论多联机空调系统设计中的几个问题

摘要: 围绕商用多联机空调系统设计中存在的全热交换器选择、外机容量的确定、冷媒管长的修正、系统施工安装控制等问题，剖析了产生这些问题的原因，并探讨了解决问题的对策。

可变制冷剂流量空调系统，即通常称作的商用多联机空调系统，因其变频技术的应用、超长冷媒管设计、多元化内机形式、高可靠的设备、简捷的系统设计、人性化的系统控制，以及不断下降的设备投资而为社会所青睐，为暖通设计师所认可，并在办公、商业类等建筑中得到广泛的使用，但在大量涌现的多联机空调系统设计中也出现了一些问题，笔者在此提出愿与同行商榷。

１新风全热交换器的选择

在商用多联机空调系统中配以全热交换器，让室外新风在全热交换器中通过与室内排风的热湿交换，回收排风中能量，为新风预冷或予热。这种做法在补充了室内新鲜空气同时，又排出了室内废气，而且还节省了能耗，是建筑节能和环保的和谐组合。

全热交换器是一种不具冷源的换热设备，受换热效率的限制，处理后的新风参数无法达到室内状态，仍对室内形成负荷。全热交换器的换热效率决定了送入室内新风的状态，也直接影响了空调内机容量的配置。表1参数摘自市场上几种有代表性的全热交换器品牌资料。

表1.

表中数据看出，不同品牌全热交换器冬季热焓效率均大于60％，可以满足新颁布的《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005中5.3.14条的“交换器的热回收效率不低于60%”的要求，而夏季冷焓效率品牌间则相差悬殊，冷焓效率低于热焓效率，且有的厂家不提供冷焓效率参数。笔者发现我省部分采用多联机加全热交换器处理新风的工程，使用中发现室内温度高，难以满足使用要求。究其原因或是用显热交换器（只有显热效率）充全热交换器；或是设计者概念模糊，确定新风参数时错把热焓效率当冷焓效率，导致新风经热交换器后的状态不理想、空调设备冷凝压力过高、内机因承担了额外新风负荷而出现冷量不够。

经全热交换器处理后新风参数可以通过下列公式计算：

新风温度：ta=tw-ηt(tw-tn)新风焓：ha=hw-ηi(hw-hn)

其对室内的形成的单位冷负荷为：qoa=ha-hn,nw/kg

式中：tw室外空气干球温度℃hw室外空气焓kj/kg

tn室内空气干球温度℃hn室内空气焓kj/kg

ηt全热交换器显热交换效率％ ηi全热交换器冷焓交换效率％

显然对以夏季空调负荷为主的工程，设计者应用全热交换器冷焓交换效率计算新风处理后状态，以便掌握余下新风负荷，正确确定空调内机的容量；同时设计者还要把要求的冷焓效率参数在设计文件中予以特别说明，确保购置的全热交换器符合设计要求。在新颁布的《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005中对什么情况下采用全热交换器和额定热交换效率均有限定，但遗憾对冷焓效率则未明确。

通常全热交换器的热湿交换滤芯材料使用寿命为40000小时，如按180天/年使用计算，大致使用寿命10年。为保证全热交换器高效、稳持久工作，全热交换器入口应安装空气过滤器，避免吸入空气灰尘吸附在滤芯上，使全热交换器效率下降，使用中还应定期清洗空气滤网。对此在设计说明中也应给予特别交待。

2外机容量的确定

随着人们对多联机空调系统的青睐和市场竞争的需要，近两年多联机厂家又推出了容量更大、允许冷媒管更长的多联机系统，单套机容量从84kw（30匹）增加到135kw（48匹），冷媒管长度从120米增加到150米，允许最多连接内机的台数也不断增加。单套容量的扩大、冷媒管长的增加，进一步方便了设计者选型，也增强了多联机空调系统在激烈市场中的竞争力；多联机空调系统的工程从以前的几千平方米，发展到现在的几万平方米、甚至还出现了几十万平方米的工程。在强调建筑节能、建立节约型社会的今天设计者应如何评价、应对这种趋势？

表2反映某品牌多联机采用R410A时对应同一工况、不同容量外机COP的变化。

表2.

分析上表知道，随着外机容量增加，COP呈下降趋势。如以10匹为基数，不同容量段其平均COP分别下降了8.86％、15.14％、12％、18％，上述变化大趋势对采用R22和R407冷媒的多联机空调系统也是一样的。究其原因在于随着多联机容量增大、内机台数增加、冷媒管路增长，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，系统各部分之间的最优化匹配更为困难，同时伴随着管路增长、系统阻力加大，压缩机能耗上升，系统COP值自然相应下降。虽然在新颁布的《公共建筑节能设计标准》GB50189-2005中尚无多联机空调系统应用的相关限定，但根据多联机空调设备的特点，从建筑节能和增强空调系统可靠性的角度考虑，笔者建议设计者应理智、科学地对待市场的变化，适当控制使用多联机空调系统工程的规模，慎重采用大容量（大匹数）多联机组合的系统，不可盲目追求多联机的大容量、大系统。

３冷媒管长的修正

关于这个问题在许多同仁的文章中多有论述，可笔者发现还是有部分的设计者不重视、或因计算过程烦琐、或因厂家未提供相应技术资料，而仍然忽视这问题。多联机空调设备看似普通的家用单元式机组，商家为宣传其简便性也往往片面强调其单元性。多联机系统是由一台或数台空调外机带上许许多多的室内机，通过冷媒管路将制冷压缩机、室内外换热器、节能装置和其它辅助部件及自控调节模块连接而成，依靠冷媒流动进行冷量转换和传输的一个庞大闭式管网系统，必须通过系统各部分的良好匹配才可发挥出设备的性能，而在这过程中冷媒管的敷设长度成了系统的一个重要偶合因素。目前所有品牌多联机样本上额定冷量对应的冷媒管均为高差0米、管长5米，与实际工程情况相差甚远。下面以某工程单层平面管长30米、最小高差10米为例，其对应不同长度空调内机冷量修正系数查相关样本资料后汇总见表3（冷媒R22、内机处于下方）。

表3.

上表头尾栏系数相差0.18，也就意味同型号内机在建筑中虽然布置平面方位相同，但由于所处的层数不同，实际运行冷量要相差19.15％。为达到同样出力，原本配置额定冷量4.5kw内机，则在冷媒管长最不利房间就得改为5.6kw。设计者往往注意了对内机容量系数超100%时的调整，而忽视了冷媒管长和高差的调整。我们可以把前者理解为是冷媒管超长后对系统所有内机的共性调整，而后者是对系统个别内机个性调整，两者既有区别、又有联系，缺一不可，只有这样才能对因冷媒管过长、管道阻力增加，冷媒供液不足予以合理的补偿。当然内机容量系数和冷媒管长的修正，累计到一定程度也可能引起外机的调整，从而构成系统的最优匹配。

４强化对系统施工安装的控制

多联机空调作为一个庞大的系统，其最终运行效果不仅取决于设备，它也与冷媒管的安装、冷剂的灌注、系统的调试等安装因素密不可分。目前多联机空调系统安装往往由供货商负责施工安装，队伍素质良莠不分；国家又暂无相应的安装质量标准；设计施工说明往往重系统介绍，而忽视安装要求；施工监理缺乏相应的施工质量验收规范和施工要求指导。面对这种主观水平不高、客观无据可依的尴尴局面，为确保工程施工安装质量，更需要设计者能强化对系统安装施工质量的指导和要求。结合工程设计实践笔者建议设计说明中应特别注意：

加强防冷媒渗漏措施。多联机系统冷媒渗漏问题，长期以来是业内人士最为头痛、也是商家和施工单位最为避讳的问题。由于系统工作压力高(R22近19Mpa，R407C为2.0Mpa ，R410A为3.1Mpa)，内机台数多，冷媒管线长、焊接点多、铜管质量不稳定，施工人员素质参差不齐，这些均为系统冷媒泄漏留下隐患；而冷媒无色无味，又多为暗管敷设，也增加了防渗漏难度。目前市场灌注R22冷媒价格约25元/kg，R410A冷媒约130元/kg，使用不到一年半载系统冷媒跑光的工程时有发现。重新灌注冷媒少则花费数万元，多则数十万元。为了减少冷媒的泄漏，设计说明应明确冷媒管壁厚。目前国家相关设计施工规范对多联机系统冷媒管壁厚尚无约定，工程中往往任由施工单位随意确定。建议设计可暂按《实用供热空调设计手册》和《实用金属材料手册》中铜管的壁厚，详表4。也可参考日本JIS版标准规定的冷媒铜管壁厚，详表5。

详表4

表5.JIS标准规定（R22）

注：冷媒R407C和R410A壁厚则相应提高一档。

冷媒管径的确定应综合考虑经济、压力降、回油三大因素，应维持合适的压缩机吸气压力和排气压力，以保证系统高效低耗；应控制冷媒管吸气管径，维持最低气流速度，确保系统回油。

应合理布置冷媒管，尽可能缩短管路，减少弯头，避免过大的管道压力损失。冷媒液体管道不得向上安装成“∩”形，形成气蘘；冷媒气体管道不得向下安装成“∪”，形成液蘘；铜管应采用套管式焊接，禁止采用对接；焊接时应充干燥的氮气保护，防止管材氧化；冷媒管并列敷设应冷上热下，管道穿墙或楼板处应设套管，焊缝不得置于套管内；吹污、严密性实验、捡漏、调试标准应采用压缩空气或氮气；气密性、负压试验和检漏程序可以参照我国《冷库设计规范》GB50072-2001中标准或按生产厂家的要求进行；对室外机应采取减震、降噪措施。

５结束语

多联机空调系统与传统空调系统相比，是一个相对年轻的系统，但正因为年轻、充满活力，有很好的市场前途，但也有很多亟待解决的问题，需要我们设计者给以更多的关心、指导；也需要规范的施工、科学的监理、完善的管理，只有这样让她很好地服务我们社会。