葛海敏
珠海市建筑设计院 广东珠海519000
摘要：本文阐述了多联机空调系统的工作原理，并对多联机空调设计问题及优化策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。
关键词：多联机空调系统；工作原理；设计问题；优化策略
一、前言
近年来，随着我国城镇化建设的高速发展，建筑物低碳、节能及环保的要求日益严格，多联机空调系统已成为目前民用建筑中最为活跃的中央空调系统形式之一。作为一种相对独立的空调系统，多联机广泛应用于办公、公寓住宅、商场、酒店、医院、学校、工厂车间、机房、实验室等各种新建和改扩建民用和工业用建筑中。但是，多联空调系统在设计中还存在相当多的问题，为此，本文阐述了多联机空调系统的工作原理，在此基础上对多联机空调设计问题及优化策略进行了分析与探讨，以供同仁参考。
二、多联机空调系统及其工作原理
多联机空调系统是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制冷剂空调系统。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，并使空调系统稳定在最佳工作状态。简单的多联机VRV空调系统示意图如图1所示，采用一台室外机对应多台室内机，室外机与室内机之间采用冷媒管连接。
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三、多联机空调系统设计中的常见问题
多联机空调系统是庞大且复杂的系统，空调系统设计中将会受到诸多因素、条件的干扰与限制，如何在诸多影响与限制中实现空调系统的最优化设计是考验空调系统设计人员设计水平的重要衡量指标。在空调系统设计中常见的问题如下：
（1）多联机空调系统末端设置数量多。以建筑空调系统为例，空调系统不仅包括建筑空调末端还包括建筑室内外管线的布置，两者共同影响着空调系统设计质量。在空调系统设计中，如果仅考虑空调系统的便利性而忽视了外部管线、网的设计将直接影响空调系统设计效果，致使室内人员热舒适性差，还会造成能源浪费。
（2）设计中未能充分考虑到空调系统的管道热膨胀问题。多联机空调系统设计中需要对管道热膨胀问题引起足够的重视，各种热媒在空调系统中流动时，热媒的热量将会引起空调系统管道的微量形变，众多的形变不断累积最终在空调系统管线的两端处产生较为明显的膨胀变形，影响空调系统的正常使用。在空调系统设计中为规避这一问题，会考虑增设补偿器来解决热膨胀问题，而在空调系统的实际施工中，很多施工企业出于节约成本考虑少装甚至是不装补偿器，影响空调系统的施工质量。
（3）多联机空调系统中的排风系统设计不合理。排风系统在空调系统设计中占据着重要的比重，在空调系统设计中需要对排风系统的风量平衡进行充分的考虑，排风系统的设计不合理引发一系列继发性问题，比如会极大地增加排风系统的投资成本，甚至导致空调系统热能的极大浪费。
四、多联机空调系统设计优化策略探讨
在进行多联机系统设计时，一般从它的几个组成部分：室内机、室外机以及冷媒配管着手进行。其大体步骤可分为：负荷计算、系统划分、设备选型、新风设计等方面进行优化设计。
（1）负荷计算。《全国民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736—2012）第7.2.1条要求：除方案设计或初步设计阶段可使用热、冷负荷指标进行必要的估算外，在施工图设计阶段，应对空气调节区的冬季热负荷和夏季逐时冷负荷进行计算。具体可以参照以下步骤：1）确定空调室外计算温度；2）确定室内空调计算温度；3）确定围护结构的传热系数：4）确定窗户的内外遮阳情况和构造情况；5）确定照明、设备、人员、新风量等数值；6）确定冷风渗透量；7）计算围护结构面积；8）用冷负荷系数法计算冷负荷和稳态传热计算热负荷。也可以用专用负荷计算软件计算。负荷计算时除计算每一个空调房间的冷负荷之外还要计算每一个空调系统（一套室外机）的总冷负荷。一个空调系统的总冷负荷应采用各空调房间逐时冷负荷的综合最大值，同时注意使空调系统与室外机组相对应。计算冷负荷时要根据建筑的功能、用途和实际情况准确的选择人员密度和新风指标，有条件时宜采用实测数值。
（2）系统划分。多联机系统设计时，系统划分是否合理对系统的节能性、运行稳定性和管理便利性都会产生很大影响。可以根据以下基本原则进行系统划分：
1）有利于空气处理和系统控制一致性的原则。例如：将室内参数及热湿比相同或相近区域划为一个系统。这样空气处理和系统控制一致性容易实现。2）有利于安装施工和运行管理的原则。例如：根据室外机摆放及管道井位置，将房间朝向、层次和位置相同或相近的房间宜划为一个系统，这样管道安装布置方便，也便于日后运行管理。3）有利于降低峰值负荷，提高设备利用率的原则。例如：有意将室内参数或热湿比不同、朝向不同和功能不同的房间用分区处理的办法将它们划为一个系统，这样有利于负荷均布提高设备利用率。4）有益于室外机分层布置，减少初期投资的原则。例如：多联机系统一个很大的优势就是实行室外机分层布置，降低了对机房的要求，大大降低了初期投资，但应避免下层机组排风被下层机组吸入，影响上层机组的运行。分层摆放设计完成后，需进行CFD模拟技术分析室外机附近风流动情况，确保分层安装的空调效果。
（3）设备选型。多联机空调系统的设备选型需要经过试算与校核过程，其具体步骤如下：1）根据建筑物各区域或房间计算负荷初步确定满足要求的室内机额定制冷量；并按气流组织要求，选择合理的室内机组型式。2）根据计算得到的同一多联机系统所承担的各区域或房间的冷（热）负荷初步确定室外机组的额定制冷量。3）按照设计工况对室外机的制冷能力进行温度、配置率、配管长度和安装高度差及融霜等因素用公式（1）进行修正，由此确定需选用的室外机组的额定制冷量和额定制热量。
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式中：Q--室外机组的实际制冷（热）量，（kW）；QR--室外机组的名义制冷（热）量，瓦（kW）；α--室内、外设计温度和室内、外机组配置率修正系数，采用产品制造商的推荐值；β--室内外机组之间的连接管等效长度和安装高差综合修正系数，采用产品制造商的推荐值；δ--制热时的融霜修正系数，采用产品制造商的推荐值；
4）利用室外机修正结果对室内机实际制冷能力采用公式（2）进行校核计算。
室内机实际能力=修正后的室外机能力（室内机额定容量/同时运行的室内机容量） （2）
5）如果由式（2）计算的结果小于房间的计算负荷，则重复上述（2）-（4）步重新选择室外机容量。
若冬季采用多联机热泵系统进行制热，还需要对其制热工况进行校核计算（步骤同上）。如果冬季运行性能系数低于1.8时，不宜采用多联机空调系统。
（4）合理的新风设计。VRV系统有一个重大不足就是新风补充问题，如何合理配置新风系统，是其工程设计的又一个要点，目前常用的新风处理方式有以下几种：1）应用专用新风机送新风。全新专用新风机是一种完全处理新风负荷的新风机组，加大了机组盘管的排数。由室内外机组成，其通过先进的变频技术，在实现制冷／N热同时，使送入室内的新风温度接近室内温度，减少了新风对室内温度波动的影响。但此种方法工程造价比较高，较适应于需大量新风的场所，比如商业、办公楼等。2）应用全热交换器处理新风。全热交换器是一种可以进行热回收的换气设备，能在换气的同时进行室内排气能力的回收，回收冷量的效率为60％~70％，夏季可以预冷、除湿，冬季可预热、加湿，可节约空调能耗15％~20％左右，同时也减少空调设备的容量、投资费用和运行费用。此种方式适用有排风要求的场合，为多联机空调新风系统的较好方案。此系统在实际工程应用在大空间时，新排风管道比较容易布置，而应用在走廊式宾馆、小开间办公楼等场所时，布置新排风管就较为复杂困难了，这时可根据工程的具体情况，排风系统可集中设置（如集中设置走廊排风或厕所排风），这样空调风系统管路可大大简化。另外使用全热交换器时需要合理布置新风口和排风口，减少新风和排风交叉污染的情况。3）直接送入室外新风。未经过处理的新风由风机直接接入室内机，由于多联机空调系统的室内机容量控制方式以室内回风温度为反馈信号来调整容量，而不是以出风口的送风温度作为反馈信号，所以室内机需要负担部分新风负荷，室内机型号加大，噪音也有所增加。由于室内机是以回风温度作为反馈信号，机组一直判断室内冷量不够，将长时间以最大负荷或超负荷工作，长期运转将降低设备寿命，出现过流保护现象。同时，室内机只能直接处理少量新风，其运行与否对新风量的变化有较大的影响，实际的使用效果将大打折扣。因此，该送风方式一般适用于新风量需求少，室内空气品质要求不高，不易布置新排风风管的场所。4）应用独立风冷热泵机组送新风。此方式新风系统与多联机系统分别独立设置，新风系统的风量和冷量可得到保证，适应于在对新风要求比较高的场所，尤其是对温湿度、洁净度要求比较高的场所。
五、结语
总之，多联机空调由于系统使用灵活，节省建筑空间，施工安装方便、运行可靠且可满足不同工况房间的使用要求，近几年发展迅速。但实际工程中中多联机空调技术也存在很多问题需要解决，需要设计人员精心设计与优化，结合正规的施工流程与管理措施，充分发挥多联机系统安装方便、多机智能控制等优势，在保证系统性能提高的基础上，给予用户更加人性化的享受。
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