多联机在高层运用中的体会

多联机在高层写字楼中应用的几点体会摘要本文描述多联机空调（热泵）系统在高层写字楼的应用中，在设计上应注意室外机的摆放、冷媒管过长引起冷量衰减、新风系统等几个方面的问题，使多联机系统得到真正合理的运用并满足用户的要求。关键词高层写字楼多联机室外机摆放衰减“公共建筑节能设计标准宣贯辅导教材建议：在一定规模（2万平米）以上的公共建筑的空调冷（热）源采用COP在4.0以上的水冷机组，特别要建议在大规模建筑中不宜采用风冷多联机组”，对于这一点，我们认为值得进一步商榷。因为近几年，我们在深圳所设计的高层写字楼大多以出售或出租为主，使用单位比较分散，建设单位一般要求在空调方案的选择上要考虑到每个用户空调系统开启、关闭的时间不同，并兼顾到节假日、晚上个别楼层或个别办公室的加班问题。在进行空调方案比较时，我们注意到集中的中央空调系统很难较好的满足上述建设单位的要求。而多联机空调（热泵）系统则以其具有安装便捷、使用灵活、维护简便、便于独立计量，占用安装空间小，可不设专用机房，可分期投入，可以实现“想用就用，想停就停”的个性化使用等特点，更能满足建设单位和用户的使用要求，也受到了建设单位的青睐。集中的中央空调系统与多联机空调（热泵）系统对比，从设计、施工、控制到运行管理都显得更复杂、难度更大，而由此任何一个环节的不合理而造成的能源浪费或许更大；同时由于业主的对空调使用的观念问题及计费问题，造成集中的中央空调系统开启率较高，而引起的能源浪费也更大。所以，对应以上的情况以及这几年中设计使用的实际情况，在高层写字楼的设计过程中，我们觉得多联机空调（热泵）系统应用是可行的。但正确的设计方式对其是否节能以及节能效果有很大的影响。如何更好的利用多联机的优势，克服其系统的弱点，是我们在设计中要考虑的问题和追求的目标。在项目设计中，必须根据项目的实际情况，综合考虑室外机摆放的位置、冷媒管井的位置、用户的空调要求、新风系统、室内气流的分布等方面，才能真正合理的运用多联机空调（热泵）系统并满足用户的要求。一般中小型项目采用多联机很容易做到室外机露天摆放，且室内、外机连接的冷媒管线也不长，设计时只需考虑日晒对室外机运行环境的影响即可。而高层建筑采用多联机相比之下就显得复杂得多。从设计实际中我们体会到：高层建筑如何合理布置多联机的室外机，保证每台室外机进、排风气流组织合理，从而确保空调系统运行的能力和能效意义重大。原因之一是室外机运行环境对空调的耗能有着直接的影响；原因之二是系统冷媒管的增长也能引起系统能耗的增加，并能增加系统的初投资。如何具体解决以上问题，我们主要从室外机的摆放及冷媒管布置等方面描述：1室外机的摆放方式：由于室外机进、排风的气流组织是否合理会大大影响其散热，从而影响设备的产冷量。我们在建筑设计的方案之初就要向建筑专业提出我们的要求：1.1尽量做到多联机的室外机分层摆放（如果有条件做到隔层摆放，即每两层用一个室外机平台效果更好）；1.2摆放室外机的平台尽量不要朝向夏季的主导风向一侧。因为面对迎风面，尤其是在楼层较高时，室外风量较大，室外机热气很难排出，甚至出现倒灌，使系统效率很低，甚至室外机因高温保护而停机；1.3要有足够的检修、安装空间及气体流通空间，以便日后的维修操作及室外机的充分散热；1.4由于建筑专业为保证建筑有良好的外观，一般会在建筑立面采用百叶窗来隐藏室外机，但由于百叶的存在，空调室外机在夏季运行环境变得比较恶劣，这是由于回风温度较环境温度高，且可能会造成上、下层吸风及排气气流短路，楼层越高，发生短路的几率越大。机器本身吹出的热风被吸回导致回风温度越过回风极限，使得室外机与环境的换热越来越困难，导致制冷效果不好，甚至也可能造成冷凝器因高温保护而停机。按生产厂家技术手册建议百叶的倾斜角度应小于20°，且开口向下，百叶开口率应大于75%。1.5如果室外机数量较多，可能需要多排摆放，我们建议一般不要超过两排，否则靠里面室外机散热效果较差。由于第4、5条二个原因，所以各台室外机的排风扇上应分别设排风导管，排风管不能合用（合用会使室外机之间排气互相影响），直接将热气排出室外。排风管安装时一定要与百叶连接紧密，不能出现缝隙，确保进、排风完全分开，并留有足够的吸排风总面积。图1为我们在深圳一个项目室外机排风管安装的实例。图1南塔楼标准层机房排风图基础室外机排风管百叶通风率75%角度≤20°图2不同机外静压下气流现象对比即使按上述五条设计，我们在一些项目实际运行中，仍发现夏季高温情况下有停机现象，原因是一些室外机排气扇的机外静压较小，机外静压过小造成排风速度过小，热风就会在排风口处聚集，而出现排出气体倒吸的现象。近几年各个多联机生产厂家也逐渐注意到了室外机排风扇的机外静压问题，通过改进技术，在室外机运转音不变的前提下，优化室外机排风扇设计，使其风量、机外静压都逐渐增加，排风速度也随之增加，就会减少气流短路现象。图2是生产厂家提供的不同机外静压下室外机进、排风气流状况。从这张图我们还注意到在有条件的情况下，室外机隔层放置能人为增加了平台的高度，拉长室外机间距，更好解决气流短路的现象。由于建筑物的情况多种多样，常会遇到一些无法根据经验判断的室外机平台情况，所以建议设计人员在没有把握的时候，在设计阶段及时请专业工厂预先利用专业气流分析软件模拟建筑周围气流情况，通过气流分析先行判断出平台气流吹出情况，验证气流是否短路，从而确定分层摆放的空间效果并应根据模拟的室外机最小温度对其容量进行修正。图3是我们的一个项目的室外机气流分析结果，虽然上述室外机摆放的条件此项目均能满足，但由于项目下面几层对面有裙楼遮挡（平面详图4），造成气流模拟结果证明七层室外机环境温度过高，影响使用，这样我们及时调整了七层的空调室外机的位置，避免日后对用户空调使用的影响。图3整栋大楼机房的吸气温度分布图南塔楼机房南、北塔楼连接带往上为北塔楼此外，如没有条件做到室外机分层放置，而必须采用室外机集中放置的方式时，只要通过合理的设计，合理的空调分区，把室外机设于屋面层、架空层、避难层等位置，制冷剂管井按系统分区就近布置，也可以尽量缩短冷媒管管长，提高系统效率。例如在超高建筑中把室外机设于避难层且上下分区，因高规规定十五层之间必需设有一个避难层，所以室外机竖向所管辖区域一般不会超过8层。应建议建筑专业在避难层放置设备的区域不要设于夏季的主导风向一侧，室外机后侧尽量采用防火卷帘门分割，而少采用防火墙。因防火卷帘平时卷起有利于对流通风。另外无论是设于分层平台的室外机还是设于架空层、避难层的室外机均应设排风风帽，以免进排风气流在室内混合。排风风帽的安装应考虑室外机风扇的维修，层高要满足排风风帽安装的要求。2冷媒管的过长引起冷量衰减：多联机空调（热泵）系统的冷媒配管过长，其管路的沿程阻力加大，总阻力损头也越来越大，其直接后果是系统效率的进一步降低。在设计过程中，应严格根据生产厂家提供的随着等效配管长度的增加，室内机与室外机相对位置的高、低差对制冷（热）容量进行修正。为降低等效配管长度，安装时应尽量将管路铺直，减少弯头，避免过多管道搭接现象出现，以减少局部阻力。另增加主汽配管和主液配管（室外机一支路段）的直径，可以按生产厂家提供的修正系数重新计算总等效管长。一般生产厂家会建议等效配管总长为90m以上或高低差50m以上时，必须增加主气配管和主液配管（室外机与路段）的直径，同时补足制冷剂。3多联机空调（热泵）系统新风系统的设置采用多联机空调（热泵）系统其新风系统的设置也是一个重要方面。配合多联机空调（热泵）系统的新风补充途径有很多种，我们常采用的有以下几种方式：采用全热交换新风换气机的新风系统，采用直接膨胀式新风处理机的新风系统，以冷水机组为冷源的传统集中空调新风系统，采用蒸发式冷凝方式全热回收新风空调热泵机组的新风系统等。3.1采用全热交换新风换气机的新风系统其特点是节能，不需要机房，按规范规定所选用的全热交换器热回收率不低于60%。在图4南塔楼标准层机房简化图实际设计中，应注意全热交换新风换气机进、出风口摆放的位置，避免进、排风短路及进、出风口对建筑立面的影响；机组占用高度对层高的影响；机组风量的大小选择既要满足室内新风量，也要注意机组本身的噪声对室内的影响，如不满足室内噪音的要求，应采取降噪的措施或替换为小风量的全热交换器并联使用；机组的机外余压是否满足要求、是否需设增压机等方面。另外风量比较小的全热交换器，其产品的焓效率也比较低，一般会低于规范规定的限值。所在地区的气候条件，全热交换器是否适用，也是要考虑的问题。例如在广东地区，室外空气相对湿度较高，供冷时间长，全热交换器使用寿命短，热交换媒质易耗，部分负荷时新风焓差小，效果差，新风负荷的基本要由空调室内机承担。3.2采用直接膨胀式新风处理机的新风系统通过强劲而精确的加热或冷却将室外空气处理到接近室温状态。新风处理效果比较好，小风量新风机可与空调室内机连接到同一套室外机上，使用非常方便。只是现阶段产品价格比较高，建设单位在考虑初投资费用时还是难以接受。3.4传统集中空调新风系统传统集中空调新风系统是我们比较常用的新风系统。这种方法可以保证新风处理效果，但系统需另外配置冷热源。一般情况下，如项目中公共部分如商业、大堂、走道等需设置集中空调系统的位置，可与其合用或互为备用水冷/冷水机组，或采用空气源热泵冷水机组作冷热源。3.4采用蒸发式冷凝方式全热回收新风空调热泵机组的新风系统蒸发式冷凝方式全热回收新风空调热泵机组是近年新出的一种设备，从理论上讲节能效果显著，较适合与多联机系统配合使用，但还需要实际项目的检验。4结语通过对已运行的几个高层写字楼项目的回访，采用多联机空调（热泵）系统的项目，使用单位及物业管理公司对系统的运行均感到满意；采用集中空调系统的项目反映的问题还是集中到节假、晚上加班的空调问题和加班时段空调的收费问题。物业管理公司统计出的采用多联机空调（热泵）系统写字楼每平米空调费用均低于他们管理的同类项目集中空调（风机盘管+新风）系统的费用，而且管理简单，通过利用电表及多联机配套的智能控制系统配合使用等几种计费方式，使用单位普遍认为收费更为合理。但多联式空调（热泵）机组出现故障时，基本上需要更换部件，物业管理公司感到担心的是今后的维护费用将会较高。而多联式空调（热泵）机组能效比小于水冷冷水机组，对于同样的制冷量需要更多的电耗，也是这种系统存在的实际问题。参考文献：[1]公共建筑节能设计标准宣贯辅导教材[M].北京：中国建筑工业出版社，2005[2]大金VRV在大中型建筑中分层摆放的应用[J].暖通空调副刊2009年5月:19-21