河南省某学院实验楼多联机空调系统设计

阮秀英 丁力行 吴俊伟

1核工业第五研究设计院

2仲恺农业技术学院机电工程学院

3上海同建强华建筑设计有限公司河南分公司

1 工程概况

本工程地理位置位于河南省郑州市（属于寒冷地区，夏季需供冷，冬季需采暖），为河南省某学院教学实验楼，地下1层至地上9层后期改造项目。其中一至五层为实验室区，五至九层为行政办公区，一层层高4.8m，二至七层层高4.2m，八、九层层高4.5m，建筑高度40.5m，二层至七层的建筑面积48684.81m2。建筑类别：二类高层公共建筑。

根据甲方要求本次暖通设计主要内容为一至五层实验楼区域夏季舒适性中央空调VRV系统设计[1]。

2 室内空调设计计算参数

2.1 室内空调设计参数

室内空调设计计算参数详见表1[2]。

表1 室内空调设计计算参数

2.2 室外设计参数

鉴于学校公共建筑的使用特点，即七、八月份学校放假，那么多联机空调系统应停机。若仍然采用传统的室外设计参数，则使室外焓值选取较实际情况下的焓值偏大，进而负荷计算结果偏大。下面就传统的室外设计参数进行的负荷计算结果与改进室外设计参数进行的负荷计算结果进行对比，以说明改进的实用性、科学性。

1）传统的室外设计参数

夏季空气调节室外计算干球温度34.9℃，夏季空气调节室外计算湿球温度34.9℃。通过焓湿图查其对应的焓值hw1为88.2kJ/kg。

2）室外空气计算温度简化方法[3]

夏季空气调节室外计算干球温度，可按式（1）确定：

式中：twg为夏季空气调节室外计算干球温度，℃；trp为累年最热月平均温度，℃；tmax为累年极端最高温度，℃。

夏季空气调节室外计算湿球温度，可按式（2）确定：

式中：tws为夏季空气调节室外计算湿球温度，℃；ts,r,p为与累年最热月平均温度和平均相对湿度相对应的湿球温度，℃，可在当地大气压力下的焓湿图上查得；ts,max为与累年极端最高温度和最热月平均相对湿度相对应的湿球温度，℃，可在当地大气压力下的焓湿图上查的。

基于学校七、八月份放假的特点，累年最热月平均温度trp可取典型气象（设计典型）年逐时参数报表逐时干球温度六月份的月平均干球温度，累年极端最高温度tmax可取典型气象（设计典型）年逐时参数报表逐时干球温度六月份的最大干球温度：trp=25.9℃，tmax=37.2℃，twg=29.71℃。

结合学校七、八月份放假的实际情况，与累年最热月平均温度25.9℃和最热月平均相对湿度64%相对应的湿球温度（℃），可在当地大气压力下的焓湿图上查得ts,r,p为20.8℃；与累年极端最高温度37.2℃和最热月平均相对湿度64%相对应的湿球温度（℃），可在当地大气压力下的焓湿图上查的ts,max为30.8℃。可得：tws=0.75ts,r,p+0.25ts,max=0.75×20.8+0.25×30.8=23.5℃。

根据夏季空气调节室外计算干球温度twg和夏季空气调节室外计算湿球温度tws可在当地大气压力下的焓湿图上查得对应的室外计算焓值hw2为71.3kJ/kg。

3）改进的室外设计参数

典型气象（设计典型）年逐时参数报表逐时干球温度去掉七、八月份后，取不保证50小时的干球温度为34℃，典型气象（设计典型）年逐时参数报表逐时湿球温度去掉七、八月份后，取不保证50小时的干球温度为24.7℃；通过焓湿图查其对应的焓值hw3为76.1kJ/kg。

3 不同室外设计参数计算的冷负荷

室内状态点N的设计温度26℃和相对湿度60%焓值 hN为 53.7kJ/kg。

本项目的设计仍然采用天正软件谐波逐时冷负荷计算出逐时最大冷负荷，在逐时最大冷负荷的基础上分别乘以以下修正系数：（hw3-hN）/（hw1-hN）=（76.1-53.7）/（88.2-53.7）=0.65；（hw2-hN）/（hw1-hN）=（71.3-53.7）/（88.2-53.7）=0.51，具体如表 2。

表2 不同室外设计参数的冷负荷计算表

通过比较修正后的两个冷负荷，可以得到以下结论：其一，表2中得出未经过修正的冷负荷比修正后的冷负荷大35%至49%，也即若忽视了学校在七、八月份放假这一实际情况，对室外计算气象参数不修正，负荷计算与实际不符合；其二，由于规范中未对此修正情况作出明确规定，只能依据现有的规范知识结合实际作出合理的推理，同时为了达到既节能又安全保证达到室内舒适度的目的，在设备选型时采用第一种修正得出的负荷选型。

另外，由表2可以看出，进风量都大于人员新风量，进风量可以满足人员的新风量。又因本项目是后期改造项目，为了降低对原有建筑的破坏，冷负荷计算时，按照排风量带走的冷负荷考虑。

4 设备选型

多联机中央空调系统，又称为变制冷剂流量（VariableRefrigerantVolume）的直接蒸发式空调系统，简称VRV系统。即控制冷媒流通量并通过冷媒的直接蒸发或直接凝缩来实现制冷或制热的空调系统。VRV系统由室外机、室内机和冷媒配管三部分组成。

4.1 室内外机的负荷比率

选择室内外机的负荷比率不同，应根据各厂家的多联机不同，所以在比率有所差异，建议选择室内机/室外机不大于1.1，本次选用了1.1的修正系数。

由于多联机系统各种品牌产品的性能和特点的差别，建筑设计单位一般并不进行冷媒管道布管设计，仅做到提出空调房间的夏季和冬季设计负荷，确定室内机和室外机的位置，确定冷凝水管的管径和布置，提出冷媒管道路由，并提示建设单位选定设备厂家，再请厂家配合进行冷媒管道布管的细部设计。

4.2 具体选型

一至五层各类实验室、机房、语音室等均采用多联机室内四面出风嵌入式室内机共296台；南侧和中间区域的多联机室外机置于三层挑檐上，共8台，北侧区域的多联机室外机置于室外草坪上，共2台；由于各类实验室、机房、语音室前期设计院设计了进风和排风系统，经校核能满足室内人员的新风量，又因是后期改造项目，为了降低原有建筑的破坏性，本次设计多联机中央空调的新风直接由原设计的进风和排风系统来满足，这部分冷量由室内机来承担。

4.3 冷凝水管道设计

在未特殊标注说明的情况下，冷凝水管管径按照表3选取[3]，接室内机的冷凝水支管管径按照室内机冷凝水管接口的管径确定，沿水流方向冷凝水管径按照图纸标注确定，未标注的按照表3根据冷负荷进行选取确定。

表3 冷凝水管径根据系统冷负荷选用

空调冷凝水管道用UPVC管材，采用铂铝橡胶复合保温板，厚度9mm，管道在吊顶内敷设，冷凝水管的坡度沿排水方向，并保证不小于0.003的坡度，以免形成气囊，排水不畅。

5 结论

在实施河南省某学院实验楼多联机设计的过程中，鉴于该学院实验室的特点，室外计算干（湿）球温度的选取在规范中未明确规定，为了使此次设计负荷与实际负荷更加相符，本设计采用了去掉七、八月份后的简化算法得出的室外计算干（湿）球温度。此外，本项目属于后期改造项目，为了降低对原有建筑的破坏，人员新风就直接利用风井引进的室内进风，经过校核室内进风以满足人员新风的要求。

[1]郝盛.多联机运行协调机理及其控制模式的工程应用[J].洁净与空调技术,2012,2(6):82-83

[2]全国民用建筑工程设计技术措施[M].北京:中国建筑工业出版社,2009

[3]民用建筑供暖通风与空气调节设计规范(GB50736-2012)[S].北京:中国建筑工业出版社,2012

[4]多联机空调系统工程技术规程(JGJ174-2010)[S].北京:中国建筑工业出版社,2010

[5]杨阳,强天伟.西北地区某办公楼中央空调设计[J].制冷,2012,31(2):52-56