中山某超高层办公楼水源多联机空调系统设计

朱少林

摘要：多联机空调系统作为一种分散式空调系统，具有系统灵活，计量方便，占用建筑面积小，部分负荷节能效果好等优点；水源多联机与风冷多联机系统相比，既有水冷系统散热能力好的优点，又有风冷多联机的灵活性、计量方便等优点。近几年，水源多联机作为多联机系统的一个分支，越来越多受开发商的青睐，并在不同的项目中采用。

关键词： 水源多联机；部分负荷； 风冷多联机；

1.引言

目前，随着社会经济的不断发展与进步，超高层建筑越来越多，采用多联机系统的项目逐年增加。然而风冷多联机系统对建筑立面影响较大，并且因室外工况不良，容易导致排气不畅，制冷能力减弱并有可能过热而出现机器故障。为了弥补风冷系统在散热及受场地限制等方便的不足，水源多联机系统顺势而上，迎合了市场的需要。

2.水源多联系统简介

水冷多联机系统是新一代的多联机空调系统，它集合了风冷多联机空调系统和水源热泵空调系统二者的优点，通过高效换热器和中间介质循环水，利用低品位热源中的热能进行制冷供暖，极大地节约了能源。它主要由水冷多联机机组、循环水系统、散热设备、辅助加热设备等几部分组成。水源多联机空调系统可划分为室内侧系统、主机系统、水源侧系统。

3.工程概况

本项目位于广东省中山市，办公楼总建筑面积37630m2，空调面积25700m2。地下二层，地上23层，建筑高度99.9米。其中1～2层为办公大堂；3～4层附属于裙房商业，其空调系统由裙房商业引入；5～23层为办公楼层，无中间避难层。

本项目为改造项目，原设计办公楼与商业共用水冷中央空调系统。在土建施工完成后，因业主要求，为了方便计量及物业管理，要求将空调系统修改为多联机系统。同时为保证建筑外立面的完整性，不允许在办公楼层角位设置风冷多联机平台。由于无中间避难层，如采用风冷多联机集中设置的方式，需将所有多联室外机设置在5层裙房屋面及23层塔楼屋面，室内机与室外机最大高差约为40米。由于高差太大，多联机空调系统制冷能力随管长衰减特别严重，严重影响室外机的制冷能力，不利于系统节能。综合考虑各种因素，决定将裙房1～2层大堂采用风冷多联机系统，5～23层采用水冷多联机系统；风冷多联机室外机设置在裙房5层屋面，水冷多联室外机设置在塔楼标准层原中央空调系统新风机房内。

4.空调负荷及系统设置

4.1室外设计参数

参数

季节

干球温度（℃）

湿球温度（℃）

相对湿度（%）

大气压力（Kpa）

空调

通风

夏 季

34.2

31.9

27.8

100.287

4.2室内设计参数

参数

功能

干球温度℃

相对湿度%

新风量

m3/h﹒人

允许噪声标准dB（A）

夏季

夏季

办公

26

≤55

30

≤45

办公大堂

26

40～65

10

≤55

会议室

26

≤55

30

≦40

过道、电梯厅

26

40～65

10

≦55

4.3冷負荷及系统设计

办公楼总冷负荷为4090KW，各办公标准层空调面积1250㎡，各层冷负荷为194KW。

本项目水源多联机系统采用冷却塔换热，水源系统冷却塔与商业中央空调系统均放置在商业裙房屋面。水源多联机系统水源侧具有中央空调系统的特性， 甚至于更严于中央空调系统，主要从以下几点分析：

1、选择合适的冷却水供回水温度及换热方式。冷却塔供回水温直接影响多联室外机的制冷能力，一般来说，在供回水5℃温差的前提下，供水温度越高，多联室外机制冷能力越差。中山地区室外空气湿球温度27.8℃，按常规设计将冷却塔供回水温度设定在32/37℃。多联机室外机内的换热盘管口径小，为了防止换热盘管结垢堵塞，通常冷却塔与多联机的换热方式有两种：闭式冷却塔直接换热及开式冷却塔+板式换热器间接换热。采用闭式冷却塔直接换热，为一次换热，进入多联室外机的水温即冷却塔的供水温度，但是初投资增加；采用开式冷却塔+板式换热器间接换热，为二次换热，一般来说，二次换热后的水温高于一次侧1.5℃，即进入多联室外机的水温达到33.5℃。目前，市场上多数水源多联机的额定供回水温度为30/35℃，即使在32℃的进水温度下，多联机的制冷能力已经有所下降，如采用开式冷却塔+板式换热器间接换热，制冷能力将进一步下降。考虑到室外机的制冷能力是多联机项目成功的关键，本项目采用闭式冷却塔直接换热，同时冷却塔水量宜放大1.2～1.3倍。

2、系统平衡及系统分区。水源多联机冷却水侧具有中央空调系统的特点，对于水力平衡的要求更高于中央空调系统。众所周知，中央空调系统如果某个末端供水不足，那么该末端的换热能力下降，制冷能力减少，导致该末端负担的区域空气温度达不到设计要求。而如果水源多联机系统中某个多联室外机供水不足，将导致多联机的换热不畅，严重影响室外机制冷能力，甚至直接导致室外机报警，自动停机；此时该室外机负担的区域将无空调效果，空调系统设计失败。因此，在水源多联机项目中，系统划分应合理，尽可能将系统做小；推荐采用同程系统，即立管同程，水平管同程，克服水力不平衡带来的影响；每个多联室外机进水管上设置进水电动阀门，阀门建议采用电动二通阀，不需调节。结合以往的经验，本项目将办公楼分为三个换热系统，具体详见下表4.1，图4.1。

表4.1

系统

负担区域

系统负荷KW

冷源设备

闭式冷却塔

形式

台数

水量m3/h

台数

系统1

5～11层

1359.8

水源多联机

63

230

2

系統2

12～17层

1164.9

水源多联机

54

200

2

系统3

18～23层

1215.3

水源多联机

48

200

2

图4.1 办公楼水源多联机系统原理图

5. 建议与结论

本项目结合中山地区的气候条件及项目的实际情况，设计上具有一定的特殊性，对于水源多联机项目具有一定的指导意义，并将本项目的经验总结如下：

1、广东地区，水源多联机项目如采用冷却塔换热，建议采用闭式冷却塔直接换热，减少二次换热供回水温度升高对多联机制冷能力的影响。

2、冷却塔水量应做适当放大，减少因极端天气、施工误差等不利因素对系统的影响，建议冷却水量放大1.2～1.3倍。

3、水力平衡是水源多联机项目成功的关键，推荐采用竖向及水平同程系统，同时每层水平支管可增设静态平衡阀，方便后期调试。

4、系统划分合理，结合项目的实际情况，系统划分尽可能小，一般办公塔楼宜为6～8层。

5、室外机末端进水管上宜设置电动二通阀，仅作关断用途，不需调节水量。

参考文献

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