多聯式空調系統在高層寫字樓項目中的設計應用

尹小紅

（青島海信日立空調營銷股份有限公司，山東 青島 266000）

0 引言

近年來，多聯式空調系統因其節能、舒適、智能化管理、占用空間小、設計靈活等優點，備受廣大設計人員的青睞。多聯式空調系統室外機容量的確定需要按照設計工況，對室外機的制冷（熱）能力進行溫度、冷媒管長和高差、融霜等修正。根據建筑具體情況，應合理選型和布置多聯式空調室內外機，以滿足建筑空調區域或房間的舒適性要求。基于此，本文以深圳某辦公樓為例，對其多聯機空調方案進行優化，并對設計過程的注意事項進行了詳細說明，避免因設計問題影響整個項目的進展。

1 建筑概況及優化設計背景

深圳某高檔辦公樓，總建筑面積80 000 m2，建筑高度149.8 m，為超高層建筑，主樓34層，裙房3層。根據甲方要求，1～19層采用蓄冰空調系統，21～34層采用多聯式空調系統，21～34層新風負荷由蓄冰空調系統承擔。空調室外機集中布置在避難層和屋頂層。

以高區標準層為例，根據甲方提供的空調設計方案，新風冷負荷由蓄冰空調系統承擔，空調冷負荷由多聯式空調承擔，每層兩個空調系統。設備選型參考海信多聯機空調設備參數，圖1為初始方案標準層空調室內機平面圖，圖2為初始方案避難層空調室外機機房布置圖，表1為初始方案中標準層的空調配置表。

通過對該辦公樓多聯機空調方案進行優化分析，筆者發現該方案存在一定的問題，空調選型負荷偏小，導致所選空調室內外機容量均偏小。按照所選容量預留的室外機機房面積偏小，通風面積不夠，配電功率亦偏小。若按照該方案進行施工，達不到預期的空調效果。

2 方案優化

多聯式空調系統方案設計步驟包括：負荷計算→室內外機選型→設備管道布置→方案圖（施工圖設計）。

2.1 室內外主要設計參數

深圳市室外氣象參數如表2所示，室內設計計算參數如表3所示。

2.2 負荷計算

利用負荷計算軟件進行冷、熱負荷計算，該過程要注意各項輸入參數的準確性。變頻多聯機系統使用靈活，計算負荷時應考慮間歇使用和戶間傳熱的影響。以標準層為例，每個房間冷負荷計算結果如表4所示。

2.3 室內外機選型

在多聯機室內外機選型時，其裝機容量應適當留有余量，這與室內機工作溫度有直接關系。在選擇室內外機容量時，須考慮系統冷媒管長、溫度工況、盤管積灰、空調間歇使用等因素的影響。如果冬季供熱，還應考慮室外機除霜對選型的影響。下面筆者對選型計算及需要注意的事項進行詳細說明。

2.3.1 室內機修正系數確定

根據廠家提供的參考資料，室內機名義制冷量的計算公式如下：

圖1 初始方案標準層空調室內機平面圖

圖2 初始方案避難層空調室外機機房布置圖

表1 初始方案中標準層的空調配置表

表2 深圳市室外氣象參數

表3 室內設計計算參數

時間房間號房間1 房間2 房間3 房間7 房間8 男廁 女廁 房間4 房間5 房間6 房間9 房間10設備用房 電梯廳08：00 29 187 6 488 6 488 7 436 7 436 1 700 1 700 6 488 6 488 42 875 7 436 7 436 3 000 3 300 09：00 31 311 6 849 6 849 7 660 7 660 1 700 1 700 6 849 6 849 45 281 7 660 7 660 3 000 3 300 10：00 32 947 7 115 7 115 7 890 7 890 1 700 1 700 7 115 7 115 43 615 7 890 7 890 3 000 3 300 11：00 34 202 7 337 7 337 8 028 8 028 1 700 1 700 7 337 7 337 39 453 8 028 8 028 3 000 3 300 12：00 35 153 7 490 7 490 8 233 8 233 1 700 1 700 7 490 7 490 34 190 8 233 8 233 3 000 3 300 13：00 38 908 7 569 7 569 8 375 8 375 1 700 1 700 7 569 7 569 34 411 8 375 8 375 3 000 3 300 14：00 44 815 7 540 7 540 8 487 8 487 1 700 1 700 7 540 7 540 34 249 8 487 8 487 3 000 3 300 15：00 49 471 7 440 7 440 8 497 8 497 1 700 1 700 7 440 7 440 33 660 8 497 8 497 3 000 3 300 16：00 50 282 7 199 7 199 8 505 8 505 1 700 1 700 7 199 7 199 32 391 8 505 8 505 3 000 3 300 17：00 47 848 6 913 6 913 8 525 8 525 1 700 1 700 6 913 6 913 30 939 8 525 8 525 3 000 3 300 18：00 38 745 6 482 6 482 7 951 7 951 1 700 1 700 6 482 6 482 27 939 7 951 7 951 3 000 3 300 19：00 27 238 6 152 6 152 6 770 6 770 1 700 1 700 6 152 6 152 24 636 6 770 6 770 3 000 3 300 20：00 25 944 6 029 6 029 6 538 6 538 1 700 1 700 6 029 6 029 23 704 6 538 6 538 3 000 3 300

式中：Qm為室內機名義制冷量（kW）；Qj為該室內機負擔的計算冷負荷（kW）；β為室內機修正系數；β1為盤管積灰對室內機傳熱影響的附加率，取1.1；β2為空調間歇使用對室內機傳熱影響的附加率，取1.18；n2為不同溫度工況對系統能力影響的修正系數，參考海信多聯機M系列產品進行溫度修正，取1。

根據以上附加系數取值，室內機修正系數β=β1×β2/n2=1.1×1.18/1=1.298，取值 1.3。

2.3.2 室外機修正系數確定

根據廠家提供的參考資料，室外機名義制冷量的計算公式如下：

式中：Qm為室外機名義制冷量（kW）；Qj為由該室外機負擔的計算冷負荷（kW）；β為室外機修正系數；β1為積灰對室內機傳熱影響的附加率，取1.1；β2為空調間歇使用對室內機傳熱影響的附加率，取1.18；n1為冷媒系統最不利管長修正系數，按照加大主管管徑確定，參考海信多聯機M系列產品進行溫度修正，取0.87；n2為不同溫度工況對系統能力影響的修正系數，取1。

根據以上附加系數取值，室外機選型修正系數β=β1×β2/（n1×n2）=1.1×1.18/0.87 ≈ 1.492，取值 1.49。

2.3.3 室內外機選型計算

室內機選型應按照每個房間計算負荷的瞬時最大值進行修正選型（參考表4），室外機選型應根據劃分系統內的所有室內機選型容量確定。室內外機選型計算如表5所示。室外機選型需要用系統瞬時最大值進行校核，校核結果如表6所示。

從表5、表6數據可知，室內外機選型滿足系統瞬時最大值使用要求。

3 方案對比分析

初始方案和優化方案均以標準層為例，從室內外機容量、配電功率方面進行分析。

初始方案：室內機裝機總容量182.6 kW，室外機裝機總容量157 kW，配電功率50.1 kW。

表5 室內外機選型計算表

表6 校核后室外機選型 單位：W

優化方案：室內機裝機總容量232.4 kW，室外機裝機總容量248 kW，配電功率87.9 kW。

初始方案室內外機容量、配電功率均偏小，無法滿足正常空調需求，給甲方的工期帶來了很大的影響。

4 多聯式空調系統設計要點

除了上述需要注意的事項外，在設計過程中還應考慮室外機的布置及對周邊環境的要求、多聯式空調系統劃分原則、多聯機系統容量配比系數3個方面。

4.1 室外機的布置及對周邊環境的要求

室外機的通風是否順暢是一個非常重要的問題，對于整個空調系統的運行至關重要，直接影響到室內的空調效果。因此，在建筑設計階段必須預留室外機的安裝位置，且預留的空間大小需要滿足安裝、檢修、通風、噪聲的要求。

通風的要求：（1）熱風能夠直接排到室外（有必要的排風面積）；（2）室外溫度的風能夠吸進來（有足夠的進風面積）；（3）排風不短路（即不回流）。

室外機盡量放在屋頂、地面等通風良好的室外空間，當放置在陽臺、設備間、避難層、凹槽、天井內時，一定要精心計算、設計，通風百葉、防水等相關事宜要提前與業主溝通，確保通風順暢、檢修方便。

對于高層建筑，經常遇到的是室外機分層布置時的熱壓問題。在高層建筑中，由于沒有足夠的屋頂面積等原因，不同樓層的室外機經常放置在平面的相同位置上。在炎熱的夏天，這些設備通常都會同時運行，由這些設備釋放的熱能將使周圍環境的空氣溫度上升，從而引起熱和空氣的自然向上流動，造成上部樓層的外部環境空氣溫度升高。有的建筑為了進一步提高外立面的美觀度，會在空調室外機擺放處采用百葉遮擋，或要求室外機布置于建筑凹槽內，這就導致空調室外機的通風環境進一步惡化。如需要有百葉遮擋時，建議采用下面的百葉做法，如圖3所示。

4.2 多聯式空調系統劃分原則

每一臺室外機就是一個空調系統，不同朝向的房間宜劃分為一個系統，負荷不是同時達到最大，同樣更省電，更經濟；使用時間有差異的房間宜劃分為一個系統，降低室內機的同時使用率，系統的能效更高，效果更好；使用不頻繁的大空間房間宜單獨設置系統，如大會議室、多功能廳等。

圖3 百葉的做法

4.3 多聯機系統容量配比系數

大多數多聯機系統容量配比系數為50%～130%，即室內機與室外機相連時，室內機總容量可為室外機額定容量的50%～130%。但設計過程中并不是容量配比系數越大越經濟合理。空調系統的出力取決于室外機能力、系統內所有室內機能力兩項中較小者，配比系數可以達到130%，但并不是說整個系統的出力可以達到130%，系統基本上還是按照100%來出力的。因此，在同時使用率很高的條件下，配比率不宜過大，90%～110%為宜，100%最好。

《全國民用建筑工程設計技術措施2009暖通空調·動力》中明確提出多聯機系統配比率需參考同時使用率進行容量配比，具體取值如表7所示。

表7 最大容量配比系數具體取值

5 結語

變頻多聯機系統技術含量較高，盡管不同廠家產品的技術要求不同，但設計依據和要點差別不大，均需考慮文中所述的注意事項，以給甲方提供合理的空調方案，保證多聯式空調系統的運行效果。