办公建筑多联机系统设计要点

刘惠连

深圳市协鹏建筑与工程设计有限公司

0 引言

随着社会的进步，工作节奏的加快，对人们工作效率及成果的要求也越来越高。良好的办公环境显得很重要，办公建筑内的空调系统对人体的舒适度至关重要。办公建筑往往房间分隔较多，区域划分细致，房间功能明确，办公建筑内各单元用户加班时间长短不定，在晚上及周末加班时间空调系统同时使用率比较低。多联机系统因其特点在办公建筑中使用广泛。

本文从多联机系统的特点出发，分析研究了办公建筑的冷负荷计算、室内机设置、室外机设置、新风系统四个方面的设计要点，列举了办公建筑在使用多联机系统时经常采用的形式及需要注意的事项。

1 多联机系统特点

多联机系统是一台（组）空气（水）源制冷或热泵机组配置多台室内机[1]，通过改变制冷剂流量适应各房间负荷变化的直接膨胀式空气调节系统，主要由室外主机、制冷剂管路、室内机以及相关控制装置组成。

多联机系统的特点[2]：1）使用灵活，满足不同工况的房间使用要求。多联机系统各个房间内的末端可单独控制，不同使用者可根据自身要求调节末端开关及温度。变制冷剂流量系统组合方便、灵活，系统可以根据系统负荷变化自动调节压缩机转速，改变制冷剂流量，部分负荷运行时能耗下降，保证机组以较高的效率运行。2）设备少，管路简单，节省建筑空间。系统采用的风冷式室外机一般设置在屋面或室外，不需占用建筑面积。系统的接管只有制冷剂管和凝结水管，且制冷剂管路布置灵活、施工方便，与中央空调水系统相比，在满足相同室内吊顶高度的情况下，采用该系统可以减小建筑层高，降低建筑造价。3）施工安装方便、运行可靠。与集中式空调系统相比，变制冷剂流量系统施工工作量小得多，施工周期短，尤其适用于改造工程。系统环节少，所有设备及控制装置均由设备供应商提供，系统运行管理安全可靠。4）能量计量方便可靠。多联机系统带有末端耗能的统计系统，其能量计量系统安装工程量小，使用方便可靠，有利于节能运行管理。

2 冷负荷计算

空调负荷计算应符合现行国家标准《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB 50736[3]的相关要求。

2.1 办公建筑单位面积冷负荷估算指标

华北、西北及空调使用频率较低的地区，办公建筑单位面积冷负荷估算指标如表1：

表1 办公建筑单位面积冷负荷估算指标（一）

华中、华东及气候条件比较适宜的地区（冬暖夏凉、季节明显），办公建筑单位面积冷负荷估算指标如表2：

表2 办公建筑单位面积冷负荷估算指标（二）

华南及气候条件夏季炎热的地区，办公建筑单位面积冷负荷估算指标如表3：

表3 办公建筑单位面积冷负荷估算指标（三）

2.2 高差、冷媒管长度制冷、制热能力修正

设计中因建筑外立面美观性要求无法在标准层设置室外机通风百叶、建筑面积商业价值的最大化无法在标准层设置多联机室外机位等原因，办公建筑的多联机室外机往往会集中设置在避难层和屋顶等位置，从而使得室内机与室外机高差较大、冷媒管距离很长。冷媒管的长度、室内外机高差会导致多联机系统的制冷能力衰减，按计算冷量选择多联机系统时，应考虑制冷能力衰减的修正见图1 及图2，其中L 为最远冷媒配管等效长度，H 为室内外机高度差（正数表示室外机在上，负数表示室外机在下）。

图1 高差、冷媒管长度制冷能力修正系数

图2 高差、冷媒管长度制热能力修正数

设计时应按产品要求限制高差及配管长度，且不能按极限值选取。应经过经济性分析，综合考虑初投资及耗电量增加等因素，根据具体产品的性能、规格，合理布置。对于承担不同楼层的室外机集中布置时，应注意将所供楼层垂直距离最大的室外机靠近制冷剂管路竖井布置，以减少制冷剂管路长度。尽量减小修正系数，保证系统高效运行。

3 多联机室内机设置要点

多联机系统的室内机有多种形式：四面出风嵌入型、两面出风嵌入型、天花板内置风管式、天花板悬挂式、壁挂式、落地式等。根据不同的精装风格选择不同形式的室内机。

《办公建筑设计标准》JGJT67-2019[4]对噪声的要求见表4：

表4 办公室、会议室内允许噪声级

选择室内机应注意噪声要求，机型越大，噪音越大，对噪声要求比较高的房间应选用2.2～5.6 kW 小型号室内机，不宜用6.3 kW 及以上大型号室内机。当房间面积较大时，宜采用多台小型号室内机。

如果在一个系统中，因各房间朝向、功能不同而需考虑不同时使用因素，则可以适当增加配比率。系统的配比率从50%到130%。配比率是指一个多联机系统所有室内机的额定制冷量之和与该系统室外机额定制冷量的比值。多联机系统配比率最多为130%，并不是说整个系统可以达到130%的制冷量，整个系统的制冷量取决于室外机的制冷量、室内机的制冷量之和这两者的较小者，因此，当配比率超过100%后，室外机的制冷量就是整个系统的制冷量。在同时使用率很高的条件下，配比率100%～110%为宜，不能采用过大的配比率。当配比率超过100%时，室内机的实际制冷、制热能力会有所下降，应对室内机的制冷、制热容量进行校核。

4 多联机室外机设置要点

室外机应设置在通风良好的位置[5]，应确保室外机四周有足够空间，保证：热风能够直接排到室外、室外温度的风能够吸进来、排风不短路（即不回流）、保证排风量和进风量，且同一系统内模块必须摆放在同一高度。在办公建筑中，室外机常用的三种设置方式为：集中设置在室外或屋顶、集中设置在避难层、分层设置在楼层靠外墙的设备平台内。

4.1 室外机集中设置在室外或屋顶

室外和屋顶不占用商业空间，且通风良好，利于室外机的安装和维修。采用这种方式时应与方案及景观专业沟通，确保满足绿化面积及美观要求。

以下为各种情况时的空间要求：

1）室外机高于周围障碍物。室外机高于周围障碍物且室外机排成1 行时安装要求（图3）。室外机高于周围障碍物且室外机排成2 行时安装要求（图4）。室外机高于周围障碍物且室外机排放多于2 行时安装要求（图5）。

图3 室外机高于周围障碍物且室外机排成1 行时安装示意图

图4 室外机高于周围障碍物且室外机排成2 行时安装示图

图5 室外机高于周围障碍物且室外机排放多于2 行时安装示意图

2）室外机低于周围障碍物，当室外机低于周围障碍物时，其摆放位置参照室外机高于周围障碍物摆放，为防止室外热空气串气，影响换热效果。需在室外机散热出风罩上加装导风罩以利于散热，导风罩高度为H-h（图6）。

图6 室外机低于周围障碍物时安装示意图

3）侧出风系列室外机布置要求见图7。

图7 侧出风系列室外机安装示意图

4.2 室外机集中设置在避难层

在超高层办公建筑中，往往屋面空间不够，由于建筑外立面美观性要求无法在标准层设置室外机通风百叶、建筑面积商业价值的最大化无法在标准层设置多联机室外机位等原因，办公建筑的多联机室外机往往会集中设置在避难层。

室外机集中设置在避难层时（图8），由于避难层面积限制，往往会将室外机两排并列设置，此时应沿外墙（百叶）分散布置，并设排风导风管。排风导风管应按室外机模块单台风机单独设置，使热风直接排除室外，不应多个模块共用导风管（图9）。

图8 室外机集中设置在避难层平面布置图

图9 导风管布置剖面大样图

4.3 室外机分层设置在楼层靠外墙的设备平台内

在高层办公建筑中，由于没有足够的屋顶面积等原因，室外机会分层设置在楼层靠外墙的机房内，且为了保证外立面效果，室外机往往竖向上放置在每层的相同位置。在夏季供冷时，下面机组排出的热气流在热压作用下上升，应进行CFD 模拟分析，采取措施避免下层机组排风被上层机组吸入，影响上层机组的运行。机组风机余压须大于50 Pa，当通风面有遮挡或通风效果不顺畅时应进行CFD 模拟分析确定，且出风口应紧靠百叶。

4.4 室外机排风百叶要求

为保证排风顺畅，排风百叶不应采用防雨百叶，排风百叶方向水平或者向下、向外倾角为10 度左右，百叶间距不小于80 mm，整个百叶风口水平方向的净流通面积不小于80%（扣除百叶的厚度、边框以及支撑筋等）。

排风的风速越高，热风吹出的距离就越远，减少了热风回流的可能性。但是风速过高时，阻力增大，反而减少了风量。排风口的风速宜为4.5～6 m/s（顶出风机型）、3.5～5 m/s（侧出风机型）。设置导风管时，导风管一定要接上排风百叶或者要尽量靠近排风百叶（图10），以免有部分热风泄露在设备间内。

图10 室外机排风百叶

保证排风顺畅的另一个要求是要有合适的进风，进风方向宜与排风方向不同。进风相当于自然进风，必须保证足够的进风面积。进、排风在同侧时，进风百叶（扣掉排风百叶及大的遮挡）的面风速应为不大于1～1.6 m/s。

5 新风系统形式

多联机空调系统新风供给方式一般有以下四种：

1）采用热回收新风机组。热回收装置的全热回收效率约为65%左右，在严寒地区及夏季室外空气比焓低于室内空气设计比焓而室外空气温度又高于室内空气设计温度的温和地区，宜选用显热回收装置。在其他地区，尤其是夏热冬冷地区，宜选用全热回收装置。此方式无需设置新风室外机，热回收机组可以吊装设置，占用建筑面积较小。但是新风部分负荷由室内机承担，室内机选型需放大，新风效果较差。一般使用在空调面积小且要求不高的办公建筑。

2）采用多联机专用新风处理机。室外新风被处理到室内空气状态点等焓线上或者等湿线上的机器露点。这种方式室内机不承担新风负荷，新风效果好，但是需要单独设置新风室外机，需考虑室外机位，初投资大。一般使用在空调面积不大于2 万m2且对新风要求高的办公建筑。

3）采用带独立冷热源的热回收新风机组或水冷式新风机组。由于新风的冷热负荷很大，当空调面积大于2 万m2时，新风量在60000 m3/h 以上，宜采用采用带独立冷热源的热回收新风机组或水冷式新风机组。这种方式室内机无需承担新风负荷，新风效果好，但需要设置热冷源，除投资较大。

4）室外新风直接由风机送入室内。这种方式新风未经过处理，负荷全部由室内机承担，初投资小，但容易造成结露，新风效果不好，在工程中慎重采用。

6 结语

正确的负荷计算是空调系统设计的基础，应根据工程负荷及修正系数选择多联机系统容量。根据装修风管选择室内机形式，室内机台数及容量要考虑配比率，且宜选用多台小容量室内机来满足噪声要求。多联机室外机可集中设置在室外或屋顶、集中设置在避难层、分层设置在楼层靠外墙的设备平台内，根据工程实际情况选取设置方式，室外机位良好的通风散热对系统运行效果至关重要，因此排风应采用通风率大于80%的非防雨百叶，且应合理的设置室外机位空间来满足进排风通畅。多联机系统的新风常用采用热回收新风机组、多联机专用新风处理机、带独立冷热源的热回收新风机组或水冷式新风机组三种方式，根据项目规模选择合适的新风系统。