多联机空调系统显热选型设计探讨
多联机空调系统在写字楼以及办公建筑中得到了广泛的应用。该如何来科学设计多联机空调系统呢？今天，我们就来了解多联机的特点，并分析多联机系统设计与水系统中央空调设计的差异。
多联机是指一台（组）空气（水）源热泵机组配置多台室内机，通过改变制冷剂流量适应各房间负荷变化的直接膨胀式空气调节系统。多联机设备本身的性能参数、运行工况、控制模式均与传统的离心机、螺杆机存在很大的差异，导致其系统设计也有很多独特之处。
1.1 多联机系统容量小，控制方便
多联机的单机制冷量普遍不大，目前行业内单系统最大制冷量为246kw，与螺杆机和离心机的单机制冷量相比存在很大的差异。此外，多联机通过一个遥控器就可以控制所有室内机，开机、关机非常方便、灵活。
1.2 风冷热泵机组的特点
多联机属于风冷热泵机组，在实际运行中，环境温度变化幅度比较大。根据国家标准要求，多联机制冷测试工况环境温度为35℃，但是在实际运行中，（以长沙为例）环境温度可能会达到39℃，而且多联机室外机常常处于太阳直射之下，其工作环境温度肯定会更高。所以，多联机在运行过程中，其实际工况可能与设计工况存在很大的偏差。
1.3 室内机制冷量中显热冷量占比偏低
多联机属于直接膨胀式空调器，室内机的蒸发温度比风机盘管内冷冻水平均温度要低。单位冷量的循环风冷，多联机室内机跟风机盘管相比基本持平或者略低。导致多联机室内机制冷量当中显热冷量的占比普遍比风机盘管低，与普通空调房间（以办公室为例）冷负荷中显热冷负荷占比的偏差就更大。换而言之，多联机的除湿能力过强。
1.4 分体式空调器的特点
多联机属于分体式空调器，室外机与室内机之间通过冷媒铜管连接。一方面冷媒管存在传热损失，同时由于管路阻力等因素的存在，液态冷媒在输送过程中可能汽化，从而导致制冷量的衰减。相对而言，多联机制冷量在管路上的损耗比水系统中央空调中管路损耗要大，对系统设计产生一定的影响。
选择空调室内设计参数时，相对湿度通常设定为55%或者60%。但是多联机室内机的除湿能力较强，往往使得实际运行中空调房间室内空气相对湿度比设计值偏低。因此，在做多联机设计时，建议将室内空气相对湿度设低一些。
由于多联机的控制管理模式跟离心机存在较大的差异，导致对空调负荷形成一定的影响.所以在做负荷计算时就需要做相应的考虑。
3.1 提前确定系统划分
离心机系统通常是一栋楼甚至几栋楼采用一个空调机房，所以在做负荷计算的时候通常都是默认的每栋楼设置成一个空调系统，无需手动设置。但是多联机的单机容量很小，在很多项目中一个楼层就需要设置两个甚至更多的空调系统。为了得到每个系统内所有空调房间的综合冷负荷数据，就要在负荷计算时确定空调系统的划分。
3.2 考虑内墙传热及楼板传热引起的冷负荷（热负荷）
多联机主要用在办公场所，由于多联机室内机的开关机控制方便，加上写字楼入住率等方面的原因，在多联机系统中，存在很多空调房间未开启空调的情况。因此要适当的考虑内墙传热以及楼板传热引起的冷负荷。
由于内墙传热冷负荷的存在，会使室内机的选型加大。但是对于室外机的选型而言，却是没有影响的，因为当部分房间室内机关闭时，整个系统的冷负荷只会减少，不会增加。而楼板传热引起的冷负荷，对于室内机和室外机的选型都是一致的。
3.3 外窗日晒得热量的计算
在计算维护结构得热量时，通常都是按照建筑专业提供的条件进行计算，往往是默认所有外窗内遮阳设施都处于启用状态。在实际使用中，遮阳调节的主要原因是减少炫光，很多人只有在阳光照射产生眩光的情况下才会关闭遮阳措施，导致日晒得热量会比负荷计算结果偏高。所以在负荷计算时要根据外窗的朝向等因素适当的考虑遮阳措施的实际使用情况。
3.4 空调设备间歇性使用对空调冷热负荷的影响
多联机应用最普遍的场所为办公楼以及商务写字楼，通常情况下，这些场所的空调都是白天启用、晚上停止，有的时候可能中午也会关机。当空调房间内空调器停止运行时，室内温度上升（下降）会导致室内空气以及家具的蓄热（蓄冷），并且影响下一阶段空调开启时的冷热负荷。所以要按照空调系统实际使用情况，详细计算室内家具以及围护结构蓄热对空调冷热负荷的影响。
根据空调房间的负荷计算结果选择室内机，在项目设计中，主要是根据空调房间的全热冷负荷选择设备，或者根据风量选择设备。现以某县行政中心项目设计为例，分析以上两种选型方法的不足之处，然后根据空调房间显热冷负荷选型并与之进行比较。
4.1 项目概况
某县行政中心为办公综合楼，共九层，建筑面积六万多平米，总新风量约30万立方米/小时，采用全热回收机处理新风。室内设计参数为干球温度26℃，相对湿度60%，夏季空调室外设计干球温度为35.6℃.显热冷负荷总计（含新风冷负荷，按照热回收工况计算，新风经热回收处理以后直接送至空调房间，下同）4822kw，潜热冷负荷总计1463kw，显热占比77%。为了便于对比分析，现将整栋大楼当做一个空调房间进行计算比较。
4.2 按照全热冷负荷选型
该项目大部分为独立小办公室，设计室内机型号以MDV-56T2为主，故以该型号室内机为例进行比较。MDV-56T2的铭牌制冷量（额定工况为室外温度35℃，室内干球温度27℃，湿球温度19℃）为5.6kw，在设计工况下（干球温度26℃，相对湿度60%）全热制冷量为5.9kw，显热制冷量3.6kw，显热制冷量占比61%。根据前述负荷计算结果可知，按照空调房间全热冷负荷以及室内机全热制冷量选择室内机，应选择室内机台数为1066台。经分析不难发现，所选择的1066台室内机在设计工况下的显热制冷量仅3838kw，远低于空调房间显热冷负荷。可以预计，按照此方案实施，在实际运行中，空调房间干球温度会高于设计工况干球温度，直至空调房间显热冷负荷与空调器显热制冷量平衡为止。此外，由于空调器的潜热制冷量大于空调房间的潜热冷负荷，因此室内空气含湿量会低于设计工况含湿量。
4.3 按照循环风量选择设备
根据《采暖通风与空气调节设计规范》的要求，选择送风温差为10℃，假定空调器机械露点为95%，可以计算出送风状态点的焓值为43.4kj/kg，空调房间所需送循环风量为1224351m³/h。结合MDV-56T2型室内机的额定风量（900m³/h），应选择1361台室内机。经校核发现所选空调设备在设计工况下的全热制冷量为8024kw，比空调冷负荷大28%。通过空调室内机的参数可计算出，在设计工况下实际送风状态干球温度为14.1℃，空气焓值为39.1kj/kg，均比设计值低。如果按照空调室内机实际送风状态点焓值计算室内机台数，其结果与跟进全热冷负荷选型结果很接近。
4.4 按照显热冷负荷选型
根据空调房间显热冷负荷，结合MDV-56T2室内机在设计工况下的显热制冷量数据，可以计算出应选择1340台室内机。经分析可知，在设计工况下，空调房间显热冷负荷与空调器显热制冷量达到平衡，房间干球温度也将处于稳定状态，即实际运行工况与设计工况的干球温度基本一致。由于室内机的除湿量大于空调房间余湿量，因此室内空气含湿量将低于设计工况含湿量。室内状态点的偏移，导致室内水蒸汽分压力降低；换热器表面换热边界层与空气主体层之间水蒸汽分压力差减少，因此换热器的除湿能力会相应降低（忽略因为换热量变化导致的换热器表面温度变化）。直至室内机的除湿量与空调房间的余湿量相等为止，室内空气的含湿量方可处于稳定状态，即实际运行工况的含湿量和相对湿度会低于设计工况的含湿量和相对湿度。在稳定运行工况下，室内机的实际潜热制冷量会大大低于额定工况下的潜热制冷量，显热制冷量则等于额定工况下的显热制冷量。
4.5 室内机选型注意事项
如上所述，室内机的实际运行工况与额定工况存在较大的偏差，必须要针对实际运行工况空气参数对其制冷量进行修正计算。
当冷媒配管长度超过5米时还会导致冷量衰减，因此要结合室内机到室外机的高差、配管长度校核室内机的冷量衰减值。需要注意的是，在同一个系统中，每台室内机到室外机的距离都不一样，所以要根据项目情况对每台室内机的冷量衰减量逐一进行计算，而且还要将每一台室内机的冷量衰减值全部累加，对室外机的选型进行相应的增加。
除此之外，还有结合吊顶风格选择合适的室内机形式。根据不同吊顶高度合理的进行气流组织设计，保证冬季空调效果。由于多联机夏季送风温度较低，还要采取措施避免空调冷风直吹人体。
因为多联机系统在实际运行时，室内状态点与设计值可能会产生较大的偏差，因此在初步设计结束后，建议选择典型房间校核实际运行工况下室内空气参数。如果确实存在较大偏差，应调整室内设计参数，重新计算空调负荷，并根据新的计算结果选择空调室外机。
内墙传热会导致空调房间冷负荷加大，但是对于整个空调系统而言，如果有部分房间的空调室内机处于关闭状态，则整个系统的空调冷负荷总值应该会降低。所以，对于室外机而言，无需考虑同一系统内不同空调房间的内墙传热形成的冷负荷，只需要考虑不同空调系统之间的传热情况即可。
当室外温度偏离多联机测试温度时，设备制冷量会发生变化，应根据室外机实际运行的环境温度对设备制冷量（包括制热量，余同）进行修正。当室外风速较大，或者因为增加导风管等因素导致室外机风量减少时，室外机的制冷量也会减少，如存在这种因素，也应对制冷量进行修正。
除此之外，还要考虑冷媒管长对制冷量的影响，以及室外机换热器集灰、损坏导致的制冷量衰减。
室内外机选型完成之后，要进行各种参数的校核计算。
6.1 室内机超配情况
室内机超配情况是指在一个冷媒系统中，室内机总制冷量大于室外机制冷量。一般厂家对于室内机超配率均有明确的要求。选型完成之后，应校核室内机超配率是否满足设备要求。
6.2 室内机台数校核
多联机厂家通常会明确规定某一型号室外机最大可连接室内机的台数，在设计时不应超出此范围，以保证系统正常运行。
6.3 冷媒管路系统的校核
冷媒管路的限制条件比冷冻水管多很多，要根据项目情况对室内机与室外机的高差，同一系统中室内机之间的高差，最大配管长度，室内机第一分歧管到最远端室内机的距离等参数进行校核，不应超出设备厂家的要求。同时，为提高系统能效比，在满足设备厂家技术要求的前提下，也应遵守《多联机空调系统工程技术规程》的要求。
6.4 冬季工况的校核
通常设备选型都是根据夏季工况进行计算，在湖南等夏热冬冷地区，冬季热负荷比较大，并且冬季湿度高，不利于风冷热泵机组冬季运行，因此还有必要校核多联机在冬季低温高湿环境下的实际制热能力。在校核冬季制热能力时，除了上述温度修正系数、风量修正系数、换热器修正系数之外，还要考虑融霜修正系数。
同一套多联机当中，所有室内机与室外机均属于一个冷媒系统。在系统正常运行的情况下，如果其中一部分室内机单独掉电，可能导致一些不利影响。所以通常情况下，一个冷媒系统中的所有室内机均应由一个配电回路供电。针对这个要求，在项目设计的时候要注意两种情况。一是宾馆客房设置插卡取电开关时，因保证房卡取走时客房内的室内机不能断电。为了满足节能方面的要求，可以配置专用的宾馆插卡系统，以保证房卡取走时能够自动关闭空调室内机（当所有室内机关闭时，室外机也会自动关机）。其二是在设置插卡取电电表系统时，同样需要保证电表断电时，空调室内机不能断电。此时应设置自动计费系统，满足电量划分的要求。
在高层写字楼多联机项目中，经常会有室外机放置在设备阳台上的情况。如果设备阳台设计为内阳台，则需要建筑专业和给排水专业考虑防水和排水措施。因为在冬季制热运行时，室外机会产生冷凝水（除霜时也会有排水）。
多联机系统中室内机和室外机的选择是两个相对独立的过程，室内机的选择以空调房间显热冷负荷为基础，室外机的选择以系统全热冷负荷为基础。
建议修订相关国家标准，调整设备制冷、制热工况的环境参数，使设备的测试工况更加接近实际运行工况。建议提高室内机制冷工况的蒸发温度，增加循环风量，从而减少空气处理过程中的焓差，提高送风温度，增加室内机制冷量中显热冷量占比。
