多联机空调系统优化设计.docx

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多联机空调系统优化设计

 摘要：

针对多联机空调系统设计中存在的各种问题，结合实际工程设计经验，提出在系统设计、设备选型、冷媒配管、冷凝水系统、设计接口管理等方面的一些优化建议。

关键词：

多联机空调系统；冷媒配管；接口管理；设计优化多联机诞生并兴起于日本，90年代初进入我国，经过数十年的发展，多联机凭借其设计、施工、使用方便的独特优点，市场份额逐渐增大，据资料统计，近几年上海及附近地区空调的销售量，多联机占70%左右，尽管多联机在我国如此大规模应用，但到目前为止，我国关于多联机系统的设备制造、系统设计、安装调试等还没有相关的国家和地方标准予以支持。

在实际工程中，遇到很多问题，本文就实际工程的设计、施工配合中遇到的一些问题进行探讨。

     1系统设计 

      近几年多联机设备制造厂家推出单套机大容量系统，根据某品牌的资料，室外机单套容量可达48HP（135kW）；室内机连接台数可达40台；系统冷媒配管总长可达510m；系统冷媒配管单程长度可达160m；室外机与室内机间的高度差，当室外机在上时，可达50m；当室外机在下时，可达40m。

这些技术条件使得多联机应用更加方便、灵活，每套多联机的服务建筑面积将近1000㎡。

但实际工程中，单套多联机的作用域不宜过大，首先，应按使用房间的设计条件、使用时间和频率合理划分系统，如设备用房和办公用房二者的使用时间不一致，应划分为不同的系统，若设有新风机组，则新风系统应单独设置室外机。

其次，室内机与室内机的距离不能超过产品技术要求，根据几大厂家提供的技术资料，第一分歧管到最后一台室内机的距离不能大于40m，超过40m将会导致远端室内机冷媒不足、冷媒管内流动阻力大、空调压缩机回油困难、室内机之间压力失衡、系统不稳定故障增多等问题。

第三，随着室外机容量的增加，ＣＯＰ逐渐下降，48HP的室外机COP值较20HP时下降了20%。

       由于单个室外机模块的容量为8～16HP，大容量室外机都是由这些模块组合而成，随着多联机容量增大、为保证系统冷媒液体的回流、液态制冷剂的闪发、润滑油的回收及运行的稳定，系统必然要增加辅助回路和控制部件，致使系统更为复杂，同时伴随着管路增长、系统阻力加大，系统运行压力上升，会导致COP值下下降、系统可靠性降低、故障率高等问题。

       根据多联机设备的特点，从空调系统节能及可靠性的角度考虑，建议设计者适当控制多联机空调系统工程的规模，慎重采用大容量多联机系统，室外机容量控制在20HP左右为妥。

      2设备选型

       由于多联机空调系统的特殊性，影响其性能的主要因素有室外温度、室外机的通风条件、冷媒配管长度、弯头个数以及室、内外机的高差等，选型时应根据实际的影响因素进行修正。

       工程中，施工图标注的室、内外机规格是设计人员根据冷负荷计算得出的，并未确定产品的具体型号，主要有两个原因：

（1）施工图设计时，设备还未招标，而设计人员又在招标之前不能确定设备厂家及产品型号。

（2）由于缺乏统一标准，产品型号不统一，各厂家提供的设备选型修正参数也都不一样。

因此，设备选型通常由厂家通过二次深化设计完成。

       根据地铁工程的设计经验，待厂家进行二次深化设计后，由原设计设计单位出最终施工图，这样设计单位可以根据可以根据设备选型结果，对订货设备规格和数量进行调整，对冷媒配管材质、管径和壁厚、设备参数进行最后确认。

特别是对施工安装提出更具体、更详细的设计要求。

      3冷媒配管与冷凝水系统

       作为多联机空调系统设计中的重要环节，冷媒配管的设计不止是简单地把室内、外机连接起来，需要考虑距离、冷媒分配平衡、分歧管前后直管段长度等因素，还要根据冷媒介质确定系统的运行压力、试验压力以及铜管的材质、管径、壁厚等，根据气候条件、冷媒管所处的环境条件等确定保温的材质、厚度以及是否需要保护层等。

冷凝水系统同样值得重视，需考虑坡度、排放点、管径等。

       3.1系统分支级数不宜过多，应采取对称布置，使冷媒分配平衡。

       3.2分歧管前后应有水平直管段，以保证冷媒汽液流动平衡，根据几大厂家提供的资料，控制距离应满足以下要求：

       A、铜管转弯处与相邻分歧管间的水平直管段距离应≥1m；B、相邻两分歧管间的水平直管段距离应≥1m；C、分歧管后连接室内机的水平直管段距离应≥0.5m；

       3.3由于安装空间紧张，冷凝水管在施工时坡度较难满足设计要求，为保证排水效果，建议室内机自带排水泵，接入立管时设存水弯，防止倒灌，具体做法。

      4设计接口管理

       施工图设计时，所有专业需充分沟通，协调一致，以确保工程的可实施性和先进性，多联机空调系统设计，空调专业需处理好与建筑、结构、配电、给排水、弱电等专业的接口。

       4.1与建筑接口

       空调专业需与建筑专业落实冷媒管径、外墙通风百叶、室外机、风井的位置和尺寸。

建筑专业需提供维护结构参数，布置图给空调专业。

       4.2与结构专业

       空调专业需向结构专业提供室外机的荷载及安装位置，穿楼板孔洞。

结构专业需提供结构梁布置图给空调专业。

       4.3与配电接口

       空调专业需向配电专业提供用电设备的配电功率、电压、负荷等级和平面图。

配电专业需提供配电用房的温湿度要求及设备发热量给空调专业。

       4.4与给排水、弱电接口

       空调专业需与给排水专业落实冷凝水排放点。

与弱电专业落实弱电系统房间发热量、温湿度控制要求、防火阀的数量和位置。

      5结论建议

       5.1从空调系统节能及可靠性的角度考虑，建议设计者适当控制多联机空调系统工程的规模，慎重采用大容量多联机系统。

在大型建筑中运用时，应通过技术经济比较，科学选择空调方案。

       5.2设备招标后，由设备厂家完成设备选型，若设备参数有调整时，应由原设计单位根据设备选型结果出最终施工图。

       5.3冷媒配管设计应满足产品的技术条件要求，需重视冷凝水系统的设计，并对施工安装提出明确、详细的要求。

       5.4施工图设计应处理好与各相关专业的接口，以保证工程顺利实施。

       5.5建议主管部门尽快出台多联机空调系统的设计、安装等相关标准。

介绍了多联机空调系统及其特点，并进行了节能分析。

为了使多联机空调系统更加节能，提出了系统设计时应注意的要点。

内容节选:

1多联机空调系统简介

多联机空调系统是一种集中空调系统，同时又是一种可以适时地满足室内冷热负荷要求的高效率冷剂空调系统。

目前，多联机的主要分为直流变频多联机和涡旋式变频多联机。

2多联机空调的特点

（1）设计合理的多联机空调系统具有明显的节能，舒适效果，该系统依据室内负荷，在不同转速下连续运行。

减少了因压缩机频繁启停造成的能量损失；采用压缩机低频启动，降低了启动电流。

同时避免了对其它用电设备和电网的冲击：

具有能调节容量的特性，改善了室内的舒适性。

（2）多联机空调系统具有设计安装方便、布置灵活多变、占建筑空间小、

使用方便、可靠性高、运行费用低、不需机房、无水系统等优点。

3多联机空调系统节能分析

（1）多联机空调系统与风冷冷水机组加风机盘管空调系统比较：

通常风冷冷水机组的cop=2．4～3．4，加上风机盘管、水泵的功率消耗和管路损失等。

一般该系统的cop=i．g2～2．52之间：

一般多联机的COP=2．26～3．06，多联机空调系统管路损失很小，一般可以忽略。

因此多联机空调系统的COP=2．26～3．06。

因此，多联机空调系统不一定比风冷冷水机组加风机盘管空调系统节能，只有当室内外机距离小于等于100米．高差小于±3O米。

且室内机之间高差在2O米范围内时，多联机系统的COP才会大于风冷冷水机组加风机盘管系统。

（2）通常室内机与室外机的容量比应在50％～130％范围之间。

并且当多联机在4O％～8o％负荷时COP值较大，即在此范围内多联机空调运行是比较节能的。

4多联机空调系统设计时应注意的要点

多联式空调机组以节约能源、智能化调节和精确的温度控制著称，但是，是否能真正具备上述三项优越性呢?

实际并不一定，还要在设计时注意以下几个方面：

（1）空调系统划分应当合理，系统的经常性同时使用率或满负荷率宜控制在4o％～80％。

多联机的容量规模不宜过大。

设计时不能只看建筑规模．而应合理划分系统规模。

（2）应优化室外机与室内机间的配管布置，尽量减少配管长度。

配管等效长度不宜超过70m：

或通过产品技术资料核定，配管实际长度制冷工况下满负荷的性能系数不应低于2．80。

（3）室内机之间、室内与室外机之间的高度落差不能超过厂家设备容许的最大落差，并应尽可能小。

（4）室内机数量不能超过各厂家室外机允许连接的数景。

一方面由于机组容量增加，实现系统各部件的最优化匹配有难度，致使能耗增加。

另一方面，由于管路过长，阻力损失大大增加，也将造成制冷压缩机能耗大为增加。

（5）室内机、室外机的容量配比系数是一个系统内所有室内机额定制冷容量之和与室外机额定制冷容量之比。

宜参考下表选择：

（6）室外机设置要求：

①室外机必须设置在通风良好的场所，避免设置在通风条件不良的半封闭空间等场所。

当室外机布置在下部时，应考虑制冷工况时上升的高压液体克服重力的损失，防止液体闪发：

当室外机在上部时，应考虑压缩机捧汽压力是否能够满足要求，因为高差越大需要压缩机的摔汽压力越高。

②室外机的散热翅片应避免太阳直射，必要时可设置遮阳板。

但遮阳板不应距离室外机太近。

③室外机应设置在远离热排气口及含油蒸汽、污浊气体、腐蚀性气体的排出口。

避免热空气短路，造成室外机散热不良。

④室外机的设置应防止进风与排风短路。

当有可能发生这种情况时。

应采取有效措施，如：

冷凝风机出风口安装导向风管，并适当加大风机静压：

加商室外机组的安装高度，保证补风空间等。

（7）新风问题：

多联机空调系统中，新风量是一个很重要的技术参数，也是达到室内卫生标准的保证。

目前常用的新风处理方式有：

①用全热交换器处理新风。

这种方式特别适合有排风要求的场合，如餐饮娱乐、会议室等。

将室外新风经过全热交换器与室外排风进行热湿交换后送入室内，可以大大降低新风负荷，非常节能。

然而，在工程设计时需要注意新风口和排风口的布置一定要合理，尤其是有污染的场所，更要考虑新风和排风的交叉污染问题，在使用时，过滤器易堵塞，需要经常清洗过滤器。

②用风机箱将新风送至各个室内机，新风负荷由各个室内机负担。

该方式系统简单，设计时风机箱也根据系统要求很容易选到合适的风压。

过渡季节还可以作为通风换气机使用。

因此，通常情况下都推荐采用第二种处理方式，经济合理，简单适用。

而在有排风要求的场合，则优先考虑第一种方式。

总之，多联机空调系统的设计应该严格按照国家相关规范，并综合考虑多种因素的影响，力争做到系统选型合理、运行节能。

能源和环境问题是当今世界关注的焦点。

为了节约能源保护环境，多联机空调采用变流量以适应空调负荷变化，在制冷空调领域受到广泛重视。

其工作原理是：

由控制系统采集室内舒适性参数、室外环境参数和表征制冷系统运行状况的状态参数，根据系统运行优化准则和人体舒适性准则，通过变频等手段调节压缩机输气量，并控制空调系统的风扇、电子膨胀阀等一切可控部件，保证室内环境的舒适性，并使空调系统稳定工作在最佳工作状态。

   多联机空调系统是在空调系统中，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内换热器的制冷剂流量，适时地满足室内冷热负荷要求的高效率制冷剂空调系统。

多联机空调系统需采用变频压缩机、多级压缩机、卸载压缩机或多台压缩机组合来实现压缩机容量控制；在制冷系统中需设置电子膨胀阀或其它辅助回路，以调节进入室内机的制冷剂流量；通过控制室内外换热器的风扇转速积，调节换热器的能力。

本文就变频多联机空调设计中在新风的处理,耗电量,内外机匹配等方面与大家探讨。

1 新风方面 

在暖通空调系统中，足够的新风量对于提供良好的室内空气品质（IAO），保证室内人员的舒适感和身体健康有着直接意义。

使用新风既能提高室内空气品质,又能在过渡季节（部分时间）只开新风系统就能满足使用要求。

在变频多联机空调系统中新风机组的形式有以下两种, 

1.1全热交换机组：

是回收排气热能并重新用于送风时制热或制冷的系统，使一部分回风和送风之间进行热交换。

优点：

整体式机组，无室外机，不受外界限制，相当节能。

缺点：

风管设计较复杂，风压较低。

1.2全新风处理机组：

采用直接膨胀制冷法，通过变频控制为基础，加热和冷却处理接近室温的室外空气。

优点：

风管设计简单，风压较高。

缺点：

室内机与室外机之间的冷媒配管实际长度在100m以内，高低差为50m（室外机高于室内机），当室内机高于室外机时，高低差为40m，因而受外界的限制。

另外冷媒配管垂直距离超过50m时，需修正制冷容量，全新风机组采用独立的制冷系统，故耗电量比较高。

在设计过程中根据工程实际情况选择合适的新风机组应用于空调系统,这样才能取得良好的效果。

另外经新风机组处理后的新风建议送至室内机的回风口,与回风一起处理后送至室内,这样有效防止新风管结露问题。

2 室外机耗电量方面 

设计时必须仔细分析样本，要对不同厂家的样本进行分析比较，虽然各个厂家的技术含量不同，COP值有高低，但不会相差太大，风冷式机组COP一般在2.6~3.3左右。

有些厂家一味强调COP值高，但样本与实际不符，从而导致室外机的电线容量配置不够。

另外在设计过程中要注意室外机耗电量是压缩机的功率和外风扇的功率之和，不要错将压缩机功率当作室外机的耗电量。

3 室内机选择方面 

某些工程中在一些房间的室内机选用不合理，如：

1.在高度较低的房间内选用了嵌入式四面送风的室内机；2.在层高较高，档次较高的场所选择明装侧吹式室内机，与周围环境不相称，影响整体的效果。

改进措施：

1.在房间层高较低的场所比较适宜选用明装侧吹或暗装侧吹的室内机,吊顶采用不吊顶或二次吊顶的形式,这样有效的节省了空间。

2.有平吊顶且空间较大时采用嵌入式四面送风的室内机，与吊顶很容易配套，当平面空间较大时，为了节省造价或更灵活的配合内装修也可选用暗装内藏风管式室内机。

4 室内外机的匹配方面 

变频多联机空调机组为了宣传它的优点，过于夸大它的性能，例如：

室外机的单一系统，可联接64台、128台甚至256台室内机，配管最长可达150m，室外机、室内机之间的高差可为50m，室内机之间的高差可达30m。

且不论为了实现这种大系统的可*运行，特别是针对由于环境温度过低与管路过长带来的液体回流、液态制冷剂再闪发和回油困难等问题，需要增加一些辅助回路与附件，致使系统复杂，更重要的是将造成过多能量消耗，以及系统难以稳定运行。

能耗增加的原因有如下两方面：

一方面由于机组容量增加，实现系统各部件的最优化匹配有难度，致使能耗增加。

例如， 1997年12月京都会议决议，日本规定多联式空调机组的制冷能效比（EER）为：

制冷量小于等于4kW为4.12，小于等于7 kW为3.23，小于等于28 kW为3.07，就可以说明能耗增加等问题。

另一方面，由于管路过长，阻力损失大大增加，也将造成制冷压缩机能耗大为增加。

总之，多联式空调机组容量不宜太大，额定制冷量以不大于56 kW为好。

5 管道长度、室内外温度对室外机冷量（热量）的影响 

产品样本中所提供的技术参数与实际工程条件（室内外温度、管道长度）不同时，应对其技术参数进行修正，否则达不到使用要求。

当管道垂直距离超过50m时或总长超过90m时，冷媒衰减度比较明显，要适当加些修正系数，并且将回汽管道适当加大。

6 室外机的布置 

室外机的布置应满足下述要求：

进风通畅不干扰，排风顺畅不回流。

只有做好这些才能保证室内机的冷量（热量）。

因此室外机位置选择相当重要，在条件许可的情况下建议布置在屋顶上比较有利。

如条件不许可时只能布置在阳台和地面上时，尽量布置分散，避免垂直布置，以防下面室外机的排风被上面室外机吸入作进风，影响机组产冷量。

6.1 屋顶多台布置 

室外机布置在屋顶时，进风口与出风口的最小空隙在允许范围内，其女儿墙离室外机吸气侧控制300mm以上，高度可不受限制；其女儿墙离室外机吸气侧300mm以内时，不能超过室外机高度。

室外机之间距离需控制在400mm以上 。

6.2 阳台数台长直布置 

写字楼层高一般在3.00-3.40m之间，室外机顶部距上一层楼板一般在1.56-1.96m之间。

由于室外机出口排气速度为6.5-12m/s，因此，热空气到达一层顶板时会返回室外机下部又被吸入，为防止此现象发生，在室外机排气口处设置一个层流罩，或者选用斜出风口的室外机，避免热空气回流。

7 凝结水管的安装问题 

变频多联机空调部分室内机自带凝结水排升泵。

这给设计带来极大的方便。

实际工程中凝结水管的长度应尽量短，并要有0.01的坡度，以免形成管内气阻，排水不畅。

如果凝结水管坡管不够时，可制一个排水升程管。

升程管的高度应小于各种型号凝结水排升高度的规定值。

升程管距管室内机应小于300mm。

8 设计实例 

以南通某办公大楼为例，该工程总建筑面积6456m2，层高为28.77m，共八层，为二类高层建筑。

8.1冷热源选择：

考虑本工程有以下几个特点：

a、位于市区范围，不能用燃煤锅炉，而且周围无蒸汽能源提供；b、由于本工程无地下室，没有设备用房提供；c办公大楼员工不多，会议室较多，同时使用系数不大；d甲方要求吊顶高度控制在2.8m以上。

本人经分析比较后认为本工程采用变频多联机系统最为合适。

8.2根据以上设计原则，在本工程室外机统一布置在八层屋面，每个系统的室内机布置相对比较集中，一般均控制在二层以内，第一个冷媒管分支距最远处的室内机控制在40m以内。

9 结束语 

变频多联机空调工程除了选择一个好的品牌，还需要一个好的设计，好的安装队伍。

因此对于我们设计人员来说，应该精心做好空调设计，切实有效地贯彻到空调工程施工中去，尽可能地使空调在最节能的情况下达到最佳的效果