援外项目中多联式空调机组的电气设计要点

韩全胜， 刘朔辰， 阎博萱

(北京市建筑设计研究院有限公司，北京 100045)

0 引言

随着我国 “一带一路”倡议在有关各国的广泛响应，我国对外援助项目在地域分布、项目类型、建设规模等方面逐步扩展。在援外项目中，空调系统对保证建筑物使用效果、增加援外项目美誉度起着非常重要的作用，多联式空调系统与集中式中央空调系统相比，有着运行灵活、制冷效果好、安装维护简便、主机不占用建筑面积、综合性价比较高等优势，在医疗建筑、办公楼、体育场馆等各类援外项目中，往往设置多联式空调机组以保证重点区域的空调能够独立使用，提高环境舒适性。

由于援外项目的基础条件各不相同，在自然环境、供电条件、用户使用习惯和维护管理水平、机电设备备品/备件供应等方面与国内项目差别较大，合理设计多联式空调机组的配电及保护对保证空调机组的正常使用、延长设备寿命、减少维修工作量有着十分重要的意义。

1 多联式空调机组的特点

1.1 多联式空调系统的组成

多联式空调系统是“一拖多变冷媒流量中央空调系统”的简称，是由一台室外机和若干台室内机组成的一个冷媒循环系统。它以制冷剂为输送介质，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入各个室内机的制冷剂流量，达到适时地满足室内冷热负荷的要求。

在多联式空调系统中，室外机主要是由室外侧换热器、压缩机、电子膨胀阀和其他附件组成。当系统处于低负荷时，通过变频控制器控制压缩机转速，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。室外机可直接放于屋顶、阳台或楼外空地，无须设置机房，也不需要冷却塔、水泵、软化水等附属设备，可以节省建筑面积和基建投资。室内机是一个带蒸发器和循环风机的设备，与常见的分体空调的室内机原理上是相同的。

多联式空调系统的控制形式主要有：无线遥控器、有线遥控器、集中控制器、网络管理(远程操作)系统等。

1.2 多联式空调机组适用的场所

多联式空调机组以其灵活高效、维护简便的特性适用于各种类型的建筑，在援外项目中也得到广泛应用，特别适用于：专业管理能力弱(如医院、学校等)、房间使用率低(如剧场、文化中心、体育场馆等)的场所以及中小型项目(如办公楼、酒店等)。

1.3 多联式空调机组对电源的要求

产品制造标准使得多联式空调机组可以在较大的电压、频率范围内工作，对电源有较强的适应能力，适合在电能质量相对较差的援外项目中使用。某品牌的多联式空调机组对电源的要求见表1。

多联式空调机组对电源的要求 表1

多联式空调系统中，室内机、室外机均不能失电，否则将造成系统通信中断，空调机组监控系统出现故障，导致整个系统自我保护停机。因此，在配电设计中应保证多联机室内机和室外机采用同一配电系统，同时送、断电。每套多联机系统的室内机应由一个电源统一供电，不宜由多个就地配电箱分散供电。为方便检修，每台室内机宜设隔离开关。

1.4 多联式空调机组的功率

多联式空调机组可以用于制冷或采暖，机组的功率与运行工况有很大关系。炎热地区机组仅为制冷使用，用额定输入功率、最大输入功率等分别表征不同的室内外温度环境下空调机组的耗电大小，用能效等级表征机组的能效转换率和节能效果。

在多联式空调机组的铭牌上通常会标示出机组的额定输入功率、最大输入功率、额定运转电流、最大运转电流、能效等级等技术参数。某品牌多联式空调机组室外机的铭牌中电气参数摘录见表2。

多联式空调机组铭牌(摘录) 表2

2 多联式空调机组的电气设计要点

2.1 合理进行配电干线负荷计算

多联式空调机组的室外机安装在露天环境中，在室外阳光直射的情况下，室外机进气温度会大大超过名义工况；同时，当室外气温较高时相应的室内负荷也较大。

为了保证输出足够的冷量，室外机压缩机会在高负荷区长时期高速运转，消耗的电量将会大大超过额定耗电量。援外项目还可能由于当地生活习惯和没有节能意识等因素造成开敞式(开门或开窗等)使用空调，导致多联式空调机组长时间高负荷运行。如果设计时选择的断路器和导线规格不合理，将会导致室外机跳闸，多联式空调机组无法正常运行。

因此，在多联式空调机组配电干线进行负荷计算时，若室外机台数为5台及以下，按《工业与民用供配电设计手册(第四版)》(以下简称“《设计手册》”)不宜采用需要系数法，推荐用利用系数法计算；配电干线所带机组数量超过5台时，可以采用需要系数法，但应注意Kx取值要结合具体项目的自然环境和使用条件，切不可盲目采纳《设计手册》的数据。

例如，某援外项目的多联式空调机组设计中，一条配电干线为8台室外机供电，机组额定功率总计Pe=152.6kW。

在现场进行实际运行测试时，选定测试条件为：多联式空调机组从建筑物初始的自然状态启动；由于市政电源尚未接通，采用柴油发电机组供电，电源电压390V，频率50Hz。测试开始时间为15:00，室外温度37℃，室内面板设定24℃。

测试结果：功率因数0.96；从启动至稳定时间约48min，启动过程中最大电流达285A，稳定运行后电流约250A。空调机组启动过程中配电干线实测电流曲线如图1所示。

图1 多联式空调机组启动时配电干线的时间-电流曲线

实测数据表明，在多联式空调机组配电干线负荷计算时，必须考虑到实际运行条件，按机组的最大功率而不是额定功率进行计算，Kx取值也应留有余量。

2.2 对断路器额定电流进行必要的修正

多联式空调机组室外机的配电箱通常在机组附近露天安装，为了防尘、防水，配电箱柜的防护等级为IP54或更高，但箱体封闭会导致散热不良，使得断路器脱扣器额定电流下降。在非洲夏季炎热的气候条件下，配电箱内断路器的环境温度可达65℃以上，这种情况下，温度对断路器脱扣器的影响不容忽视，某品牌断路器的温度对脱扣器影响数据见表3。

从表3可以看到，正常情况下额定电流200A的断路器在环境温度65℃时，额定电流下降为175.1A。因此，在援外项目多联式空调机组的配电设计中，必须考虑环境温度对电气元件的影响。

2.3 减小电压偏差的不利影响

环境温度对脱扣器额定电流的影响 表3

电压的稳定对多联式空调机组长期可靠运行很重要。供电电压过高，会造成机组易发热烧毁、绝缘老化，寿命缩短等；电压过低，会造成启动困难、设备效率降低等。援外项目供电条件各不相同，电压波动的情况十分普遍。因此，在多联式空调机组选型技术参数中，电气专业应根据当地电压波动情况对机组能允许的工作电压范围提出明确要求，尽量选用能适应较宽电压范围的机组。

多联式空调机组的室外机大多位于屋面，距变配电室的供电距离远、用电负荷大，线路电压损失问题应引起足够重视。设计中可采取加大电缆截面、增加配电干线等措施，减小线路上的电压损失。

2.4 做好防雷击及电气安全防护

多联式空调机组的室外机凸出于屋面，容易遭受雷击，必须采取完善的防雷保护措施。屋面的室外机外壳、金属管道等，应与防雷装置可靠连为一体；在雷电活动较频繁的地区，室外机应装设接闪杆保护。多联式空调机组配电箱应装设电涌保护器(SPD)，防止过电压入侵。

多联式空调机组室外机位于屋面或地面，人员易于触及，且室外、高温等因素也容易导致电气绝缘降低或损坏。为了保证人身安全，多联式空调机组室外机外壳等外露可导电部分应做可靠的等电位连接，机组的配电线路应装设剩余电流保护器。

2.5 针对自然环境条件采取相应的措施

援外项目地域多样，有些项目的自然环境条件十分恶劣，如风沙灰尘、盐雾腐蚀、虫害(白蚁、鼠类)、地质条件差(膨胀土、湿陷土)等，电气设计中应针对不同自然环境条件采取相应的措施。

(1)在风沙灰尘大的地区，多联式空调机组及配电设备选择相应的防护等级，具体可见表4。

(2)在有盐雾腐蚀的地区，机组和配电设备外壳及桥架、线缆护套等可选用不锈钢、铝合金、PVC等材质。保护层可采取涂料、热镀锌、隔绝空气等方式。热镀锌时保护层宜≥85μm，室外工程宜增加20～40μm。

不同灰尘沉降量环境下电气设备的选择 表4

(3)在有白蚁、鼠类等虫害的地区，多联式空调机组配电线路的电缆沟、入户管路应做好密封处理，并采取喷洒药水、预埋药物等措施；PVC管应选硬质管材；电缆应选用有铠装的外护套；必要时可选用防白蚁电缆。

(4)在膨胀土、湿陷土地区，变配电所不在本建筑物内时，为多联式空调机组供电的外线电缆尽量采用铠装电缆直埋的敷设方式，且电缆应“S”形敷设并留有一定余量。

3 结束语