浅析多联机空调系统的设计要点

高锡红

[摘要]：联机空调系统相关技术随着经济的发展得到了快速进步。近几年来能源资源日趋紧张，节能环保成为各种技术发展的推动力。占建筑能耗50%的中央空调更是发展迅猛，尤其在应用最广泛、使用最灵活的多联机领域，更成为中央空调厂家必争的核心技术高地。因为它与中央空调系统相比具有诸多优势，例如，运行费用低可以节约能源，节省建筑空间，控制系统比较先进，高效节能，运行管理方便，温度控制灵活，维修简单等，特别在办公楼、宾馆及高档住宅发挥着其极大的优势，所以它越来越受到业内认可得到广泛应用.首先对多联机空调系统发展过程和相关技术特点做了简单的介绍，进一步对多联机空调系统的工作原理及多联机空调系统的变频、能量控制（节能）和数码涡旋技术做了综合概述（后边没有任何数码涡旋的介绍，而且数码涡旋现在已经是基本淘汰的技术）。并从系统的位置布置、室内机型的选择、新风系统的设计、室外机的分层布置及控制系统的设计等方面对多联机空调系统的进一步创新设计进行探讨。为多联机系统的设计和应用提供相关参考作用。

[关键词]：多联机；空调系统；设计；设计要点

引言

多联机空调系统是一种变制冷剂流量的系统，在使用上具有方便灵活、舒适节能的性能，符合现代空调系统人性化设计的理念。多联机系统在上世纪90年代初引入中国，相关技术得到了高速发展。变频技术的发展、数码涡旋技术的逐步应用、多元化室内机的选择形式、逐步智能化的控制系统使多联机技术逐步完善，在医院、办公楼等大型建筑中得到广泛的应用。多联机空调系统是一种新型的空调。它集中了变频节能技术、智能控制技术于一身，相对于传统的空调，多联机空调系统能够实现能量的可调性，将系统运行费用降到最低。本系统不需再对传统空调系统中的集中机房、冷却塔以及水输配系统等装置进行设置，节省了空调系统占用的建筑空间，能够满足不同样式的建筑对空调系统的要求。

1多联机空调系统的设置及其工作原理

多联机空调系统通常采用一台或多台室外机利用配管来实现与多台室内机连接作用，室内和室外两侧机通常是分别使用风冷换热和直接蒸发的换热方式，多联机空调系统可以同时为多个区域提供热机处理以后的空气。多联机空调系统的简单组成部分如图1所示（图在哪里？），系统利用一台室外机通过冷媒管实现了与多台室内机的连接。多联机空调系统在结构上与现在的分体式空调类似，多联机空调系统和市场上的蒸气压缩式制冷系统的工作原理相同，两种系统都是由压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器和一些其他阀组件以及用于连接的冷媒管共同组成的环状管网系统。多联机空调系统通常气管、液管和凝结水管各有一根，制冷剂在系统的管道中以气体和液体两种变化来流动。控制系统对室内舒适性参数、室外环境参数和系统运行状态参数进行采集，通过变频等方式来对压缩机输气量进行调节，进而实现对空调系统的风扇、电子膨胀阀等可控部件的合理控制，对室内舒适的环境加以保证，使空调系统工作在最佳的工作状况。多联机系统依据管路的不同形式可将分流方式分为端管分流方式、直管线形分流式和组合分流式三种。端管分流是将利用制冷剂的管道来对室内机和室外机的连接；直管线形是在纵深较长的房间中用制冷剂发管道连接室内和室外机；组合分流式用于较复杂的空间区域中。

2多联机空调系统设计要点

2.1周边环境应满足室外机的要求

室外机尽量布置在有遮阳的地方，确保室外机通风良好，避免阳光或高温热源直接辐射；避免冬季产生的凝结水结冰后脱落伤人（冬季室外机不会产生凝结水）；避免周围环境中的灰尘或其他污染物堵塞室外机的换热器；不得将室外机安装在油雾、盐分或腐蚀性气体（如硫离子）含量很高的地方；不得将室外机安装在电磁波能够直接辐射到电器盒与变频器的地方。多联机系统室外机放置位置，特别是在高层建筑中室外机放置位置出现的问题最多。额定工况时，7.35kw（10匹）室外机的空气流量大约为10000耐/h，室外机的排风余压一般较小，对于固定机型，余压无法改变。室外机位置放置不当，往往会造成室外机通风量不足，出现进、排风短路或两者并存，造成室外机〔刀尸值大幅降低，甚至系统无法正常工作。同时，室外机的位置应满足安装、检修的空间需要。

2.2空调系统的空间布置

对空调系统的布置首先要对空调系统进行划分，一般会将室内设计参数及室内热湿比相近的房间划分到一起，这样的划分方式易于控制。房间朝向和位置相近的一般会划分到一起，这样能方便风道的布置和安装。但划分过细的话会提高系统的造价费用，针对一些室内参数不太相近的情况，一般会采用分区的办法将其划分到一起，减少费用，提高系统效率。

2.3节能设计

现代建筑中空调系统的能耗在整个建筑能耗中所占的比例较大，据统计现代一般办公楼空调的能源消耗比例占整体能耗的47.2%，其中热源所占比例为0%，而27.2%是用于热搬送，如水泵等的能耗。为提高空调系统节能性，解决空调能耗的问题，需要从空调能耗的源头着手：（1）减少热源机用能耗，如采用节能的直接膨胀式系统与充分利用变频技术的节能性；（2）减少热搬送用能耗，主要为采用热搬送动量为零的直接膨胀式系统和采用高效的熱搬送介质。同时空调设计时还应充分考虑建筑维护结构节能问题。选择适当的建筑结构保温形式和合适的窗墙比，建筑的冷、热负荷将大大减少，从而空调装机容量也相应减少降低，减少了空调的初投资和运行费用。

2.4室内机的布置

室内机型号的选择及室内与室外机容量的匹配对室内机型的具体型号的选择主要是以房间内对负荷的计算为主要参照量，对室内机选择的时候还要综合考虑温度和连接率等限制因素带来的影响。室内机及室外机标注的额定制冷量是指在标准的工程状况条件下对制冷量进行实际的测量得到的数据。因此，在产品样本提供的相关技术参数和实际工程中所需要的条件不一致的时候，应该对其进行修改。空调系统中室内机同时使用的所占比率和各个室内机在负荷达到峰值的时候的时间占比共同决定了室内机容量的配比，主要是能保证多联机系统的正常运行。在室外机能够提供的容量综合小于室内机所需的容量总和时，其容量值会在一定范围内降低，在室内机处于低负荷状态并且其的数量较多的情况下，室内机中会存下一定的润滑油，导致系统的效率降低，在系统的连接率比较高的时候需要注意这方面的影响。

2.5室外机布置

VRV室外机是提供冷热源的重要部件。为能够达到良好的制冷与制热效果、营造舒适的空调环境，布置室外机时需主要注意以下几点。

2.5.1预留足够的安装、维修和保养空间为保证室外机能够进行正常的安装与维修保养，在设置室外机摆放时，需要预留一定的安装、维修空间。通常情况下室外机机前侧留500mm，机后侧留300mm，机侧预留10mm以上的空间，以便安装维修人员进行零部件的维修与更换。

2.5.2保证良好的散热空间

由于室外机在夏季制冷运行时吹出较高温度的空气，冬季制热时吹出较低温度的空气。当室外机位置不妥时，室外机排出的气体直接又被室外机的回风口吸回，将导致气流短路现象的发生，降低机器制冷/制热能力，增加耗电量。且机器一旦超过其温度运转范围，其会自我保护而停止。室外机设置方式主要包括集中与分散摆放，但在实际应用中可以单独或结合使用。

（1）集中摆放

室外机集中布置在屋顶或地面上。多台室外机集中布置在屋顶时，其优点为屋顶较空旷，排风顺畅，热空气很快的散发到高空去。但同时需注意室外机的安装尺寸防止室外机排出的气流被自身或周边的设备回吸。室外机屋顶布置，其围墙高度不得高于室外机的高度，如高于可采取以下措施来改善散热效果：1）增大室外机与围墙的间距，可以增加室外机的回风空间，从而增加新鲜空气的补给量。2）在墙体上开一定进风面积的百叶，同样可以补充新鲜空气，利于室外机散热，降低回风温度。3）适当提高室外机的基础，增大室外机的回风空间。4）安装吹出风管，在室外机的出风口上加装直风管，增加室外机出风口与回风口的距离，有效地减少室外机排出热气流被回风口吸入的几率。

（2）分层摆放

为适用高层及超高层建筑的情况，分层摆放相对于屋顶/地面集中摆放的方式更有优势，其减少了系统的冷媒配管的长度，有效地降低初投资及设备容量，更加节能、便利。在高层及超高层建筑中分层摆放的情况较为复杂，每个建筑层面均可能设置有多台室外机，容易造成气流短路现象。故设计应用中从以下几方面考虑：1）可分层设置的楼层数。建筑楼层的高度、每层机房内室外机的匹数、与相邻建筑物距离等因素都会影响到室外机分层摆放的楼层数2）合适的机房位置。分层摆放时，机房无论设置在建筑物的中部、拐角及内凹槽处对室外机的散热效果也不尽相同，机房通风效果不好，室外机的工作效率会大大降低，甚至引起停机，可能会导致压缩机的损害。因此良好的通风保证机房的散热效果尤为重要。为保证建筑物外里面的美观性，通常会在外立面设置装饰性遮挡物。目前装饰性遮挡物大致包括百叶、栏杆与孔板等。其中孔板由于其不仅局部阻力系数大，而且受自身结构条件的限制，有效通风面积小，会影响空调的正常排风，极易造成气流短路现象，因此其在空调机房内一般使用较少；栏杆的通风效果最好，但其遮挡、美观性略差。目前百叶的使用较为广泛，设置百叶时需根据实际情况确定百叶的形式及各项参数，因其参数直接关系到机器的出风状况以及气流短路的问题。百叶风口的进风面积一般要求百叶开孔率大于80%，水平倾角角度小于20°，且安装时风管边緣紧贴百叶根部，确保无缝隙。由于室外机出口排气速度为6.5m/s～12.0m/s，为了防止排出的热空气被回收，所以必须保证一定的排风、吸风速度[5]。当排风与吸风在同侧时：ν排风=6～9m/s，ν吸风≤1.6m/s。当排风与吸风在异侧时：ν排风≥4m/s，ν吸风≤2.5m/s。同时为保证能通畅的排风与吸风，仍需要校核室外机的机外静压能否克服各种阻力损失。

2.6注意室内机噪声处理

室内机噪声过大是目前工程中较普遍的问题。应注意厂家给出的噪声值的测试条件，对于四面出风嵌人机、两面出风嵌人机、壁挂机、落地明装室内机、落地暗装室内机，样本给定噪声值与实际应用值基本相符。但对于风管机应特别注意，国内样本给出的风管机的噪声值均按国标《风管送风式空调（热泵）机组》（GB/T18836一2002）测得，该标准规定：为避免送风的影响，在风管机的前、后各接人一个Zm长（是多长？？）的阻尼风道，测定位置在机体正下方1.4m处。实际工程中房间内噪声是在房间中心距地面1.2一1.sm处测得，在布置室内机时，往往风管长度、形状及风口的位置与测试条件相差较大，测点位置与国标相差甚远，噪声值往往高于样本给定值，造成室内噪声超标，特别是回风口的噪声往往大于送风口噪声。对于大型号室内风管机，其噪声较大，应加强消声处理。无论机型大小，室内机的布置都应经过计算、校核来确保其消声处理能满足室内噪声的需要。

2.7新风设计

空调系统中，新风量对室内空气品质的影响很大。设计人员在进行多联机系统设计时，一定要解决好新风供给问题，不要出现有新风量控制指标而没有新风供给措施的情况。现阶段多联机空调系统已经采用的和可以采用的多联机系统新风供应方式主要有以下几种：

2.7.1无组织新风

对于不设有组织新风系统，仅靠门窗缝隙渗透，甚至开窗引入新风的做法，不是严格意义上的新风供应方式，但由于实际工程采用这种做法较多，有必要予以分析。由于建筑物的风压、热压作用，不同朝向、不同楼层的房间其渗入室内的空气量是不同的，有些房间甚至打开外窗都不能有效引进新风。所引入的新风无论是其品质（主要是洁净度）还是针对每人所必须的新风量都无法保证，直接从室外引入未经处理的新风，增大了室内空调负荷，对于一般按夏季负荷选择的室内机型号，冬季严寒季节可能造成供暖量不足。另外，夏季新风的含湿量较高，室内机除湿量增大，室内相对湿度无法保证。

2.7.2采用专用新风处理装置

有些多联机厂商提供了一种专门用来处理新风的室内机，它仍然采用冷媒直接膨胀式制冷（制热），具有一定的机外余压（200Pa左右），可以根据室外空气温度或室内外温差，通过设在冷媒供液管路上的电子膨胀阀自动控制供液量，通过变频控制使新风处理到设定的送风参数。在新风处理中需注意，不能将专用新风室内机与普通室内机连接在一个系统中，也不能将普通室内机作为新风机组使用。普通室内机处理室内空气，而新风室内机处理室外空气，二者处理的空气状态相差甚远，对设备的要求也不一样。夏季由于新风温度高，冷媒盘管内膨胀压力也高，压缩机功率消耗大，如果把新风室内机与普通室内机共同连接到一台室外机，压缩机有可能因超载而烧毁。

2.7.3室内机自吸新风方式

通过选用室内机专用换新风组件，将新风引入机组，采用室内机自吸的方式送入室内。新风一般直接取自室外，不经过温湿度处理（有时经过简单的过滤），新风负荷由室内机承担，室内机除湿负荷增大，在高湿度地区室内湿度较难控制，影响空调效果。此种新风供应方式仅限于天花板卡式嵌入型、天花板嵌入风管内藏型的室内机。

2.7.4采用新风换气机

新风换气机是一种自带新、排风机的空气热回收装置，按空气热交换器的种类可分为板式、转轮式、热管式等几种，按回收热量的性质分为显热回收器与全热回收器。在采用多联机系统的场合中，大都采用了板式热交换器，在供给新风的同时置换出等量的室内污浊空气，同时回收排风中能量，为新风预冷或预热，大大降低新风负荷，非常节能，但需要注意新风口和排风口的布置一定要合理，尽量防止新风和排风交叉污染的问题。

2.8其他设计要点

2.8.1合理分区

整个空调系统由多个多联机系统组成，房间进深较大时，考虑到内区供冷时间长，过渡季节外区需要供热、内区需要供冷的特点，系统可按内、外区分别设置，这也充分利用了多联机系统使用灵活的特点。另外，经常使用房间和不经常使用房间最好分别设置系统。

2.8.2冷剂管路系统宜小不宜大

由于制冷剂在管内流速较高、制冷剂流量很小，若系统过大，管路过长，使分配至每个室内机的流量即使通过调节功能很强的电子膨胀阀调节也难以达到设计要求，而且系统越大，制冷剂的分配偏差越大，从而使部分房间偏离室内设计温度。另一方面，系统过大，管路过长，加充润滑油的量增加，润滑油的浓度增加，传热下降，其系统的EER（或COP）下降较多，系统效率随容量的增加而降低。

2.8.3室内机数量宜少不宜多

室内机数量较多时，使每个室内机的流量分配完全符合设计要求的可靠性降低，且室内机越多，制冷剂的分配偏差越大，其结果是直接导致部分房间偏离室内设计温度较大。另一方面，室内机数量过多，在低负荷的情况下，部分润滑油会滞留在室内机内，系统需要经常高频回油运转，系统效率随之降低。

结语

在适当的建筑领域，多联机空调系统在我国发展速度非常快，其充满活力自由灵活安装方便，给空调系统设计带来极大的便利，有很好的市场前途。但多联机发展仍面临着很多问题亟待解决，需要设计者精心的设计与优化改进，辅以规范的施工、科学的监理及完善的管理，使多联机空调系统充分发挥其集一拖多技术、智能控制技术、多重健康技术、节能技术和网络控制技术等多种高新技术于一身的优势，让多联机空调系统更加人性化，以人为本，让用户更舒适。

[參考文献]：

[1]马铭野，张睿，律宝莹，等.多联机空调系统施工若干注意事项[J].山西建筑，2013，（33）：114-115.

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[4]刘益才，秦岚.商用空调多联机系统关键技术发展研究[J].建筑热能与通风，2004，23（4）：27-29.