援外項(xiàng)目中多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

韓全勝， 劉朔辰， 閻博萱

(北京市建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100045)

0 引言

隨著我國(guó) “一帶一路”倡議在有關(guān)各國(guó)的廣泛響應(yīng)，我國(guó)對(duì)外援助項(xiàng)目在地域分布、項(xiàng)目類(lèi)型、建設(shè)規(guī)模等方面逐步擴(kuò)展。在援外項(xiàng)目中，空調(diào)系統(tǒng)對(duì)保證建筑物使用效果、增加援外項(xiàng)目美譽(yù)度起著非常重要的作用，多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)與集中式中央空調(diào)系統(tǒng)相比，有著運(yùn)行靈活、制冷效果好、安裝維護(hù)簡(jiǎn)便、主機(jī)不占用建筑面積、綜合性?xún)r(jià)比較高等優(yōu)勢(shì)，在醫(yī)療建筑、辦公樓、體育場(chǎng)館等各類(lèi)援外項(xiàng)目中，往往設(shè)置多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組以保證重點(diǎn)區(qū)域的空調(diào)能夠獨(dú)立使用，提高環(huán)境舒適性。

由于援外項(xiàng)目的基礎(chǔ)條件各不相同，在自然環(huán)境、供電條件、用戶使用習(xí)慣和維護(hù)管理水平、機(jī)電設(shè)備備品/備件供應(yīng)等方面與國(guó)內(nèi)項(xiàng)目差別較大，合理設(shè)計(jì)多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的配電及保護(hù)對(duì)保證空調(diào)機(jī)組的正常使用、延長(zhǎng)設(shè)備壽命、減少維修工作量有著十分重要的意義。

1 多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的特點(diǎn)

1.1 多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)的組成

多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)是“一拖多變冷媒流量中央空調(diào)系統(tǒng)”的簡(jiǎn)稱(chēng)，是由一臺(tái)室外機(jī)和若干臺(tái)室內(nèi)機(jī)組成的一個(gè)冷媒循環(huán)系統(tǒng)。它以制冷劑為輸送介質(zhì)，通過(guò)控制壓縮機(jī)的制冷劑循環(huán)量和進(jìn)入各個(gè)室內(nèi)機(jī)的制冷劑流量，達(dá)到適時(shí)地滿足室內(nèi)冷熱負(fù)荷的要求。

在多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)中，室外機(jī)主要是由室外側(cè)換熱器、壓縮機(jī)、電子膨脹閥和其他附件組成。當(dāng)系統(tǒng)處于低負(fù)荷時(shí)，通過(guò)變頻控制器控制壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)內(nèi)冷媒的循環(huán)流量得以改變，從而對(duì)制冷量進(jìn)行自動(dòng)控制以符合使用要求。室外機(jī)可直接放于屋頂、陽(yáng)臺(tái)或樓外空地，無(wú)須設(shè)置機(jī)房，也不需要冷卻塔、水泵、軟化水等附屬設(shè)備，可以節(jié)省建筑面積和基建投資。室內(nèi)機(jī)是一個(gè)帶蒸發(fā)器和循環(huán)風(fēng)機(jī)的設(shè)備，與常見(jiàn)的分體空調(diào)的室內(nèi)機(jī)原理上是相同的。

多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)的控制形式主要有：無(wú)線遙控器、有線遙控器、集中控制器、網(wǎng)絡(luò)管理(遠(yuǎn)程操作)系統(tǒng)等。

1.2 多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組適用的場(chǎng)所

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組以其靈活高效、維護(hù)簡(jiǎn)便的特性適用于各種類(lèi)型的建筑，在援外項(xiàng)目中也得到廣泛應(yīng)用，特別適用于：專(zhuān)業(yè)管理能力弱(如醫(yī)院、學(xué)校等)、房間使用率低(如劇場(chǎng)、文化中心、體育場(chǎng)館等)的場(chǎng)所以及中小型項(xiàng)目(如辦公樓、酒店等)。

1.3 多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組對(duì)電源的要求

產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn)使得多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組可以在較大的電壓、頻率范圍內(nèi)工作，對(duì)電源有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，適合在電能質(zhì)量相對(duì)較差的援外項(xiàng)目中使用。某品牌的多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組對(duì)電源的要求見(jiàn)表1。

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組對(duì)電源的要求 表1

多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)中，室內(nèi)機(jī)、室外機(jī)均不能失電，否則將造成系統(tǒng)通信中斷，空調(diào)機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)自我保護(hù)停機(jī)。因此，在配電設(shè)計(jì)中應(yīng)保證多聯(lián)機(jī)室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)采用同一配電系統(tǒng)，同時(shí)送、斷電。每套多聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的室內(nèi)機(jī)應(yīng)由一個(gè)電源統(tǒng)一供電，不宜由多個(gè)就地配電箱分散供電。為方便檢修，每臺(tái)室內(nèi)機(jī)宜設(shè)隔離開(kāi)關(guān)。

1.4 多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的功率

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組可以用于制冷或采暖，機(jī)組的功率與運(yùn)行工況有很大關(guān)系。炎熱地區(qū)機(jī)組僅為制冷使用，用額定輸入功率、最大輸入功率等分別表征不同的室內(nèi)外溫度環(huán)境下空調(diào)機(jī)組的耗電大小，用能效等級(jí)表征機(jī)組的能效轉(zhuǎn)換率和節(jié)能效果。

在多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的銘牌上通常會(huì)標(biāo)示出機(jī)組的額定輸入功率、最大輸入功率、額定運(yùn)轉(zhuǎn)電流、最大運(yùn)轉(zhuǎn)電流、能效等級(jí)等技術(shù)參數(shù)。某品牌多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組室外機(jī)的銘牌中電氣參數(shù)摘錄見(jiàn)表2。

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組銘牌(摘錄) 表2

2 多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的電氣設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 合理進(jìn)行配電干線負(fù)荷計(jì)算

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的室外機(jī)安裝在露天環(huán)境中，在室外陽(yáng)光直射的情況下，室外機(jī)進(jìn)氣溫度會(huì)大大超過(guò)名義工況；同時(shí)，當(dāng)室外氣溫較高時(shí)相應(yīng)的室內(nèi)負(fù)荷也較大。

為了保證輸出足夠的冷量，室外機(jī)壓縮機(jī)會(huì)在高負(fù)荷區(qū)長(zhǎng)時(shí)期高速運(yùn)轉(zhuǎn)，消耗的電量將會(huì)大大超過(guò)額定耗電量。援外項(xiàng)目還可能由于當(dāng)?shù)厣盍?xí)慣和沒(méi)有節(jié)能意識(shí)等因素造成開(kāi)敞式(開(kāi)門(mén)或開(kāi)窗等)使用空調(diào)，導(dǎo)致多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行。如果設(shè)計(jì)時(shí)選擇的斷路器和導(dǎo)線規(guī)格不合理，將會(huì)導(dǎo)致室外機(jī)跳閘，多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組無(wú)法正常運(yùn)行。

因此，在多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組配電干線進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算時(shí)，若室外機(jī)臺(tái)數(shù)為5臺(tái)及以下，按《工業(yè)與民用供配電設(shè)計(jì)手冊(cè)(第四版)》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“《設(shè)計(jì)手冊(cè)》”)不宜采用需要系數(shù)法，推薦用利用系數(shù)法計(jì)算；配電干線所帶機(jī)組數(shù)量超過(guò)5臺(tái)時(shí)，可以采用需要系數(shù)法，但應(yīng)注意Kx取值要結(jié)合具體項(xiàng)目的自然環(huán)境和使用條件，切不可盲目采納《設(shè)計(jì)手冊(cè)》的數(shù)據(jù)。

例如，某援外項(xiàng)目的多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)中，一條配電干線為8臺(tái)室外機(jī)供電，機(jī)組額定功率總計(jì)Pe=152.6kW。

在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行測(cè)試時(shí)，選定測(cè)試條件為：多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組從建筑物初始的自然狀態(tài)啟動(dòng)；由于市政電源尚未接通，采用柴油發(fā)電機(jī)組供電，電源電壓390V，頻率50Hz。測(cè)試開(kāi)始時(shí)間為15:00，室外溫度37℃，室內(nèi)面板設(shè)定24℃。

測(cè)試結(jié)果：功率因數(shù)0.96；從啟動(dòng)至穩(wěn)定時(shí)間約48min，啟動(dòng)過(guò)程中最大電流達(dá)285A，穩(wěn)定運(yùn)行后電流約250A?？照{(diào)機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中配電干線實(shí)測(cè)電流曲線如圖1所示。

圖1 多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組啟動(dòng)時(shí)配電干線的時(shí)間-電流曲線

實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組配電干線負(fù)荷計(jì)算時(shí)，必須考慮到實(shí)際運(yùn)行條件，按機(jī)組的最大功率而不是額定功率進(jìn)行計(jì)算，Kx取值也應(yīng)留有余量。

2.2 對(duì)斷路器額定電流進(jìn)行必要的修正

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組室外機(jī)的配電箱通常在機(jī)組附近露天安裝，為了防塵、防水，配電箱柜的防護(hù)等級(jí)為IP54或更高，但箱體封閉會(huì)導(dǎo)致散熱不良，使得斷路器脫扣器額定電流下降。在非洲夏季炎熱的氣候條件下，配電箱內(nèi)斷路器的環(huán)境溫度可達(dá)65℃以上，這種情況下，溫度對(duì)斷路器脫扣器的影響不容忽視，某品牌斷路器的溫度對(duì)脫扣器影響數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

從表3可以看到，正常情況下額定電流200A的斷路器在環(huán)境溫度65℃時(shí)，額定電流下降為175.1A。因此，在援外項(xiàng)目多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的配電設(shè)計(jì)中，必須考慮環(huán)境溫度對(duì)電氣元件的影響。

2.3 減小電壓偏差的不利影響

環(huán)境溫度對(duì)脫扣器額定電流的影響 表3

電壓的穩(wěn)定對(duì)多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組長(zhǎng)期可靠運(yùn)行很重要。供電電壓過(guò)高，會(huì)造成機(jī)組易發(fā)熱燒毀、絕緣老化，壽命縮短等；電壓過(guò)低，會(huì)造成啟動(dòng)困難、設(shè)備效率降低等。援外項(xiàng)目供電條件各不相同，電壓波動(dòng)的情況十分普遍。因此，在多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組選型技術(shù)參數(shù)中，電氣專(zhuān)業(yè)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)仉妷翰▌?dòng)情況對(duì)機(jī)組能允許的工作電壓范圍提出明確要求，盡量選用能適應(yīng)較寬電壓范圍的機(jī)組。

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的室外機(jī)大多位于屋面，距變配電室的供電距離遠(yuǎn)、用電負(fù)荷大，線路電壓損失問(wèn)題應(yīng)引起足夠重視。設(shè)計(jì)中可采取加大電纜截面、增加配電干線等措施，減小線路上的電壓損失。

2.4 做好防雷擊及電氣安全防護(hù)

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組的室外機(jī)凸出于屋面，容易遭受雷擊，必須采取完善的防雷保護(hù)措施。屋面的室外機(jī)外殼、金屬管道等，應(yīng)與防雷裝置可靠連為一體；在雷電活動(dòng)較頻繁的地區(qū)，室外機(jī)應(yīng)裝設(shè)接閃桿保護(hù)。多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組配電箱應(yīng)裝設(shè)電涌保護(hù)器(SPD)，防止過(guò)電壓入侵。

多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組室外機(jī)位于屋面或地面，人員易于觸及，且室外、高溫等因素也容易導(dǎo)致電氣絕緣降低或損壞。為了保證人身安全，多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組室外機(jī)外殼等外露可導(dǎo)電部分應(yīng)做可靠的等電位連接，機(jī)組的配電線路應(yīng)裝設(shè)剩余電流保護(hù)器。

2.5 針對(duì)自然環(huán)境條件采取相應(yīng)的措施

援外項(xiàng)目地域多樣，有些項(xiàng)目的自然環(huán)境條件十分惡劣，如風(fēng)沙灰塵、鹽霧腐蝕、蟲(chóng)害(白蟻、鼠類(lèi))、地質(zhì)條件差(膨脹土、濕陷土)等，電氣設(shè)計(jì)中應(yīng)針對(duì)不同自然環(huán)境條件采取相應(yīng)的措施。

(1)在風(fēng)沙灰塵大的地區(qū)，多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組及配電設(shè)備選擇相應(yīng)的防護(hù)等級(jí)，具體可見(jiàn)表4。

(2)在有鹽霧腐蝕的地區(qū)，機(jī)組和配電設(shè)備外殼及橋架、線纜護(hù)套等可選用不銹鋼、鋁合金、PVC等材質(zhì)。保護(hù)層可采取涂料、熱鍍鋅、隔絕空氣等方式。熱鍍鋅時(shí)保護(hù)層宜≥85μm，室外工程宜增加20～40μm。

不同灰塵沉降量環(huán)境下電氣設(shè)備的選擇 表4

(3)在有白蟻、鼠類(lèi)等蟲(chóng)害的地區(qū)，多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組配電線路的電纜溝、入戶管路應(yīng)做好密封處理，并采取噴灑藥水、預(yù)埋藥物等措施；PVC管應(yīng)選硬質(zhì)管材；電纜應(yīng)選用有鎧裝的外護(hù)套；必要時(shí)可選用防白蟻電纜。

(4)在膨脹土、濕陷土地區(qū)，變配電所不在本建筑物內(nèi)時(shí)，為多聯(lián)式空調(diào)機(jī)組供電的外線電纜盡量采用鎧裝電纜直埋的敷設(shè)方式，且電纜應(yīng)“S”形敷設(shè)并留有一定余量。

3 結(jié)束語(yǔ)