外機，容易造成氣流短路現象。故設計應用中從以下幾方面考慮：1）可分層設置的樓層數。建筑樓層的高度、每層機房內室外機的匹數、與相鄰建筑物距離等因素都會影響到室外機分層擺放的樓層數2）合適的機房位置。分層擺放時，機房無論設置在建筑物的中部、拐角及內凹槽處對室外機的散熱效果也不盡相同，機房通風效果不好，室外機的工作效率會大大降低，甚至引起停機，可能會導致壓縮機的損害。因此良好的通風保證機房的散熱效果尤為重要。為保證建筑物外里面的美觀性，通常會在外立面設置裝飾性遮擋物。目前裝飾性遮擋物大致包括百葉、欄桿與孔板等。其中孔板由于其不僅局部阻力系數大，而且受自身結構條件的限制，有效通風面積小，會影響空調的正常排風，極易造成氣流短路現象，因此其在空調機房內一般使用較少；欄桿的通風效果最好，但其遮擋、美觀性略差。目前百葉的使用較為廣泛，設置百葉時需根據實際情況確定百葉的形式及各項參數，因其參數直接關系到機器的出風狀況以及氣流短路的問題。百葉風口的進風面積一般要求百葉開孔率大于80%，水平傾角角度小于20°，且安裝時風管邊緣緊貼百葉根部，確保無縫隙。由于室外機出口排氣速度為6.5m/s～12.0m/s，為了防止排出的熱空氣被回收，所以必須保證一定的排風、吸風速度[5]。當排風與吸風在同側時：ν排風=6～9m/s，ν吸風≤1.6m/s。當排風與吸風在異側時：ν排風≥4m/s，ν吸風≤2.5m/s。同時為保證能通暢的排風與吸風，仍需要校核室外機的機外靜壓能否克服各種阻力損失。

2.6注意室內機噪聲處理

室內機噪聲過大是目前工程中較普遍的問題。應注意廠家給出的噪聲值的測試條件，對于四面出風嵌人機、兩面出風嵌人機、壁掛機、落地明裝室內機、落地暗裝室內機，樣本給定噪聲值與實際應用值基本相符。但對于風管機應特別注意，國內樣本給出的風管機的噪聲值均按國標《風管送風式空調（熱泵）機組》（GB/T18836一2002）測得，該標準規定：為避免送風的影響，在風管機的前、后各接人一個Zm長（是多長？？）的阻尼風道，測定位置在機體正下方1.4m處。實際工程中房間內噪聲是在房間中心距地面1.2一1.sm處測得，在布置室內機時，往往風管長度、形狀及風口的位置與測試條件相差較大，測點位置與國標相差甚遠，噪聲值往往高于樣本給定值，造成室內噪聲超標，特別是回風口的噪聲往往大于送風口噪聲。對于大型號室內風管機，其噪聲較大，應加強消聲處理。無論機型大小，室內機的布置都應經過計算、校核來確保其消聲處理能滿足室內噪聲的需要。

2.7新風設計

空調系統中，新風量對室內空氣品質的影響很大。設計人員在進行多聯機系統設計時，一定要解決好新風供給問題，不要出現有新風量控制指標而沒有新風供給措施的情況?，F階段多聯機空調系統已經采用的和可以采用的多聯機系統新風供應方式主要有以下幾種：

2.7.1無組織新風

對于不設有組織新風系統，僅靠門窗縫隙滲透，甚至開窗引入新風的做法，不是嚴格意義上的新風供應方式，但由于實際工程采用這種做法較多，有必要予以分析。由于建筑物的風壓、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，對于一般按夏季負荷選擇的室內機型號，冬季嚴寒季節可能造成供暖量不足。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。

2.7.2采用專用新風處理裝置

有些多聯機廠商提供了一種專門用來處理新風的室內機，它仍然采用冷媒直接膨脹式制冷（制熱），具有一定的機外余壓（200Pa左右），可以根據室外空氣溫度或室內外溫差，通過設在冷媒供液管路上的電子膨脹閥自動控制供液量，通過變頻控制使新風處理到設定的送風參數。在新風處理中需注意，不能將專用新風室內機與普通室內機連接在一個系統中，也不能將普通室內機作為新風機組使用。普通室內機處理室內空氣，而新風室內機處理室外空氣，二者處理的空氣狀態相差甚遠，對設備的要求也不一樣。夏季由于新風溫度高，冷媒盤管內膨脹壓力也高，壓縮機功率消耗大，如果把新風室內機與普通室內機共同連接到一臺室外機，壓縮機有可能因超載而燒毀。

2.7.3室內機自吸新風方式

通過選用室內機專用換新風組件，將新風引入機組，采用室內機自吸的方式送入室內。新風一般直接取自室外，不經過溫濕度處理（有時經過簡單的過濾），新風負荷由室內機承擔，室內機除濕負荷增大，在高濕度地區室內濕度較難控制，影響空調效果。此種新風供應方式僅限于天花板卡式嵌入型、天花板嵌入風管內藏型的室內機。

2.7.4采用新風換氣機

新風換氣機是一種自帶新、排風機的空氣熱回收裝置，按空氣熱交換器的種類可分為板式、轉輪式、熱管式等幾種，按回收熱量的性質分為顯熱回收器與全熱回收器。在采用多聯機系統的場合中，大都采用了板式熱交換器，在供給新風的同時置換出等量的室內污濁空氣，同時回收排風中能量，為新風預冷或預熱，大大降低新風負荷，非常節能，但需要注意新風口和排風口的布置一定要合理，盡量防止新風和排風交叉污染的問題。

2.8其他設計要點

2.8.1合理分區

整個空調系統由多個多聯機系統組成，房間進深較大時，考慮到內區供冷時間長，過渡季節外區需要供熱、內區需要供冷的特點，系統可按內、外區分別設置，這也充分利用了多聯機系統使用靈活的特點。另外，經常使用房間和不經常使用房間最好分別設置系統。

2.8.2冷劑管路系統宜小不宜大

由于制冷劑在管內流速較高、制冷劑流量很小，若系統過大，管路過長，使分配至每個室內機的流量即使通過調節功能很強的電子膨脹閥調節也難以達到設計要求，而且系統越大，制冷劑的分配偏差越大，從而使部分房間偏離室內設計溫度。另一方面，系統過大，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，其系統的EER（或COP）下降較多，系統效率隨容量的增加而降低。

2.8.3室內機數量宜少不宜多

室內機數量較多時，使每個室內機的流量分配完全符合設計要求的可靠性降低，且室內機越多，制冷劑的分配偏差越大，其結果是直接導致部分房間偏離室內設計溫度較大。另一方面，室內機數量過多，在低負荷的情況下，部分潤滑油會滯留在室內機內，系統需要經常高頻回油運轉，系統效率隨之降低。

結語

在適當的建筑領域，多聯機空調系統在我國發展速度非?？?，其充滿活力自由靈活安裝方便，給空調系統設計帶來極大的便利，有很好的市場前途。但多聯機發展仍面臨著很多問題亟待解決，需要設計者精心的設計與優化改進，輔以規范的施工、科學的監理及完善的管理，使多聯機空調系統充分發揮其集一拖多技術、智能控制技術、多重健康技術、節能技術和網絡控制技術等多種高新技術于一身的優勢，讓多聯機空調系統更加人性化，以人為本，讓用戶更舒適。

[參考文獻]：

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