某高层办公楼水冷多联机空调系统设计
发表时间：2020-10-16T03:14:56.867Z 来源：《防护工程》2020年16期 作者： 陈武
[导读] 随着社会经济和建筑行业的发展，出现了越来越多的各类高层建筑，空调系统形式的选择在项目设计中也越来越重要。广东省建筑设计研究院
摘要：多联机空调系统作为一种重要的空调系统形式，已得到了广泛的应用。本文通过风冷多联机和水冷多联机的对比，分析了水冷多联机的空调特点，简单介绍了某高层办公楼水冷多联机空调系统的设计要点，由工程实例，提供了水冷多联机系统在项目中的应用。 关键词：空调系统；水冷多联机；风冷多联机； 0 引言
随着社会经济和建筑行业的发展，出现了越来越多的各类高层建筑，空调系统形式的选择在项目设计中也越来越重要。而多联机空调系统安装简便、使用灵活，舒适节能，维护成本较低等优点越来越受到开发商的青睐。因建筑师和开发商对室外空间的利用和对外立面的美观要求也越来越高，风冷多联机空调系统对建筑室外空间和对建筑外立面的需求刚好与这一理念冲突。而水冷多联机恰恰能弥补风冷多联机的这些缺点，也满足了市场的需求。 1 水冷多联机的特点
多联机空调系统，又可以称为变制冷剂流量直接蒸发式空调系统。水冷多联机空调系统是在传统风冷多联机空调系统基础上，将外侧冷凝部分由风冷改为水冷。风冷多联机的室外机的换热介质是空气，水冷多联机的室外机的换热介质是水。水冷多联机采用冷却塔作为冷凝介质，大大提高了能效比，节能优势也较为明显。水冷多联机是风冷多联机和水源热泵或水环热泵想结合的空调系统，它不仅有风冷多联机的优点，也弥补了风冷多联机的许多缺陷。水冷多联机使用的是套管式水冷换热器，风冷多联机采用的是强迫对流风换热器，由于风冷换热器本身的换热参数远小于水冷换热器，在对相同热量进行交换时水冷换热器的面积减少很多，因此，水冷多联机系统的室外机的体积相对较小，仅为风冷多联机的30%，主机占地面积小，可在室内安装，安装也比较方便灵活。 2 项目概况
本项目位于广东省广州市南沙区，总建筑面积约19.9万m2，其中本办公楼总建筑面积为42577m2，空调面积为34114m2。地下二层，地上24层，建筑高度100m。1~2层为大堂及商业，3~24层为办公，无避难层。
本项目办公楼在前期风冷多联机和水冷多联机的空调方案对比中，由于室外地面无摆放风冷多联室外机的空间，仅放在屋面不满足室内外机最大高差的要求，所以采用风冷多联机空调系统室外机需分层摆放，风冷室外机必须位于建筑外区或敞开阳台，每层约需要30m2的摆放空间，且需要开满足通风散热要求的百叶。此方案对建筑外立面和每层办公的使用面积影响较大。考虑到室外机和室内机的最大高差、每层办公面积的最大利用、建筑外立面的美观性和主机的效率等因素，综合对比最后采用水冷多联机空调系统。水冷多联室外机设置在每层核心筒新风机房内。本项目标准层办公面积为1296m2，标准层新风机房为面积15m2，水冷多联机室外机和冷却水立管均设置在新风机房内，水冷多联室外机靠墙多层上下叠放，新风机吊装在机房顶部，充分利用了新风机房的空间。 3 空调系统设计
3.1室外设计参数，详见表1。
3.3空调系统形式
本项目办公楼总冷负荷为4906.8kW，总空调面积为34114m2。
本项目采用水冷多联机空调系统，通过闭式冷却塔与水冷多联室外机换热，冷却塔及冷却水泵均设置在塔楼屋面。本项目水冷多联机空调系统设计要点主要有以下几个方面：
1、合理选择冷却塔和冷却水泵的型号及控制方式。根据每层的空调负荷，为适应不同楼层用户办公室的使用情况，单台冷却塔和冷却水泵水量不宜过大，同时为减小用户侧负荷过小对系统的影响，供回水总管设置压差旁通阀，以保持供、回水压差恒定。冷却水泵、冷却塔一一对应联锁运行，采用台数控制，根据系统冷负荷变化, 自动或手动控制冷却塔的投入运转台数（同时控制相应的冷却水泵运转）。开机程序：冷却塔进水电动水阀→冷却水泵→闭式冷却塔→水冷室外机。停机程序则相反。冷却水泵亦可单独手动投入运转。
2、选择合理的换热方式。一般冷却换热方式有三种：①开式冷却塔；②开式冷却塔+板式换热器；③闭式冷却塔。开式冷却塔由于是露天摆放，灰尘和其他杂质很容易进入到冷却水中，造成水质恶化，容易引起换热盘管结垢堵塞。因此项目应用中冷却塔与水冷多联机室外机的换热方式通常采用开式冷却塔 + 板式换热器或闭式冷却塔。采用开式冷却塔+板式换热器，换热效果是否良好主要在于如何保证板式换热器的换热性能。板式换热器一般水通道设计的比较窄，面积大，水垢的沉淀面积也大。当水垢的富集厚度到1mm左右时，水的阻力会提高1-2倍，热交换效率下降15%-20%左右。如果板式换热器材质、施工以及日常保养不能满足要求，则会严重影响其性能和使用寿命，且水冷多联室外机冷却水供水温度的提高对制冷能力有所影响。采用闭式冷却塔直接换热，可避免出现开式冷却塔+板式换热器的以上缺点，虽然初投资增加，但相比于采用开式冷却塔+板式换热器系统增加的运行维护费用，和冷却水温度上升导致水冷多联系统制冷主机效率下降而引起室外主机运行费用增加等因素，闭式冷却塔的部分投资回收周期也较为可观，综合考虑，本项目水冷多联机室外机采用闭式冷却塔换热。
3、冷却水系统设计。水冷多联机冷却水系统一般有异程式和同程式。异程式水系统内各环路长度不一，虽然管材消耗较少，但较难调节流量平衡。相反，同程式水系统内各环路长度基本相等，虽管材消耗较多，但各末端水阻力大致相等，水系统稳定好，水量分配均匀，容易调节流量平衡。为避免某个末端冷却水供水不足而影响室外机散热，进而影响室外机的性能和室内机的使用，本项目采用同程冷却水系统。 本项目水冷多联空调原理图、冷却水管局部平面图、水冷多联机空调系统设置详见图 1、图2及表3。
4 结论
多联机空调系统作为一种较常见的空调系统形式，已在中小型项目中得到了越来越多的应用。本文通过项目实例，对水冷多联机空调系统设计要点进行阐述与分析，为今后类似多联机空调系统项目提供一定的参考与借鉴。本项目空调系统设计总结如下： （1）采用多联机空调系统的高层、超高层办公项目，如建筑对外立面要求较为完美，可考虑采用水冷多联机空调系统。
（2）水冷多联机空调系统建议采用闭式冷却塔换热，如采用开式冷却塔+板式换热器，板式换热器的日常维护保养很关键，只有严格按设备维护保养要求使用，才能保障室外机换热的良好效果。
（3）为避免水冷多联机冷却水系统各环路阻力不均，水量分配不均，进而影响室外机的换热，建议采用同程式冷却水系统。 参考文献：
[1]陆耀庆. 实用供热空调设计手册 [M].2版. 北京：中国建筑工业出版社，2007 [2]向宏.多联机空调系统的设计与应用[J].建筑节能,2011,39(07):19-21
