北京市区铁路信号楼采用多联机空调供热应用研究

李显宇

（中国铁路北京局集团有限公司，北京 100860）

目前，空调设备已经普及。随着技术发展，具备供热功能的冷暖空调性能不断提高。相较于燃烧化石燃料用于供暖而言，在一定的气候条件下，采用空调供热的节能、环保、经济优势还是明显的。空调供热性能受气象、环境影响明显，同时还需要考虑系统的除霜性能，这是受制约的一面。虽然现实中人们也在自发的应用，但是成规模应用不多，这方面的研究也不多，文献很少，还不能形成系统的认识。规范也没有明确的规定，难以总结指导实际应用。本文通过工程实例研究，希望在多联机空调供热方面有所启示，也希望在房间空调器用于供热方面得到借鉴。

1 工程概况

新建北京丰台站客运车场信号运转综合楼建筑面积7976m2,建筑高度31.96m，地上7层，主要为设备用房及生产办公房间，局部地下1层为人防工程。

1.1 设计采暖方式

消防控制室采用热泵型分体空调加电暖气采暖，其余需要采暖的房间采用散热器供暖，热源为临近换热站采暖热水。采暖总热负荷Q=300kW，建筑热指标38W/m2。

1.2 设计空调系统

消防控制室和值班室采用分体空调供冷，消防控制室设备发热量7KW。根据弱电专业工艺要求，联合通信机械室、信号机械室、电源室、机房采用机房专用空调，工艺房间设备发热量合计180KW。其它需要供冷的房间均采用直流变频多联机空调机组，室外机置于屋顶。空调总冷负荷Q=275kW，建筑冷指标34W/m2。

1.3 暖通空调主要设计参数

室外主要设计参数：供暖室外计算温度-7.6℃，冬季空调室外计算温度-9.9℃，夏季空调室外计算干球温度33.5℃，湿球温度26.4℃。

室内主要设计参数：办公室、会议室、值班室、消防控制室冬季18℃，卫生间、盥洗室、走道16℃。

2 房屋功能情况

首层、二层主要为设备用房，局部为监控及值班房间。三层主要为作业人员休息房间及办公房间，少量配电、配线及设备间。四层主要为信号设备用房，有少量值班室及一间运转室，运转室面积较大。五层、六层主要为信号设备用房及配线间，有部分值班室。七层主要为作业人员休息房间及办公房间。

3 空调系统情况

3.1 设计设备参数

室内机：三层房间使用面积多为21.9m2，配一台SNJ28室内机。44.4m2房间配两台SNJ28室内机。四层运转室88.3m2，配2台SNJ90室内机。均不带电辅热功能。

室外机：整栋楼共设7台室外机，分区域供冷。其中3层由1台SWJ730供冷，性能：QL=73.0kW，QR=81.5kW，4、5、6层右侧共用1台SWJ450供冷，性能：QL=45.0kW，QR=50.0kW。7台室外机合计：QL=302.7kW，QR=338.5kW。

3.2 施工实际设备参数

本工程安装的多联机空调设备为美的MDVS型产品。

室内机：四面出风嵌入式标准型，三层房间使用面积多为21.9m2，配一台MDV-D28Q4/N1-D室内机,性能：制冷量2.8kW，制热量3.2KW。44.4m2房间配两台MDV-D28Q4/N1-D室内机。四层运转室88.3m2，配2台MDV-D90Q4/N1-D室内机，性能：制冷量9.0kW，制热量10.0kW。室内机均不带电辅热功能。室内机测试条件：制冷时室外35℃，室内27℃；制热时室外7℃，室内20℃。

室外机：整栋楼共设7台室外机，分区域供冷。其中3层由1台MDV-730W/D2SN1-8X1供冷，性能：制冷量QL=73kW，制 热 量QR=81.5kW，IPLV=8.50。4、5、6层 右侧共用1台MDV-450W/D2SN1-8V1供冷，性能：QL=45kW，QR=50kW，IPLV=9.20。7台 室 外 机 合 计：QL=308.8kW，QR=340.5kW。模块单机制冷工况：室外35℃，室内27℃；制热工况：室外7℃，室内20℃；等效配管长度10m。

设备低温性能：通过优化冷媒回路设计，二次过冷、智能化霜等多项技术，产品使用说明承诺系统在-25℃低温条件下，保持稳定制热能力。

4 采用多联机空调供热的可行性分析

4.1 室内机制热能力分析

从设计计算的结果可知，整栋建筑不同位置的房间热负荷差别很大，从可行性验证的角度考虑，只要具备代表性即可，不必做逐一分析。这里以一间使用面积21.9m2房间为例，热负荷为1750W。多联机空调使用手册标明的测试数据：室外7℃，室内20℃条件下，室内机制热量QR=3.2kW。由于室内机给出的测试数据条件与房间热负荷计算条件不一致，没有准确的对应数据，因此只能结合设备低温性能采取定量与定性相结合的办法分析，分析的结果对工程实践具有指导意义。制热能力负荷比3200/1750=1.83，也就是低温工况降效83%以内，可以达到设计效果，这个风险按照一般的经验是可以接受的。

4.2 室外机制热能力分析

按照设计计算的结果，整栋建筑设计采暖总热负荷Q=300kW。多联机空调使用手册标明的测试数据：室外7℃，室内20℃制热工况下，室外机制热量QR=340.5kW。与室内机分析同样方法，制热能力负荷比340.5/300=1.14，也就是低温工况降效14%以内，可以达到设计效果，这个风险按照一般的经验是不能接受的。

4.3 本工程特点及可行性结论

通过上面分析，对整栋建筑而言，采用多联机空调供热，室内机达到设计效果概率很大，室外机达到设计效果概率较小，总体上说难以达到设计效果。但本工程特点是整栋建筑本冬季需采暖房间并非全部使用，使用率不超60%，在此条件下制热能力负荷比340.5/（300×0.6）=1.89。也就是低温工况降效89%以内，可以达到设计效果，总体上多联机空调系统供热达到设计效果成为大概率事件，具备可行性。

通过以上分析虽然得出了本工程条件采用多联机空调供热可行的结论，但是由于此种供热方式没有系统的理论指导及成熟经验，真正应用于工程实际效果如何，必须经过实际观测得出数据，才能得出有应用价值的结论，这也是本文的重点及目标所在。

5 采用多联机空调供热的实际方案

由于北京丰台站客运车场信号运转综合楼先行建成投入使用，而作为本工程热源的配套换热站尚未建成，故本年度供暖季无法应用配套热源，设计的散热器采暖系统不具备使用条件，需要解决过渡期采暖问题。

经前述分析本工程设计供冷用的多联机空调系统具备供热可行性，故将多联机空调系统入冬前全部安装完成，作为冬季供热设施。由于卫生间无空调室内机，故利用设备房间配备的电暖气作为备用采暖设施。

6 供热运行效果

6.1 调研期间最不利气象情况

中新网1月7日电综合消息，2021年首个寒潮预警多地降温达10℃，全国近九成国土都在“喊冷”！预计此次最低气温最低点主要在7～8日，今日(1月7日)6时，北京南郊观象台气温降至-19.5℃，迎来1966年以来最冷清晨。

北京最低气温达到-19.6℃，达到1952年之后的1月气温最低值，1966年之后的气温最低值。

由此报导可知，此次调研期间的气象条件是具备代表性、考验性的。

6.2 实测数据（表1）

6.3 运行效果评价

以上观测条件选取的是具有代表性的情况。一般气象条件下，设有空调室内机的房间，温度均在设计温度以上，充分满足舒适性要求。未设置空调室内机的部位，温度没有达到设计温度，但可以满足工作人员正常生产需要。非常不利气象条件下，设有空调室内机的房间，如果设备能力全部投用，仍能充分满足舒适性要求，如果只是部分能力投用，就会出现达不到舒适性要求的情况。未设置空调室内机的部位，温度会降到冰点以下，但没有产生破坏性结果。

总体说来，本年度供暖季生产办公房间室温能够达到舒适性条件，作业人员没有不良反应，总体效果良好。未设置空调室内机的部位，需要采取其它措施，才能达到舒适性条件。

7 采用多联机空调供热的经济效益

7.1 常规解决方法费用

过渡采暖常规解决方法是寻找就近热源，敷设室外管路，接入信号楼室内散热器采暖系统。经调查最近可接热源点至信号楼需敷设管路300m（双延米），管径为DN150,经济的敷设方式为预制保温管直埋敷设，综合单价1000元/双延米（保守数值），故新建管路需投资：300×1000=300000元=30万元。

该信号楼还会发生热源方收取的供暖费。按单价45元/m2，供暖面积2000m2（保守数值，收费方认可的面积会大于此数值），则供暖费至少为：2000×45=90000元=9万元。

其他费用忽略。

7.2 多联机空调供热费用

多联机空调供热费用主要为运行电费。多联机室外机主要用电量为20kW,室内机主要用电量为3kW，按每天24h运行（保守估算，实际会有间歇），120天采暖期计算，共：23×24×120=66240kWh。电价按0.77元/kWh计算，则电费为：66240×0.77=51005元=5.1万元。

7.3 多联机供热节约费用

本工程本供暖季采用多联机供热节约费用（保守估算）：30+9-5.1=33.9万元。

8 推广价值与后续工作

与本工程具有相似情形时可参照实施，具有明显经济效益，而且不会产生过渡施工对生产生活的干扰，也避免了对其他管线、设施的影响。

正式热源引入后，信号楼仍按照设计采用散热器采暖。同时经过本年度应用，多联机可作为备用供热设施，提高了供热可靠性。或者以多联机空调系统作为主供热系统，散热器采暖系统作为补充，既可提高可靠性，又能提高经济性。由于散热器采暖系统热源为燃气锅炉，不可避免的要排放有害气体，而空调系统使用电力，对于城市而言，环境效益占有优势。

9 结语

（1）按照北京常规设计参数进行多联机供冷设计，系统同时具备的供热能力（未设置室内电辅热功能）能够满足市区空调房间供热需要，但需考虑适当的裕度满足低温降效的影响。

（2）在整栋楼大部分房间开启空调供热时，无供热设施的楼梯（门窗关闭）、卫生间的室温大部分时间在冰点以上；室外为极端低温时，气温会低于冰点，但短时间不会导致卫生间结冰。

（3）除室外气温外，空调房间供热效果受云量、风力影响明显。

（4）目前市场上多联机室内机是否带电辅热功能需要用户或设计者自主选择。本文案例中的多联机室内机不带电辅热功能，如果选择具备电辅热功能的设备，供热可靠性会更高。

（5）同一生产商不同系列产品低温性能差异较大，应用时需重点关注，订货时注明。

（6）由于目前房间空调器产品一般默认带电辅热功能，在低温性能接近本案例技术参数时，其应用可以借鉴本案例结论。

10 需深化研究的问题

（1）目前规范中对多联机及房间空调器的低温制热性能要求不高，不同厂家、不同产品性能差异较大，给工程应用及用户选择带来难度，因此需要深入研究空调器低温性能，促进规范及早制定统一标准，推动空调器更广泛的应用，从而使供热更加灵活。

（2）本文仅以工程应用案例说明北京市区采用多联机空调供热的可行性及效果，需要进一步深入系统的研究，以利推广。

（3）从原理上说空调供热有利于安全、节能、环保，具体效果尚需论证。

（4）空调噪音及舒适性方面的弊端应深入研究。

（5）建议供暖通风与空气调节设计规范在多联机及房间空调器供热方面给出具体意见。