多联机系统在办公楼中的节能

孙界平

（江苏省第二建筑设计研究院有限责任公司淮安分公司，江苏 淮安 223001）

在夏季需要空调、冬季需要采暖的地区，宜优先考虑选用冷暖结合的热泵采暖方式，即各种户式中央空调系统。户式中央空调是介于中央空调系统和家用空调设备（户式空调机、分体空调机等）之间，为高级住宅、别墅、小型办公用房等场所采暖、空调的一种方式。以下将结合多联机系统在办公楼中的节能进行设计。

1 办公楼节能的指标

1.1 采暖能耗与办公楼耗热量

采暖能耗指在采暖期内用于办公楼采暖所消耗的能量，其中包括锅炉及其附属设备运行过程中消耗的热量和电能。办公楼耗热量指在采暖期内为保持室内计算温度需由室内采暖设备供给的热量。采暖能耗与办公楼耗热量单位均为kw.h/a，a为年，实际为每个采暖期。

1.2 办公楼耗热量指标与采暖设计热负荷指标

办公楼耗热量指标指在采暖期室外平均温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内消耗的、需由室内采暖设备供给的热量，其单位是W/m2。它是用来评价办公楼能耗水平的一个重要指标，节能标准给出了不同地区采暖住宅建筑耗热量指标。采暖设计热负荷指标（工程中常简称为采暖设计热指标）指在采暖室外计算温度条件下，为保持室内计算温度，单位建筑面积在单位时间内需由锅炉或其他供热设施供给的热量，其单位是W/m2。它是用来确定供热设备容量及供热管网的一个重要指标，采暖设计热负荷在数值上大于办公楼耗热量指标，对于节能建筑，二者可以相互推算。

1.3 节能建筑围护结构的传热系数

节能标准中通过围护结构的传热耗热量是采用“有效传热系数”进行计算的，围护结构的有效传热系数及 Ki.eff数值上等于围护结构传热系数的修正系数εi与围护结构传热系数的乘积 Ki，即 Ki.eff＝εi·Ki。

住宅建筑各部分围护结构的传热系数不应超过节能标准规定的传热系数限值，其中外墙的传热系数是考虑周边热桥影响后的外墙平均传热系数。传热系数、有效传热系数、平均传热系数既有联系，又有区别，各有不同的适用范围。

2 办公楼多联机系统的设计步骤

由于户式中央空调兼顾冬季采暖与夏季制冷需要，室内环境舒适，易与室内装修协调，同时具有方便的控制与计费功能，简化建设程序，因此，在高档住宅中得到一定应用。目前市场上出现的户式中央空调的形式有：①变频控制多联分体式空调系统（简称多联机系统）；②冷热源为空气——空气热泵，采用可接风管式室内机输送负荷到每个空调房间（简称风管机系统）；③冷热源为空气——水热泵机组，空调房间采用风机盘管（简称风机盘管系统）；④热源为小型燃油、燃气直燃机组，空调房间采用风机盘管送风（简称宜燃机系统）；⑤水环热泵系统。以下多联机系统的设计步骤同时适用于商用及家用多联机系统。

2.1 计算室内冷热负荷

对住宅来说，多联机系统的使用情况与家用空调器类似，应考虑间歇运行与隔墙传热。计算冷热负荷时，应根据采用的新风处理方式，计算新风负荷；不设独立新风系统时，应计算冷风渗透负荷及通风换气负荷。

2.2 选择系统形式及控制方式

根据办公楼性质及使用功能、业主要求、投资情况等选择适宜的vRv系统形式气流组织方式、新风供应方式等；选择合适的控制方式。

2.3 选择室内机机型

根据确定的空调系统形式及房间装修要求。

2.4 初选室内机容量及合数

根据空调房间的计算负荷，室内要求的干、湿球温度，室外空调计算干、湿球温度及已确定的室内机机型，选出制冷（供热）容量接近或大于房间负荷的室内机型号和台数。作为选择室内机组的房间空调负荷一般采用夏季冷负荷，以冬季热负荷进行校核，当校核不满足冬季采暖需要时，应选择大一号的机型或采取其他辅助采暖措施。室内机的制冷和供热容量与室内要求的干、湿球温度及室外设计干、湿球温度有关，设计时应查厂家提供的详细的容量表。

2.5 计算室内机总容量指数

根据选择的室内机型号和台数。

2.6 初选室外机型号

计算室内机的总容量指数。根据室内机组合总容量指数选择室外机型号，通常室内机总容量指数宜接近或略小于每台室外机在100%组合时的容量系数。如果组合串大于100%，应对室内机的同时使用情况进行确认后，并对所有可能同时使用的室内机的实际容量进行修正，再进行选择。

2.7 确定室外机的实际容量

根据室外机的容量指数和室内机的总容量指数，计算实际的机组组合率。根据机组组合率以及已知的室内外温度，查厂家提供的室外机容量表，得出该室外机的实际制冷量、供热量和输入功率。

2.8 室外机的实际供热量修正

对冬季供热校核时，应按当地实际的室外采暖或空调计算参数下的机组供热量作为标推，并考虑冬季室外机热交换器表面积霜或除霜的因素，对室外机的实际供热量进行修正，外机高差为0 m的制冷、制热量。实际工程中还应根据系统的实际配管和室内外机的相对位置高差进行修正。多联机系统安装步骤包括：

2.8.1 管材

采用脱氧亚磷无缝铜管（外径25.4 mm以上，其余用C1220T－0或同等材料）。

2.8.2 绝热

变频控制VRV系统的气体冷媒配管必须进行绝热处理。如果空调系统需要在0～18 ℃温度下进行制冷模式的运转，其液管也必须加以绝热。绝热材料一般采用耐热发泡型绝热材料，如聚乙烯、橡塑海绵等，厚度10 mm以上，耐温气管不低于120 ℃，液管不低于70 ℃，也可采用玻璃纤维等材料。

2.8.3 室外机安装

保证必要的空气流通；不应对相邻楼房、相邻住户造成不便；安全、水平，并能承受设备的振动；无易燃气体泄露的危险；尽可能避免雨淋；易于日后维修保养；安装在积雪地区，应尽量做高基础、安装防雪罩，拆除吸风格栅，以免在背后积雪。

3 多联机系统在办公楼中的节能应用

由于办公楼的风压、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，对于一般按夏季冷负荷选择的室内机型号，冬季严寒季节可能造成供热量不足。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。总之，靠缝隙渗透引入新风的做法无法保证空调房间的空气状况，应尽量避免。

3.1 制冷系统

多联式中央空调器以制冷剂为输送介质，采用一台室外机带动多台室内机。室外主机由外侧换热器、压缩机和其他附件组成，室内机由直接蒸发式换热器和风机组成。制冷剂通过管道由室外机送至室内机。以膨胀阀为核心的分配器装在制冷管道上，通过控制管道中制冷剂的流量，以及进入室内侧散热器的制冷流量，来满足不同负荷时对热湿量的要求。该系统压缩机采用变频调速进行控制，当系统处于低负荷时，通过变频控制器控制压缩机的转速，使系统内冷媒的循环流量得以改变，从而对制冷量进行自动控制，以符合使用要求。对于一般住宅用家用空调器系统，只需设一台变频压缩机。

3.2 空气循环系统

与其他空调器相比，多联式中央空调器有两种分别为室外空气循环系统和室内空气循环系统。

室外空气循环系统以双风道为主，分为上抽风式和前排风式两种，风机为铁壳电动机，风扇为轴流风扇。室内空气循环系统的电动机一般为铁壳电动机，风扇为贯流风扇或离心风扇。

3.3 电控系统

电控系统采用多种控制方式：独立控制（送6/线控）、集中控制和网络控制。它集多功能智能化控制技术于一体，可对每一台室内机进行单独控制，实现人性化管理。

多联机系统的运行性能与室内外机组之间的相对位置（如室内外机组之间的连接管长度及其高差）、办公楼的负荷类型、系统容量规模等因素有关，而这些因素又直接取决于多联机织的设计水平、控制方式和制冷剂种类等。

3.4 室内外机组之间的相对位置

出于多联机系统的室外机组一般安装在办公楼的屋顶或裙房顶部，室内机组则分散在各楼层的房间内，且因其利用制冷剂输配冷热量，其运行性能受制冷剂连接管内制冷剂的重力（主要是液体管）和磨擦阻力（主要是气体管）的影响显著，且室内机与室内机之间的高差也会影响室内机的调控效果。因此，室内外机之间的连接管长度和高差等直接决定了多联机系统的运行性能。研究表明，吸气压力下降、过热度增加，吸气饱和温度每降低1 ℃，系统的制冷量和COP将降低约3%。对于一台COP0为2.80的多联机系统而言，其适宜的几何安装位置是：室外机组与最远的室内机组之间的长度为100 m，室内机组相对于室外机组之间的最大高差为±30 m（其中，“＋”表示室内机在室外机上部），最高位与最低位室内机之间的高差小于20 m。在上述几何位置条件下，多联机的运行性能优于COP0＝3.2的“风冷冷水机组＋风机盘管系统”；如果超越上述范围，多联机系统的性能将不如风冷冷水机组，超出地越多，性能衰减地越厉害。

由于R410a制冷剂的新性系数和运行压缩比均较R22小，其多联机的能效比较R22系统略高7%～10%，故上述几何尺寸范围均略微增大，但因R410a多联机的工作压力高，所需管材和设备的成本将高于R22多联机。目前，房间空调器（定速）的 COP0为 2.4～3.4，由于该类空调器采用制冷剂输配能量，其连接管路长度一般为 3～5 m（必须设置在房间外墙或阳台上），故COPs认为2.4～3.4。从能效水平看，虽然多联机系统的性能不如房间空调器，但不会破坏建筑外观的美感；在适宜的几何安装位置范围内，多联机性能比“风冷冷水机组＋风机盘管系统”好，如果超出限定范围，多联机系统的性能比“风冷冷水机组＋风机盘管系统”低，更达不到“大型水冷冷水机组＋风机盘管系统”的能效水平（COPs＝2.4～3.2）。

大型公共建筑多采用集中空调系统，具有结构复杂、设备众多、用能相对集中、能耗水平高，弹性相对大的特点，对它的节能运行管理应从制度和技术方面双管齐下。

1 李向东.现代住宅暖通空调设计[M].北京：中国建筑工业出版社，2003：126～127

2 陈卫星.办公楼变制冷剂流量多联机空调节能系统的施工[J].建筑施工，2009：58～59

3 傅聪颖.多联机系统的新风处理及其节能方式[J].山西建筑，2009（02）：215～216