多联机空调系统的设计

何兴

（福州市城乡规划设计院有限公司，福州 350007）

1 多联机空调系统的特点

相对于其他中央空调系统，多联机系统具有如下特点：

1）室外机组可以放置于屋面、地坪上，无须设置机房，可节省机房建筑投资。

2）整体性能高，在合理使用条件下，其季节运行性能系数较高。

3）制冷剂管径小，占用空间小，节约楼层空间高度。

4）室内机可独立控制、布置灵活、运行费用低、可靠性高、外形美观。

2 工程概况

本工程位于福建省福州市，为社区卫生服务中心，总建筑面积约5 100 m2，共5层，其中地上建筑5层，无地下室。建筑内设有候诊大厅、门诊室、输液室、检验室、心电图室、休息室、办公室、健康信息管理室、会议室等。

考虑到办公场所需要经常加班，不同使用功能房间其空调使用时间不一致，并根据建筑功能、平面布置和甲方使用要求，综合技术、经济、管理等因素，本工程空调系统采用变制冷剂流量多联式空调系统，根据就近原则，将多联式空调室外机组设于每层设备平台。本文主要以第3层为分析对象，进行冷负荷计算，室内外机选型。

3 多联机空调系统设计流程

多联机系统设计不仅涉及多联机室内外机组的设计问题，还要考虑如何匹配多联机室内外机组。

其系统设计流程大致如下：（1）根据设计条件计算房间的冷负荷；（2）确定室内机形式和容量；（3）根据室内机容量综合选择相应的室外机；（4）设计室内机和室外机之间的连接管道，并重新修正前面流程计算得到的室内机和室外机容量；（5）设计冷凝水管等设施。

4 多联机空调系统设计

4.1 负荷计算

根据GB 50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》，在方案初步设计阶段时，可以使用冷负荷指标估算负荷，在施工图设计阶段，应计算空调区的夏季逐时冷负荷；根据GB 50189—2015《公共建筑节能设计标准》条文4.1.1，甲类公共建筑在施工图设计阶段必须进行逐项逐时的冷负荷计算。具体可参考如下步骤：（1）明确空调区空调室外空气计算参数及空调室内设计温度；（2）明确空调区各部位围护结构的热工参数及面积；（3）明确空调区窗户的遮阳措施情况；（4）明确空调区人员、新风量、设备、照明等数值；（5）明确渗透空气量；（6）采用专用的暖通负荷计算软件计算负荷。

计算冷负荷时，需计算各个空调区域的冷负荷以及每套空调系统（一套多联机室外机）的冷负荷。空调区夏季冷负荷，应按空调区各项逐时冷负荷的综合最大值确定，而空调系统（末端设备无自动控制装置）的夏季冷负荷应采用空调系统所服务各空调区域冷负荷的累计值确定[1]。

采用专用的暖通负荷计算软件计算得知，3层各个空调使用房间的室内冷负荷及新风量见表1。

4.2 室内机选型及布置

室内机的形式可根据空调房间的建筑构造和使用要求等，在保证良好的室内气流分布的情况下确定。根据空调房间的室内冷负荷选择相应的室内机，室内机的容量先参照其额定容量。室内机的额定容量是标准工况下测得的，随着连接率及温度等设计条件的不同，室内机的实际容量和额定容量也会不同。本工程3层部分空调房间室内冷负荷、新风冷负荷及新风量见表1。

4.3 室外机布置及选型

多联机室外机的布置条件是影响系统运行效果的重要因素，在布置室外机时，需遵守如下原则：（1）预留足够的安装、维护及保养的空间；（2）有良好的散热条件；（3）尽量减少系统的冷媒管的配管长度；（4）避免其噪声、气流等对周边环境的影响；（5）不应布置在含有腐蚀性、油雾等有害气体的排风口的附近。

当多联机系统的设计工况与额定工况不同时，系统的室外机实际制冷量需要根据设计工况下的温度、连接率以及制冷剂配管长度、室内机高差等因素进行修正。确定多联机室外机组的制冷量，可按如下步骤进行：（1）依据空调房间室内冷负荷，初步选定满足空调房间冷负荷要求的室内机；（2）依据同一多联机系统室内机的额定制冷量总和，选择相适应的室外机；（3）用设计工况下的室内外温度、室内外机连接率、冷媒管长和高差等对室外机的制冷量进行修正；（4）用修正后的室外机制冷量，对室内机实际制冷量进行校核计算；（5）依据校核后的室内机制冷量确定室外机组的容量[2]。

按照上述步骤对3层室外机进行选型：3层部分空调房间室内机初选型见表1。3层室内机夏季制冷总冷量为81.86 kW，由此可预选额定工况下制冷量为83 kW（RQ30AB）的机组。

表1 3层每个空调使用房间室内冷负荷、新风冷负荷及新风量

对室外机的制冷量进行设计工况下的室内外温度、室内外机连接率、冷媒管长和高差等修正。

1）根据设计工况下的室内外温度及连接率进行修正；本工程3层室内机与室外机连接率为1.06，在室内机回风的干、湿球温度为27℃、21℃，室外机进风干球温度为35.9℃工况下，RQ30AB机组制冷量为86.79 kW。

2）根据冷媒配管长度及室内、外机高差进行修正；3层空调系统配管等效长度为40 m，室内外机高差为3 m。查某多联机品牌技术手册可知，3层机组修正系数约为0.94。室外机实际制冷量=106%连接率时的制冷量×配管修正系数。故室外机实际制冷量Q=0.94×86.79 kW=81.58 kW，满足3层室内机夏季制冷总冷量的需求。

3）室内机实际制冷能力校核：多联机系统中每个室内机的实际制冷量=（室外机实际制冷量×室内机的额定制冷量）/室内机的总额定制冷量。会议室、办公室1、监控室、检验室、办公室4的室内机实际制冷量小于各自房间的室内冷负荷，故需要重新调整室内机的配置，以达到负荷要求。通过放大室内机的制冷量，重复上述的计算过程，校核系统的实际制冷量是否满足负荷要求。调整后的室内机均满足各个空调房间的房间冷负荷要求，且室外机的实际容量能满足要求。

4.4 制冷剂管道设计

多联机系统制冷剂管道的合理性将会影响多联机系统性能的发挥。故在进行制冷剂配管设计时，应考虑如下3个方面：

1）系统的管道设计应满足以下3个要求：室外机组和最远端室内机之间的连接管的长度不超过最大允许长度；室内机组和室外机组之间高差不超过最大允许高度差；室内机组和室内机组之间的高度不超过最大允许高度差。

2）多联机系统的连接管径应满足以下4个要求：室外机至第一个分歧管的管径与室外机接口尺寸一致；分歧管之间的管径由其后所连接的室内机的总容量决定；分歧管与室内机之间的管径与室内机的配管一致；在冷媒管管长超过相关规定要求时，按所选用产品相关规定调整管径。

3）合理布置制冷剂管的走向，优化管路走向，尽可能减少管长，降低损耗。

本工程每层的室外机设备平台设置在中间位置，使冷媒配管的长度分配比较适当，且第一分歧管在中间分歧，提高了制冷剂管路的灵活性。

4.5 新风设计

在一般的舒适性空调系统中，新风系统的设计主要是满足人员的卫生要求和舒适性要求。目前，多联机空调系统的新风供应方式有以下几种：

1）在空调房间设置排气扇，靠负压由门窗渗入新风。这种方法虽然简单，但不能合理保证新风的质量。室内负压方式的卫生条件差，未经处理的室外新风会增大室内空调负荷。另外，由于夏季新风的含湿量较高，会增加室内机承担的湿负荷。此种新风供应方式不合理。

2）采用热回收式新风换气机，其原理是：当室内空调回风和室外新风流经热交换器时，因空调回风与室外新风存在温度差及水蒸气分压力差而产生热传质，引起热交换。

使用全热回收式换气机应注意以下几点：（1）在严寒地区采用时，应核算热回收装置的排风侧是否会出现结霜，如果会出现结霜或结露时，需采取对新风进行预热等保温防冻措施；（2）当新风系统采用全热回收式新风换气机时，根据全热回收式新风换气机的全热回收效率、设计工况下室外空气比焓、设计工况下室内空气比焓计算出室外新风经热交换后进入室内的新风比焓，然后根据每个空调区的新风量计算出每个空调区的新风负荷，由每个空调区的室内冷负荷及新风负荷选择室内机的型号；（3）在夏季室外相对湿度较高、供冷时间较长地区使用全热回收式新风换气机时，需考虑因新风换气机空气过滤器及换热芯堵塞阻力过大，使新风、排风量减少，甚至造成风机被烧毁的后果。

3）采用多联机全新风处理机组，由室内外机组成。室内外机采用冷媒管连接。多联机全新风处理机组在实现出色的制冷（制热）的同时，使送入室内的新风温度接近室内温度。在采用多联机空调全新风机组时，新风室内机能否直接与普通室内机连接在一个套室外机上，需根据各个厂商的技术要求来决定。

5 结语

多联机空调系统相对于传统的中央空调系统具有设计安装灵活、多元化室内机形式、占用空间小、运行费用低、人性化的系统控制以及设备投资越来越低的特点，越来越被社会所接受。在多联机项目的设计过程中，要根据建筑的使用特性划分合理的分区、选择合适的室内外机组、优化管路系统，同时选择合适的新风供应方式，使多联机空调系统的特点得到充分发挥，保证空调房间的舒适性。