1、建筑節能與變冷媒流量多聯機空調系統的適用性 摘要 公共建筑節能設計標準 (gb50189-2005)實施以來，變冷媒流量多聯機空調系統的應用引起了諸多非議。本文分析了變冷媒流量多聯機空調系統的特點，結合實際工程論證，指出變冷媒流量多聯機空調系統適用性的關鍵在于建筑本身的使用功能，而與建筑規模并無直接的關系。在大型公共建筑中，只要合理選用、正確設計，變冷媒流量多聯機空調系統在建筑節能中可以起到非常重要的作用。關鍵詞 公共建筑節能設計標準 變冷媒流量多聯機空調系統 建筑節能 應用1. 引言目前，我國正處在房屋建筑的高峰時期，建筑規模之大，在中國和世界歷史上都是前所未有的。除工業建筑外，我國既有建筑

2、總面積約四百億平方米，能耗占全國總能耗的百分之三十左右。預計到2020年，還將新增建筑面積約三百億平方米，建筑耗能必將對我國的能源消耗造成長期的、巨大的影響。建筑節能已成為人們當前共同關注的熱點問題。 2005年4月4日，建設部與國家質量技術監督檢驗檢疫總局聯合發布了公共建筑節能設計標準 (gb50189-2005)，并于7月1 日起正式實施。這是我國第一部公共建筑節能設計的綜合性國家標準，適用于新建、擴建和改建的公共建筑的節能設計。標準的節能目標和途徑是：通過改善建筑圍護結構保溫、隔熱性能，提高供暖、通風、和空調設備、系統的能效比，采取增進照明設備效率等措施，在保證相同的室內熱環境舒適參數條

3、件下，與八十年代初設計建成的公共建筑相比，全年供暖、通風、空調和照明的總能耗可減少50。業界普遍認為，該標準吸收了發達國家的最新成果，彌補了公共建筑節能標準的空白，總體上達到了國際先進水平。標準的實施對于扭轉公共建筑節能現狀將起到十分重要的作用，建筑節能工作也將走向法制化和規范化。隨著公共建筑節能設計標準在各地的宣貫、實施，變冷媒流量多聯機空調系統的應用引起了諸多非議。2. 變冷媒流量多聯機空調系統的基本特點及應用現狀2.1變冷媒流量多聯機空調系統的基本特點變冷媒流量多聯機空調系統其主要工作原理是：室內溫度傳感器根據實際的室內空調負荷控制室內機冷媒管道上的電子膨脹閥，通過冷媒壓力的變化對室外機

4、的壓縮機進行控制，改變系統的冷媒流量，使空調系統自動調節，滿足室內負荷變化的要求，以達到節能的目的。目前，變冷媒流量多聯機空調系統有變頻多聯和變容多聯兩種類型。在外形方面，這兩種類型基本一致，但在容量調節方面，兩者有本質的區別。變冷媒流量多聯機空調系統具有以下基本特點:每個變冷媒流量多聯機空調系統均由一臺室外機和多臺室內機組成。室外機由一根冷媒配管總管引向室內，通過分支管與室內機相連接。變冷媒流量多聯機空調系統的室內機款式、容量多種多樣，用戶可以根據每個房間的具體情況靈活選擇，可以較好地滿足空調使用要求和建筑室內裝飾效果。變冷媒流量多聯機空調系統冷媒連接管最長可達100150米，室內外機間高度

5、差可達50米，因此室外機可根據工程現場情況靈活安排，能較好地解決空調使用和建筑設計效果的沖突。變冷媒流量多聯機空調系統智能化控制水平高，每臺室內機都能直接啟動空調系統，并可方便地實現溫度、風量、風向、狀態等的自動控制與設定。各臺室內機的開停控制、工況設定等均可獨立進行，極大地方便了用戶對中央空調系統的不同需求。2.2變冷媒流量多聯機空調系統的應用現狀一般認為，變冷媒流量多聯機空調系統具有節能、使用方便的優點，適合在住宅和中小型公共建筑中應用。事實上，近幾年該系統也確實廣泛應用于各種中小型辦公樓、商場、餐廳及住宅等，并且發展趨勢十分迅速。問題是最近在超大面積的辦公樓項目中，變冷媒流量多聯機空調系

6、統的使用比例日漸增加，尤其在江浙滬一帶，甚至有取代傳統中央空調系統的苗頭。3. 公共建筑節能設計標準與變冷媒流量多聯機空調系統的應用分析3.1標準對變冷媒流量多聯機空調系統的使用意見公共建筑節能設計標準宣貫輔導教材指出，變冷媒流量多聯機空調系統能效比小于水冷冷水機組集中空調系統，對于同樣的制冷量需要更多的電耗。對空調面積較大， 同時使用系數較高的單位自用辦公樓、政府辦公樓來說，全年電耗會增加較多，同時空調系統的電器安裝容量則有較大的提高，變配電設備的年平均效率下降。變冷媒流量多聯機的滿負荷cop在2.4以下，甚至低于房間空調器。其高效點集中在30%負荷與70%負荷區間。如果這種機器用在住宅或旅

7、館中，而且采用不關機的24h運行的方式，那么將會有很好的節能效果（特別在夜間）。但如果用在辦公樓中，集中運行在白天高負荷時段，則非但不省電，反而會給電力負荷高峰火上澆油。尤其是在辦公樓早晨上班機組啟動時，正處于8-11時的電力負荷高峰段，而壓縮機變頻的變冷媒流量多聯機組將以超頻啟動，此時其cop值甚至比100%負荷工況還要低。在大規模建筑中，多聯機的冷媒配管加長，其直接后果是效率的進一步降低。如果某一機型的變冷媒流量多聯機的額定工況cop是2.4的話，則配管達150m后的cop只有1.63。公共建筑節能設計標準宣貫輔導教材的意見是：在大型公共建筑中，應該對風冷型機組有所限制，不宜于采用變冷媒流

8、量多聯機組。建議在一定規模（2萬m2）以上的公共建筑的空調冷熱源采用cop在4.0以上的水冷機組，特別要建議在大規模建筑中不宜采用風冷多聯機組。3.2 變冷媒流量多聯機空調系統的應用分析公共建筑節能設計標準的貫徹執行體現在兩個方面：一是降低建筑本身的能耗，二是提高用能效率。降低建筑能耗從建筑設備來講，就是采用用能調控和計量系統。提高用能效率首先要采用高效建筑供能、用能系統和設備，使設備在高效區工作；同時要優化用能系統，考慮部分空間、部分負荷下運營時的節能措施。變冷媒流量多聯機空調系統可以利用配套的電力分戶系統通過計算每臺室內機的冷媒流量、運轉時間和回風溫度等，將每臺室內機耗能情況比較精確地計算

9、出來，從而解決了中央空調的分區分戶計費難題。這一功能特別適合出租性商務辦公樓等。變冷媒流量多聯機空調系統采用的是冷媒直接蒸發制冷制熱的方式，在能量傳遞過程中只有一次熱交換，響應時間短，能量損耗較小；而傳統中央空調系統均為兩次熱交換，能量傳遞過程中的損耗比較大。圖1是某廠商提供的變冷媒流量多聯機空調系統滿負荷cop值，綠色是制冷工況 (室外溫度35db,室內溫度19wb)；紅色是制熱工況 (室外溫度7db,室內溫度20db)。應該說其cop值還是不錯的。值得指出的是，多聯機cop值是空調系統的，而傳統中央空調機組cop值是指空調主機設備本身，沒有考慮冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔及空調末端的耗電量，

10、這部分耗電占系統總能耗的3040，對系統cop值的影響是不容忽視的。圖1變冷媒流量多聯機空調系統滿負荷cop值空調系統在實際運行過程中，滿負荷運行的時間很短，大部分時間都是在部分負荷下運行的。因此部分負荷的cop值是評價一個空調產品節能性的重要因素。圖2是某廠商提供的28kw變冷媒流量多聯機空調系統部分負荷時的cop值曲線，部分負荷cop值最高可達3.8，相比傳統中央空調系統可以比較好地滿足實際需求。圖2 變冷媒流量多聯機空調系統cop值曲線圖變冷媒流量多聯機空調系統與傳統中央空調系統相比，安裝方便、使用靈活是其最為鮮明突出的優點。該系統可根據用戶投資、裝潢等不同使用需求分樓、分區、分層、分戶

11、、分期、分批安裝及使用。傳統中央空調系統的運行完全由管理方進行時間的預設定，而且系統在低負荷時的運行能耗相對較大，無法滿足用戶的特殊需要。多聯機空調系統能真正做到每個房間獨立控制，室外機的輸出可根據室內負荷的大小自動調節，系統可根據用戶實際需要全天候24小時經濟運行，非常適合于節假日、平時臨時加班工作等場合使用。變冷媒流量多聯機空調系統智能化程度很高，系統本身包含了強大的控制系統，還可以為業主提供多聯機空調的樓宇自控系統。傳統的中央空調系統作為一個總能系統，冷水機組、冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔和空調末端構成了相互依存關系，需要合理選擇相關設備裝置，以保證在部分負荷下也具有較高的運行效率，從而減

12、少全年運行的能耗，這需要樓宇自控系統的支持，造價昂貴。毫無疑問，在大型公共建筑中空調系統滿負荷運行時，傳統中央空調系統效率最高。但是只有空調系統與目標建筑物的實際功能需求實現優化匹配時，才能保證建筑實際運行能耗最低，空調系統方案選擇時應充分注意這一點。4. 變冷媒流量多聯機空調系統的工程應用錢江新城是未來杭州城市的新中心，項目位于錢江新城核心區塊。主樓高150m，建筑面積76300平方米。其中14層裙樓為商業、銀行業營業用房，540層為5a級高檔寫字樓。根據業主要求，512層每層需分隔成4個基本使用單元出售，1320層每層需分隔成2個基本使用單元出售，21層以上每層整層出售，每個單元帶獨立衛生

13、間。圖3是項目標準層圖紙。 圖3標準層圖根據大樓使用功能的要求，空調系統可考慮以下幾種方案：方案a：大樓空調系統集中設置。空調冷源采用水冷式冷水機組，能源為城市電力，熱源采用燃氣熱水鍋爐。冷水機組、熱水鍋爐集中設置在地下室，冷卻塔設置在裙房屋頂方案b：大樓空調系統集中設置。空調冷熱源采用水冷式直燃型溴化鋰吸收式冷溫水機組，能源采用城市天然氣。直燃型溴化鋰吸收式冷溫水機組設置在地下室，冷卻塔設置在裙房屋頂方案c：大樓空調系統分裙樓、主樓分別設置。裙樓空調冷熱源采用風冷螺桿式冷熱水機組，能源為城市電力，機組設于裙房屋頂隱蔽通風處。主樓空調系統采用變制冷劑流量分體式空調系統，能源采用城市電力，空調系

14、統主機分別設置于裙樓屋面、15層避難層、30層避難層和主樓屋面。方案d：大樓空調系統分裙樓、主樓分別設置。裙樓空調冷熱源采用一體化直燃型溴化鋰吸收式冷溫水機組，設置于裙樓屋面，能源采用城市天然氣。主樓空調系統采用變制冷劑流量分體式空調系統，能源采用城市電力，空調系統主機分別設置于裙樓屋面、15層避難層、30層避難層和主樓屋面方案e：大樓空調系統分裙樓、主樓分別設置。裙樓空調冷熱源采用一體化直燃型溴化鋰吸收式冷溫水機組，設置于裙樓屋面，能源采用城市天然氣。主樓512層空調系統采用變制冷劑流量分體式燃氣熱泵空調系統，能源采用城市天然氣，空調系統主機設置于裙樓屋面。主樓1340層空調系統采用變制冷劑

15、流量分體式空調系統，能源采用城市電力，空調系統主機分別設置于15層避難層、30層避難層和主樓屋面對本工程空調系統從技術、經濟角度分析，各方案主要特點如下:方案a：該方案技術成熟、應用可靠，初投資最省，滿負荷時性能系數最優、運行費用最低。但該方案需要較大的地下機房面積，同時燃氣熱水鍋爐設置在地下室存在一定的消防安全隱患。最主要的是該方案難以滿足主樓各使用單元獨立、靈活使用的需求。方案b：該方案采用天然冷媒，是最環保的制冷技術。其能源采用城市天然氣，可以大幅度削減電力投資。在浙江省目前的能源形勢下，該方案更具有削減夏季峰值電力、填補夏季燃氣低谷的綜合經濟效益。該方案一機兩用，可免除鍋爐及鍋爐房投資

16、。該方案需占用地下機房面積，同時燃氣進入地下室存在一定的消防安全隱患。缺點同方案a。方案c：該方案根據裙樓、主樓的不同使用要求分別設置不同的空調系統，機組可以分樓層、分房間進行個別化的單獨控制功能將大大提升空調系統運行的經濟性和便利性。該方案不占用地下機房面積，無消防安全隱患，但初投資偏高。方案d：該方案在具備方案c的全部特點的同時，又具備方案b的所有優點。裙樓空調冷熱源采用一體化直燃型溴化鋰吸收式冷溫水機組，運行噪音、振動較小，滿足環保等要求。機組可一機三用，在空調系統運行的同時或單獨為四層職工餐廳、健身房提供生活熱水。方案e：該方案具備方案d的全部特點。主樓512層空調系統采用變制冷劑流量

17、分體式燃氣熱泵空調系統，冬季制熱運行時無需除霜，較之常規熱泵空調系統具有更好的環境適應性，同時燃氣熱泵空調系統一次能源利用率高，就杭州市目前燃氣和電價比較，燃氣熱泵空調系統有著明顯的運行費用優勢。但燃氣熱泵空調系統的初投資偏高。從技術、經濟、節能等綜合分析，方案c、 d 、e對本工程均是有效適宜的，能為工程建成后的靈活使用、方便管理、節能運行提供可靠的技術保證。5. 結語公共建筑量大面廣，占建筑耗能比例高，節能潛力巨大，其節能工作推行的力度和深度，在很大程度上直接影響著我國建筑節能整體目標的實現。公共建筑節能設計標準宣貫輔導教材指出，變冷媒流量多聯機空調系統的使用方式對其能否節能以及節能效果有

18、很大影響，必須科學而理性地分析和選用。這無疑是正確而必要的，但其特別建議大規模建筑中不宜采用風冷多聯機組這關鍵的一條，極易引起混亂，值得商榷。筆者以為，該建議至少是過于片面。科學而理性地分析，變冷媒流量多聯機空調系統適用性的關鍵在于建筑本身的使用功能，而與建筑規模并無直接的關系。在大型公共建筑尤其是商務寫字樓中，只要根據建筑的不同使用功能和客戶的實際需求，結合該系統的技術特點認真分析、合理選用、正確設計，變冷媒流量多聯機空調系統完全可以做到節約能源，建筑的實際運行能耗優于傳統的中央空調系統。參考文獻1. 本書編委會. 公共建筑節能設計標準宣貫輔導教材m.北京：中國建筑工業出版社，20052. 上海大金空調有限公司. vrv智能化中央空調系統樣本資料z，20063. 蘇州三星電子