北京市區(qū)鐵路信號(hào)樓采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)供熱應(yīng)用研究

李顯宇

（中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司，北京 100860）

目前，空調(diào)設(shè)備已經(jīng)普及。隨著技術(shù)發(fā)展，具備供熱功能的冷暖空調(diào)性能不斷提高。相較于燃燒化石燃料用于供暖而言，在一定的氣候條件下，采用空調(diào)供熱的節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)還是明顯的。空調(diào)供熱性能受氣象、環(huán)境影響明顯，同時(shí)還需要考慮系統(tǒng)的除霜性能，這是受制約的一面。雖然現(xiàn)實(shí)中人們也在自發(fā)的應(yīng)用，但是成規(guī)模應(yīng)用不多，這方面的研究也不多，文獻(xiàn)很少，還不能形成系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)。規(guī)范也沒(méi)有明確的規(guī)定，難以總結(jié)指導(dǎo)實(shí)際應(yīng)用。本文通過(guò)工程實(shí)例研究，希望在多聯(lián)機(jī)空調(diào)供熱方面有所啟示，也希望在房間空調(diào)器用于供熱方面得到借鑒。

1 工程概況

新建北京豐臺(tái)站客運(yùn)車場(chǎng)信號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓建筑面積7976m2,建筑高度31.96m，地上7層，主要為設(shè)備用房及生產(chǎn)辦公房間，局部地下1層為人防工程。

1.1 設(shè)計(jì)采暖方式

消防控制室采用熱泵型分體空調(diào)加電暖氣采暖，其余需要采暖的房間采用散熱器供暖，熱源為臨近換熱站采暖熱水。采暖總熱負(fù)荷Q=300kW，建筑熱指標(biāo)38W/m2。

1.2 設(shè)計(jì)空調(diào)系統(tǒng)

消防控制室和值班室采用分體空調(diào)供冷，消防控制室設(shè)備發(fā)熱量7KW。根據(jù)弱電專業(yè)工藝要求，聯(lián)合通信機(jī)械室、信號(hào)機(jī)械室、電源室、機(jī)房采用機(jī)房專用空調(diào)，工藝房間設(shè)備發(fā)熱量合計(jì)180KW。其它需要供冷的房間均采用直流變頻多聯(lián)機(jī)空調(diào)機(jī)組，室外機(jī)置于屋頂。空調(diào)總冷負(fù)荷Q=275kW，建筑冷指標(biāo)34W/m2。

1.3 暖通空調(diào)主要設(shè)計(jì)參數(shù)

室外主要設(shè)計(jì)參數(shù)：供暖室外計(jì)算溫度-7.6℃，冬季空調(diào)室外計(jì)算溫度-9.9℃，夏季空調(diào)室外計(jì)算干球溫度33.5℃，濕球溫度26.4℃。

室內(nèi)主要設(shè)計(jì)參數(shù)：辦公室、會(huì)議室、值班室、消防控制室冬季18℃，衛(wèi)生間、盥洗室、走道16℃。

2 房屋功能情況

首層、二層主要為設(shè)備用房，局部為監(jiān)控及值班房間。三層主要為作業(yè)人員休息房間及辦公房間，少量配電、配線及設(shè)備間。四層主要為信號(hào)設(shè)備用房，有少量值班室及一間運(yùn)轉(zhuǎn)室，運(yùn)轉(zhuǎn)室面積較大。五層、六層主要為信號(hào)設(shè)備用房及配線間，有部分值班室。七層主要為作業(yè)人員休息房間及辦公房間。

3 空調(diào)系統(tǒng)情況

3.1 設(shè)計(jì)設(shè)備參數(shù)

室內(nèi)機(jī)：三層房間使用面積多為21.9m2，配一臺(tái)SNJ28室內(nèi)機(jī)。44.4m2房間配兩臺(tái)SNJ28室內(nèi)機(jī)。四層運(yùn)轉(zhuǎn)室88.3m2，配2臺(tái)SNJ90室內(nèi)機(jī)。均不帶電輔熱功能。

室外機(jī)：整棟樓共設(shè)7臺(tái)室外機(jī)，分區(qū)域供冷。其中3層由1臺(tái)SWJ730供冷，性能：QL=73.0kW，QR=81.5kW，4、5、6層右側(cè)共用1臺(tái)SWJ450供冷，性能：QL=45.0kW，QR=50.0kW。7臺(tái)室外機(jī)合計(jì)：QL=302.7kW，QR=338.5kW。

3.2 施工實(shí)際設(shè)備參數(shù)

本工程安裝的多聯(lián)機(jī)空調(diào)設(shè)備為美的MDVS型產(chǎn)品。

室內(nèi)機(jī)：四面出風(fēng)嵌入式標(biāo)準(zhǔn)型，三層房間使用面積多為21.9m2，配一臺(tái)MDV-D28Q4/N1-D室內(nèi)機(jī),性能：制冷量2.8kW，制熱量3.2KW。44.4m2房間配兩臺(tái)MDV-D28Q4/N1-D室內(nèi)機(jī)。四層運(yùn)轉(zhuǎn)室88.3m2，配2臺(tái)MDV-D90Q4/N1-D室內(nèi)機(jī)，性能：制冷量9.0kW，制熱量10.0kW。室內(nèi)機(jī)均不帶電輔熱功能。室內(nèi)機(jī)測(cè)試條件：制冷時(shí)室外35℃，室內(nèi)27℃；制熱時(shí)室外7℃，室內(nèi)20℃。

室外機(jī)：整棟樓共設(shè)7臺(tái)室外機(jī)，分區(qū)域供冷。其中3層由1臺(tái)MDV-730W/D2SN1-8X1供冷，性能：制冷量QL=73kW，制 熱 量QR=81.5kW，IPLV=8.50。4、5、6層 右側(cè)共用1臺(tái)MDV-450W/D2SN1-8V1供冷，性能：QL=45kW，QR=50kW，IPLV=9.20。7臺(tái) 室 外 機(jī) 合 計(jì)：QL=308.8kW，QR=340.5kW。模塊單機(jī)制冷工況：室外35℃，室內(nèi)27℃；制熱工況：室外7℃，室內(nèi)20℃；等效配管長(zhǎng)度10m。

設(shè)備低溫性能：通過(guò)優(yōu)化冷媒回路設(shè)計(jì)，二次過(guò)冷、智能化霜等多項(xiàng)技術(shù)，產(chǎn)品使用說(shuō)明承諾系統(tǒng)在-25℃低溫條件下，保持穩(wěn)定制熱能力。

4 采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)供熱的可行性分析

4.1 室內(nèi)機(jī)制熱能力分析

從設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果可知，整棟建筑不同位置的房間熱負(fù)荷差別很大，從可行性驗(yàn)證的角度考慮，只要具備代表性即可，不必做逐一分析。這里以一間使用面積21.9m2房間為例，熱負(fù)荷為1750W。多聯(lián)機(jī)空調(diào)使用手冊(cè)標(biāo)明的測(cè)試數(shù)據(jù)：室外7℃，室內(nèi)20℃條件下，室內(nèi)機(jī)制熱量QR=3.2kW。由于室內(nèi)機(jī)給出的測(cè)試數(shù)據(jù)條件與房間熱負(fù)荷計(jì)算條件不一致，沒(méi)有準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)，因此只能結(jié)合設(shè)備低溫性能采取定量與定性相結(jié)合的辦法分析，分析的結(jié)果對(duì)工程實(shí)踐具有指導(dǎo)意義。制熱能力負(fù)荷比3200/1750=1.83，也就是低溫工況降效83%以內(nèi)，可以達(dá)到設(shè)計(jì)效果，這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)按照一般的經(jīng)驗(yàn)是可以接受的。

4.2 室外機(jī)制熱能力分析

按照設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果，整棟建筑設(shè)計(jì)采暖總熱負(fù)荷Q=300kW。多聯(lián)機(jī)空調(diào)使用手冊(cè)標(biāo)明的測(cè)試數(shù)據(jù)：室外7℃，室內(nèi)20℃制熱工況下，室外機(jī)制熱量QR=340.5kW。與室內(nèi)機(jī)分析同樣方法，制熱能力負(fù)荷比340.5/300=1.14，也就是低溫工況降效14%以內(nèi)，可以達(dá)到設(shè)計(jì)效果，這個(gè)風(fēng)險(xiǎn)按照一般的經(jīng)驗(yàn)是不能接受的。

4.3 本工程特點(diǎn)及可行性結(jié)論

通過(guò)上面分析，對(duì)整棟建筑而言，采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)供熱，室內(nèi)機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)效果概率很大，室外機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)效果概率較小，總體上說(shuō)難以達(dá)到設(shè)計(jì)效果。但本工程特點(diǎn)是整棟建筑本冬季需采暖房間并非全部使用，使用率不超60%，在此條件下制熱能力負(fù)荷比340.5/（300×0.6）=1.89。也就是低溫工況降效89%以內(nèi)，可以達(dá)到設(shè)計(jì)效果，總體上多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)供熱達(dá)到設(shè)計(jì)效果成為大概率事件，具備可行性。

通過(guò)以上分析雖然得出了本工程條件采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)供熱可行的結(jié)論，但是由于此種供熱方式?jīng)]有系統(tǒng)的理論指導(dǎo)及成熟經(jīng)驗(yàn)，真正應(yīng)用于工程實(shí)際效果如何，必須經(jīng)過(guò)實(shí)際觀測(cè)得出數(shù)據(jù)，才能得出有應(yīng)用價(jià)值的結(jié)論，這也是本文的重點(diǎn)及目標(biāo)所在。

5 采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)供熱的實(shí)際方案

由于北京豐臺(tái)站客運(yùn)車場(chǎng)信號(hào)運(yùn)轉(zhuǎn)綜合樓先行建成投入使用，而作為本工程熱源的配套換熱站尚未建成，故本年度供暖季無(wú)法應(yīng)用配套熱源，設(shè)計(jì)的散熱器采暖系統(tǒng)不具備使用條件，需要解決過(guò)渡期采暖問(wèn)題。

經(jīng)前述分析本工程設(shè)計(jì)供冷用的多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具備供熱可行性，故將多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)入冬前全部安裝完成，作為冬季供熱設(shè)施。由于衛(wèi)生間無(wú)空調(diào)室內(nèi)機(jī)，故利用設(shè)備房間配備的電暖氣作為備用采暖設(shè)施。

6 供熱運(yùn)行效果

6.1 調(diào)研期間最不利氣象情況

中新網(wǎng)1月7日電綜合消息，2021年首個(gè)寒潮預(yù)警多地降溫達(dá)10℃，全國(guó)近九成國(guó)土都在“喊冷”！預(yù)計(jì)此次最低氣溫最低點(diǎn)主要在7～8日，今日(1月7日)6時(shí)，北京南郊觀象臺(tái)氣溫降至-19.5℃，迎來(lái)1966年以來(lái)最冷清晨。

北京最低氣溫達(dá)到-19.6℃，達(dá)到1952年之后的1月氣溫最低值，1966年之后的氣溫最低值。

由此報(bào)導(dǎo)可知，此次調(diào)研期間的氣象條件是具備代表性、考驗(yàn)性的。

6.2 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（表1）

6.3 運(yùn)行效果評(píng)價(jià)

以上觀測(cè)條件選取的是具有代表性的情況。一般氣象條件下，設(shè)有空調(diào)室內(nèi)機(jī)的房間，溫度均在設(shè)計(jì)溫度以上，充分滿足舒適性要求。未設(shè)置空調(diào)室內(nèi)機(jī)的部位，溫度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)溫度，但可以滿足工作人員正常生產(chǎn)需要。非常不利氣象條件下，設(shè)有空調(diào)室內(nèi)機(jī)的房間，如果設(shè)備能力全部投用，仍能充分滿足舒適性要求，如果只是部分能力投用，就會(huì)出現(xiàn)達(dá)不到舒適性要求的情況。未設(shè)置空調(diào)室內(nèi)機(jī)的部位，溫度會(huì)降到冰點(diǎn)以下，但沒(méi)有產(chǎn)生破壞性結(jié)果。

總體說(shuō)來(lái)，本年度供暖季生產(chǎn)辦公房間室溫能夠達(dá)到舒適性條件，作業(yè)人員沒(méi)有不良反應(yīng)，總體效果良好。未設(shè)置空調(diào)室內(nèi)機(jī)的部位，需要采取其它措施，才能達(dá)到舒適性條件。

7 采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)供熱的經(jīng)濟(jì)效益

7.1 常規(guī)解決方法費(fèi)用

過(guò)渡采暖常規(guī)解決方法是尋找就近熱源，敷設(shè)室外管路，接入信號(hào)樓室內(nèi)散熱器采暖系統(tǒng)。經(jīng)調(diào)查最近可接熱源點(diǎn)至信號(hào)樓需敷設(shè)管路300m（雙延米），管徑為DN150,經(jīng)濟(jì)的敷設(shè)方式為預(yù)制保溫管直埋敷設(shè)，綜合單價(jià)1000元/雙延米（保守?cái)?shù)值），故新建管路需投資：300×1000=300000元=30萬(wàn)元。

該信號(hào)樓還會(huì)發(fā)生熱源方收取的供暖費(fèi)。按單價(jià)45元/m2，供暖面積2000m2（保守?cái)?shù)值，收費(fèi)方認(rèn)可的面積會(huì)大于此數(shù)值），則供暖費(fèi)至少為：2000×45=90000元=9萬(wàn)元。

其他費(fèi)用忽略。

7.2 多聯(lián)機(jī)空調(diào)供熱費(fèi)用

多聯(lián)機(jī)空調(diào)供熱費(fèi)用主要為運(yùn)行電費(fèi)。多聯(lián)機(jī)室外機(jī)主要用電量為20kW,室內(nèi)機(jī)主要用電量為3kW，按每天24h運(yùn)行（保守估算，實(shí)際會(huì)有間歇），120天采暖期計(jì)算，共：23×24×120=66240kWh。電價(jià)按0.77元/kWh計(jì)算，則電費(fèi)為：66240×0.77=51005元=5.1萬(wàn)元。

7.3 多聯(lián)機(jī)供熱節(jié)約費(fèi)用

本工程本供暖季采用多聯(lián)機(jī)供熱節(jié)約費(fèi)用（保守估算）：30+9-5.1=33.9萬(wàn)元。

8 推廣價(jià)值與后續(xù)工作

與本工程具有相似情形時(shí)可參照實(shí)施，具有明顯經(jīng)濟(jì)效益，而且不會(huì)產(chǎn)生過(guò)渡施工對(duì)生產(chǎn)生活的干擾，也避免了對(duì)其他管線、設(shè)施的影響。

正式熱源引入后，信號(hào)樓仍按照設(shè)計(jì)采用散熱器采暖。同時(shí)經(jīng)過(guò)本年度應(yīng)用，多聯(lián)機(jī)可作為備用供熱設(shè)施，提高了供熱可靠性。或者以多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)作為主供熱系統(tǒng)，散熱器采暖系統(tǒng)作為補(bǔ)充，既可提高可靠性，又能提高經(jīng)濟(jì)性。由于散熱器采暖系統(tǒng)熱源為燃?xì)忮仩t，不可避免的要排放有害氣體，而空調(diào)系統(tǒng)使用電力，對(duì)于城市而言，環(huán)境效益占有優(yōu)勢(shì)。

9 結(jié)語(yǔ)

（1）按照北京常規(guī)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行多聯(lián)機(jī)供冷設(shè)計(jì)，系統(tǒng)同時(shí)具備的供熱能力（未設(shè)置室內(nèi)電輔熱功能）能夠滿足市區(qū)空調(diào)房間供熱需要，但需考慮適當(dāng)?shù)脑６葷M足低溫降效的影響。

（2）在整棟樓大部分房間開(kāi)啟空調(diào)供熱時(shí)，無(wú)供熱設(shè)施的樓梯（門窗關(guān)閉）、衛(wèi)生間的室溫大部分時(shí)間在冰點(diǎn)以上；室外為極端低溫時(shí)，氣溫會(huì)低于冰點(diǎn)，但短時(shí)間不會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)生間結(jié)冰。

（3）除室外氣溫外，空調(diào)房間供熱效果受云量、風(fēng)力影響明顯。

（4）目前市場(chǎng)上多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)是否帶電輔熱功能需要用戶或設(shè)計(jì)者自主選擇。本文案例中的多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)不帶電輔熱功能，如果選擇具備電輔熱功能的設(shè)備，供熱可靠性會(huì)更高。

（5）同一生產(chǎn)商不同系列產(chǎn)品低溫性能差異較大，應(yīng)用時(shí)需重點(diǎn)關(guān)注，訂貨時(shí)注明。

（6）由于目前房間空調(diào)器產(chǎn)品一般默認(rèn)帶電輔熱功能，在低溫性能接近本案例技術(shù)參數(shù)時(shí)，其應(yīng)用可以借鑒本案例結(jié)論。

10 需深化研究的問(wèn)題

（1）目前規(guī)范中對(duì)多聯(lián)機(jī)及房間空調(diào)器的低溫制熱性能要求不高，不同廠家、不同產(chǎn)品性能差異較大，給工程應(yīng)用及用戶選擇帶來(lái)難度，因此需要深入研究空調(diào)器低溫性能，促進(jìn)規(guī)范及早制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)空調(diào)器更廣泛的應(yīng)用，從而使供熱更加靈活。

（2）本文僅以工程應(yīng)用案例說(shuō)明北京市區(qū)采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)供熱的可行性及效果，需要進(jìn)一步深入系統(tǒng)的研究，以利推廣。

（3）從原理上說(shuō)空調(diào)供熱有利于安全、節(jié)能、環(huán)保，具體效果尚需論證。

（4）空調(diào)噪音及舒適性方面的弊端應(yīng)深入研究。

（5）建議供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范在多聯(lián)機(jī)及房間空調(diào)器供熱方面給出具體意見(jiàn)。