多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中若干問題探討

史 敏

（中石化上海工程有限公司，上海 200120）

1 前言

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)（Muti-connected split air conditioning system）─ 一臺(tái)（組）空氣（水）源制冷或熱泵機(jī)組配置多臺(tái)室內(nèi)機(jī)，通過改變制冷劑流量適應(yīng)各房間負(fù)荷變化的直接膨脹式空調(diào)系統(tǒng)，又稱制冷劑容量可調(diào)（Variable Refrigerant Volume）直接膨脹式空調(diào)系統(tǒng)，簡稱多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)（即VRV系統(tǒng)），自90年代初引入我國，因其安裝方便、使用靈活、節(jié)能、舒適、不需集中機(jī)房等特點(diǎn)，在我國得到廣泛的應(yīng)用。發(fā)展至今，在醫(yī)藥、石化等行業(yè)的辦公、綜合樓、試驗(yàn)樓等有一般舒適空調(diào)要求的區(qū)域也得到越益廣泛的應(yīng)用。已成為空調(diào)專業(yè)工程師在工程設(shè)計(jì)中的一種重要選擇形式。

2 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的原理和特點(diǎn)[1]

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)是在電力空調(diào)系統(tǒng)中，通過控制壓縮機(jī)的制冷劑循環(huán)量和進(jìn)入室內(nèi)換熱器的制冷劑流量，適時(shí)地滿足室內(nèi)冷熱負(fù)荷要求的高效率冷劑空調(diào)系統(tǒng)。其工作原理是：由控制系統(tǒng)采集室內(nèi)舒適性參數(shù)、室外環(huán)境參數(shù)和表征制冷系統(tǒng)運(yùn)行狀況的狀態(tài)參數(shù)，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化準(zhǔn)則和人體舒適性準(zhǔn)則，通過變頻等手段調(diào)節(jié)壓縮機(jī)輸氣量，并控制空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)扇、電子膨脹閥等一切可控部件，保證室內(nèi)環(huán)境的舒適性，并使空調(diào)系統(tǒng)穩(wěn)定工作在最佳工作狀態(tài)。

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具有明顯的節(jié)能、舒適效果，該系統(tǒng)依據(jù)室內(nèi)負(fù)荷，在不同轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)行，減少了因壓縮機(jī)頻繁啟停造成的能量損失；采用壓縮機(jī)低頻啟動(dòng)，降低了啟動(dòng)電流，電氣設(shè)備將大大節(jié)能，同時(shí)，避免了對(duì)其它用電設(shè)備和電網(wǎng)的沖擊；具有能調(diào)節(jié)容量的特性，改善了室內(nèi)的舒適性。多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)安裝方便、布置靈活多變、占建筑空間小、使用方便、可靠性高、運(yùn)行費(fèi)用低、不需機(jī)房、無須要水系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)。

3 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)在工程設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

3.1 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的選擇

由于多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的制冷劑直接進(jìn)入空調(diào)區(qū)，當(dāng)用于有振動(dòng)、油污蒸氣、產(chǎn)生電磁波或高頻波設(shè)備的場(chǎng)所時(shí)，易引起制冷劑泄漏、設(shè)備損壞、控制器失靈等事故，故這些場(chǎng)所不宜采用該系統(tǒng)。

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)形式的選擇，需要根據(jù)建筑物的負(fù)荷特征、所在氣侯區(qū)等多方面因素綜合考慮：當(dāng)僅用于建筑物供冷時(shí)，可選用單冷型；當(dāng)建筑物按季節(jié)變化需要供冷、供熱時(shí)，可選用熱泵型；當(dāng)同一多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)中需要同時(shí)供冷、供熱時(shí)，可選用熱回收型。

熱回收型多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)是高效節(jié)能型系統(tǒng)，它通過高壓氣體管將高溫高壓蒸氣引入用于供熱的室內(nèi)機(jī)，制冷劑蒸氣在室內(nèi)機(jī)內(nèi)放熱冷凝，流入高壓液體管；制冷劑自高壓液體管進(jìn)入用于制冷的室內(nèi)機(jī)中，蒸發(fā)吸熱，通過低壓氣體管返回壓縮機(jī)。室外熱交換器視室內(nèi)機(jī)運(yùn)行模式起著冷凝器或蒸發(fā)器的作用，其功能取決于各室內(nèi)機(jī)的工作模式和負(fù)荷大小。

多聯(lián)機(jī)空調(diào)（熱泵）機(jī)組的制冷綜合性能系數(shù)IPLV(C)不應(yīng)低于下表的規(guī)定。

表 多聯(lián)機(jī)空調(diào)（熱泵）機(jī)組制冷綜合性能系數(shù)IPLV(C)

由于近年來多聯(lián)機(jī)技術(shù)發(fā)展很快，根據(jù)目前市場(chǎng)產(chǎn)品情況，無論是國外品牌或國內(nèi)品牌，絕大多數(shù)廠家的產(chǎn)品都能達(dá)到表中規(guī)定的技術(shù)要求。

3.2 多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的劃分

多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的劃分在多聯(lián)機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)分析考慮，首先，多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的部分負(fù)荷特性主要取決于室內(nèi)外溫度、機(jī)組負(fù)荷率及室內(nèi)機(jī)運(yùn)行情況等。當(dāng)室內(nèi)機(jī)組的負(fù)荷變化率較為一致時(shí)，系統(tǒng)在50%～80% 負(fù)荷率范圍內(nèi)具有較高的制冷性能系數(shù)。因此，從節(jié)能角度考慮，推薦將負(fù)荷特性相差較大的空調(diào)區(qū)劃為不同系統(tǒng)。其次，目前市場(chǎng)上各品牌的多聯(lián)機(jī)，其單臺(tái)室外機(jī)的最大制冷容量分別為48匹和64匹，在確定設(shè)計(jì)品牌后根據(jù)其產(chǎn)品樣本技術(shù)資料確定每個(gè)系統(tǒng)的容量大小，如系統(tǒng)容量超過該品牌的最大室外機(jī)容量，可將系統(tǒng)劃分為2或者多個(gè)多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。再次，由于在系統(tǒng)室內(nèi)機(jī)冷媒管配管過程中，第一個(gè)分支至最后一臺(tái)室內(nèi)機(jī)的距離不宜超過40 m[2]，否則會(huì)導(dǎo)致末端的室內(nèi)機(jī)冷媒量不足而引起制冷或制熱能力下降的問題，因此，在某些距離較長建筑的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，盡管在室外機(jī)容量上能滿足要求，但是還應(yīng)根據(jù)室內(nèi)機(jī)配管的布置，綜合配管分支距離限制的條件，適當(dāng)布置管道井并多劃分幾個(gè)空調(diào)系統(tǒng)，見如下示意圖。

3.3 新風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

空調(diào)系統(tǒng)中，新風(fēng)量是一個(gè)很重要的技術(shù)參數(shù)，是達(dá)到室內(nèi)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的保證。

相對(duì)于傳統(tǒng)的中央空調(diào)系統(tǒng)，多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)更接近單元式空調(diào)器或房間空調(diào)器，新風(fēng)處理與常規(guī)中央空調(diào)系統(tǒng)不同。設(shè)計(jì)中如果對(duì)新風(fēng)供應(yīng)注意不夠，會(huì)使室內(nèi)空氣品質(zhì)（空氣新鮮度、潔凈度、相對(duì)濕度等）無法保證，造成惡劣的衛(wèi)生條件，多聯(lián)機(jī)也就只能是單純供冷、供暖的設(shè)備，也會(huì)影響到多聯(lián)機(jī)的進(jìn)一步推廣應(yīng)用。因此，研究多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的新風(fēng)供給方式具有重要的意義。

實(shí)踐中已經(jīng)采用的和可以采用的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)新風(fēng)供應(yīng)方式有以下幾種。

3.3.1 無組織新風(fēng)

對(duì)于不設(shè)有組織新風(fēng)系統(tǒng)，僅靠門窗縫隙滲透，甚至開窗引入新風(fēng)的做法，不是嚴(yán)格意義上的新風(fēng)供應(yīng)方式，但由于實(shí)際工程采用這種做法較多，有必要予以分析。由于建筑物的風(fēng)壓、熱壓作用，不同朝向、不同樓層的房間其滲入室內(nèi)的空氣量是不同的，有些房間甚至打開外窗都不能有效引進(jìn)新風(fēng)。所引入的新風(fēng)無論是其品質(zhì)（主要是潔凈度）還是針對(duì)每人所必須的新風(fēng)量都無法保證，直接從室外引入未經(jīng)處理的新風(fēng)，增大了室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷，對(duì)于一般按夏季負(fù)荷選擇的室內(nèi)機(jī)型號(hào)，冬季嚴(yán)寒季節(jié)可能造成供暖量不足。另外，夏季新風(fēng)的含濕量較高，室內(nèi)機(jī)除濕量增大，室內(nèi)相對(duì)濕度無法保證?？傊?，靠縫隙滲透引入新風(fēng)的做法無法保證空調(diào)房間的空氣狀況，應(yīng)盡量避免采用。

3.3.2 采用專用新風(fēng)處理裝置

有些多聯(lián)機(jī)廠商提供了一種專門用來處理新風(fēng)的室內(nèi)機(jī)，它仍然采用冷媒直接膨脹式制冷（制熱），具有一定的機(jī)外余壓（200Pa左右），可以根據(jù)室外空氣溫度或室內(nèi)外溫差，通過設(shè)在冷媒供液管路上的電子膨脹閥自動(dòng)控制供液量，通過變頻控制使新風(fēng)處理到設(shè)定的送風(fēng)參數(shù)。

在新風(fēng)處理中需注意，不能將專用新風(fēng)室內(nèi)機(jī)與普通室內(nèi)機(jī)連接在一個(gè)系統(tǒng)中，也不能將普通室內(nèi)機(jī)作為新風(fēng)機(jī)組使用。普通室內(nèi)機(jī)處理室內(nèi)空氣，而新風(fēng)室內(nèi)機(jī)處理室外空氣，二者處理的空氣狀態(tài)相差甚遠(yuǎn)，對(duì)設(shè)備的要求也不一樣。夏季由于新風(fēng)溫度高，冷媒盤管內(nèi)膨脹壓力也高，壓縮機(jī)功率消耗大，如果把新風(fēng)室內(nèi)機(jī)與普通室內(nèi)機(jī)共同連接到一臺(tái)室外機(jī)，壓縮機(jī)有可能因超載而燒毀。

3.3.3 采用新風(fēng)換氣機(jī)

新風(fēng)換氣機(jī)是一種自帶新、排風(fēng)機(jī)的空氣熱回收裝置，按空氣熱交換器的種類可分為板式、轉(zhuǎn)輪式、熱管式等幾種，按回收熱量的性質(zhì)分為顯熱回收器與全熱回收器。在采用多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的場(chǎng)合中，大都采用了板式熱交換器，在供給新風(fēng)的同時(shí)置換出等量的室內(nèi)污濁空氣，同時(shí)，進(jìn)行熱量回收，較其它新風(fēng)供應(yīng)方式更具優(yōu)勢(shì)，其特點(diǎn)如下：

（1）新風(fēng)換氣機(jī)可以用于多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)供應(yīng)新風(fēng)，并可回收排風(fēng)中的冷、熱量，具有節(jié)能效果；

（2）與采用專用新風(fēng)處理裝置相比，新風(fēng)換氣機(jī)供應(yīng)空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)時(shí)，夏季室內(nèi)機(jī)負(fù)荷增加，濕工況加重，室內(nèi)相對(duì)濕度有增加的趨勢(shì)；

（3）在冬季工況下，新風(fēng)換氣機(jī)能較好滿足空調(diào)系統(tǒng)需要，節(jié)能效果顯著；

（4）全熱回收裝置與顯熱回收裝置相比，夏季工況全熱回收型節(jié)能效果較好，冬季工況二者差別不大；

（5）采用全熱回收裝置冬季可減少空調(diào)加濕系統(tǒng)的費(fèi)用，對(duì)濕度要求不高的場(chǎng)合可以不用對(duì)新風(fēng)加濕。

3.4 在多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中

須考慮到多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)目前使用上的局限性：

（1）最大室外機(jī)組合容量為48HP，個(gè)別品牌可以達(dá)到64HP；

（2）最大室內(nèi)機(jī)連接數(shù)為64臺(tái)；

（3）室內(nèi)外機(jī)最大高度差當(dāng)室外機(jī)在上時(shí)為50 m，當(dāng)室外機(jī)在下時(shí)為90 m；

（4）最大總配管長度為1 000 m；

（5）當(dāng)產(chǎn)品技術(shù)資料無法滿足核算要求時(shí)，系統(tǒng)冷媒管等效長度不宜超過70 m[3]；

（6）系統(tǒng)冷媒管等效長度應(yīng)滿足對(duì)應(yīng)制冷工況下滿負(fù)荷的性能系統(tǒng)不低于2.8；

（7）應(yīng)根據(jù)室外機(jī)與室內(nèi)機(jī)之間、室內(nèi)機(jī)之間的高度差和配管長度計(jì)算夏季供冷量修正系統(tǒng)，該修正系統(tǒng)不應(yīng)小于0.85。一般來說，對(duì)于冷媒為R22的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)來說，相當(dāng)于配管等效長度約為90 m，實(shí)際長度為70 m左右時(shí)；對(duì)于冷媒為R410a的多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)來說，相當(dāng)于配管等效長度約為110米，實(shí)際長度為90 m左右。

3.5 室內(nèi)機(jī)的選擇

（1）房間有吊頂，而且平面成長窄形時(shí)可采用天花板嵌入式四面或二面送風(fēng)室內(nèi)機(jī)；

（2）有吊頂且平面成正方形或空間較大時(shí)可采用天花板嵌入式四面送風(fēng)室內(nèi)機(jī)；當(dāng)平面空間較大時(shí)，為了節(jié)省造價(jià)或更靈活的配合內(nèi)裝修也可選用暗裝接管式室內(nèi)機(jī)；

（3）房間無吊頂時(shí)，根據(jù)其平面形狀可采用吊式明裝、壁式明裝或落地式明裝室內(nèi)機(jī)。

3.6 室內(nèi)外機(jī)的匹配

在實(shí)際工程中，尤其是中小型工程，同一層平面中有多種使用功能房間，其使用時(shí)間也不同，并且面積也較?。ㄈ纾盒?huì)議室、接待室、包間、小餐廳等），要實(shí)現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的劃分就比較困難，即使能做到但系統(tǒng)也十分復(fù)雜。如果采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)就能充分的體現(xiàn)出它靈活布置，并且節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的特點(diǎn)。既然把不同功能以及不同使用時(shí)間的房間劃分為同一個(gè)空調(diào)系統(tǒng)，這就需要考慮室內(nèi)機(jī)的同時(shí)使用系數(shù)，同時(shí)使用系數(shù)多少視具體情況而定，一般可取50%～80%，此時(shí)系統(tǒng)可獲得較高的能效比。室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)的容量配比一般不超過130%。

3.7 室外機(jī)的布置

室外機(jī)變頻設(shè)備與其他變頻設(shè)備保持合理距離，是為了防止設(shè)備間的互相干擾，影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。在以上的基礎(chǔ)上，室外機(jī)的布置應(yīng)滿足下述要求：進(jìn)風(fēng)通暢不受干擾，排風(fēng)順暢不產(chǎn)生回流。只有做好這些才能保證室外機(jī)的制冷量（熱量）。

室外機(jī)一般可布置在屋面、或陽臺(tái)和室外地坪上，在一般工程中前兩種做法居多，這兩種方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)：

（1）室外機(jī)布置在屋面時(shí)，優(yōu)點(diǎn)：屋面較空曠，排風(fēng)順暢，熱空氣很快的散發(fā)到高空去。缺點(diǎn)：當(dāng)眾多室外機(jī)布置在同一屋頂時(shí)，進(jìn)風(fēng)易受相鄰機(jī)組排風(fēng)的干擾；

（2）室外機(jī)布置在陽臺(tái)上或通向室外的平臺(tái)上時(shí)，優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)風(fēng)順暢。缺點(diǎn)：排風(fēng)不暢，存在回流現(xiàn)象；當(dāng)數(shù)臺(tái)垂直布置時(shí)，容易形成下面室外機(jī)的排風(fēng)被上面室外機(jī)吸入作為進(jìn)風(fēng)，影響機(jī)組制冷量（熱量）。

3.8 凝結(jié)水管的設(shè)計(jì)及安裝

多聯(lián)機(jī)空調(diào)部分室內(nèi)機(jī)自帶凝結(jié)水泵，泵的揚(yáng)程一般可達(dá)0.8 m，這給設(shè)計(jì)帶來極大的方便。凝結(jié)水管的長度應(yīng)盡量短，并要有0.01的坡度，以免形成管內(nèi)氣阻，導(dǎo)致排水不暢。

4 結(jié)束語

在采用多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)合理劃分系統(tǒng)、選擇合適的新風(fēng)補(bǔ)給形式，根據(jù)建筑物情況對(duì)室內(nèi)外機(jī)進(jìn)行合理選型和布置，充分發(fā)揮多聯(lián)機(jī)空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)，以保證房間空調(diào)區(qū)域的舒適性。

[1] 陸耀慶. 實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]（第二版）. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008,1696-1716..

[2] GB 50019-2003.采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 日本大金空調(diào)產(chǎn)品樣本：VRVIII 智能化中央空調(diào)系統(tǒng).