水源多联式中央空调水系统设计注意事项简析

水源多联式中央空调水系统设计注意事项简析

李宁薛雷

（青岛海信日立空调系统有限公司，山东青岛266071）摘要：水源多联式空调系统近年来发展迅速，是风冷多联机与水冷系统结合的良好产物。现简要介绍了水源多联机的工作原理，阐述了水源多联式空调设计中水系统设计应注意的事项，包括设计流量的确定、循环水水温要求以及水系统的平衡与承压问题，最后列举了一水源多联式空调系统实际案例，为广大设计同仁提供参考。

关键词：水源多联机；流量；水温；水力平衡；压力

0 引言

水源多联机是多联机产品一种新的形式，自国内第一台水源多联机在市场上正式推出到现在已有6年之余，越来越多的品牌加入到该产品的开发和推广中来，使得水源多联机在国内中央空调市场愈加活跃。目前，水源多联机产品从适用水温范围上大致分为两种：一种为常温型，其运行水温要求范围为10～45 ℃；另一种为低温型，运行水温要求范围为-5～40 ℃。产品容量从3～60 HP，应用范围涵盖了办公、公寓、别墅等建筑类型。

1 水源多联机工作原理

水源多联机是以水作为冷热源的多联机空调系统，由水源主机和室内机部分组成。

水源多联机的室内机是普通的制冷剂直接蒸发式室内机，在室内机里流动的是制冷剂；水源多联机主机是将传统的风冷换热器改为水冷换热器，一般采用的是板式换热器或套管换热器。水源多联机是从室内侧通过制冷剂吸收空气中的热量（与普通风冷多联式空调相同），经由制冷剂传递到水源多联机主机，在主机换热器里将热量传递给水（这个过程和普通水源热泵相同），从而达到室内侧制冷降温的目的。室内侧制热是利用四通换向阀来改变制冷剂的流向，是从主机换热器的水中吸取热量，通过制冷剂传递到室内机内向空气放热，从而达到制热的目的[1]。

2 水源多联机水系统设计注意事项

2.1 水源多联机主机循环水的设计流量

同普通中央空调系统设计一样，采用水源多联式空调系统，首先要依据建筑所在地的室外气象参数和室内要求的空气参数及建筑、照明、人员等条件，按照设计规范计算各个分区或房间的空调冷负荷和热负荷，这是计算空调系统循环水流量的基本依据。

夏季供冷时，需要根据整个空调系统需要释放的总热量来计算循环水量。最大释热量发生在与建筑最大冷负荷相对应的时刻，包括各空调分区内水源多联机系统释放到循环水中的热量（包括空调冷负荷以及水源多联机机组的耗功）、循环水在输送过程中的得热量、循环水泵等耗电附件释放到循环水中的热量。将上述三项热量相加就可得到供冷工况下整个空调系统释放到循环水中的热量。[2]

最大释热量=∑[空调分区冷负荷×（1+1/EER）]+∑输送过程得热量+∑水泵等释热量其中，EER为对应空调分区内所有水源多联机的平均制冷性能系数[3]。

冬季制热时，需要根据整个空调系统需要吸收的热量来计算循环水量。最大吸热量发生在与建筑最大热负荷相对应的时刻，包括空调分区内水源多联机系统从循环水中的吸收热量（空调热负荷，并扣除水源多联机机组的耗功）、循环水在输送过程中的失热量并扣除循环水泵等耗电附件释放到循环水中的热量。将上述三项热量相加就可得到供热工况下需要从循环水中吸收的总热量。[2]

最大吸热量=∑[空调分区冷负荷×（1-1/COP）]-∑输入过程得热量-∑水泵等释放热

量

其中，COP为对应空调分区内水源多联机的制热性能系数[3]。

水源多联机不管是应用在水环工况、地下环路工况还是地下水工况中，其主机循环侧的最大水流量，皆应按照上述要求去计算，并校核单台水源主机的水量是否满足主机要求。2.2 水源多联机主机对循环水水流量的要求

水源多联机在冬季制热时，冷媒需要从循环水中吸取大量的热量，如循环水量过小，水流速过慢，极易造成换热器内水的结冰膨胀，对换热器内部结构造成极大的损坏，甚至开裂。其后果不仅损坏换热器本身，还可能导致水系统与制冷剂系统连通，水进入制冷剂系统，损坏压缩机等核心部件。因此要求水源多联机单台主机在运行过程中其水流量必须满足设计要求，并保持稳定，即单台主机定流量运行。此外要特别注意安装在最不利环路末端的主机流量。

对于整个水循环系统来说，规模较小的建筑，当水源多联机主机台数较少（GB50736—2012《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》规定设计冷负荷不超过527 kW），循环水系统较小时，为节省初投资，可直接采用定流量运行；规模较大的建筑，水源多联机主机台数较多，主机同时开启率较低，为了节省循环水泵的能耗，循环水系统宜采用变流量系统。为保证水源多联机主机定流量的要求，在各层支管主管道上设置定压差阀（压差控制器），确保各支路的压差稳定。水源多联机主机入口或出口管段上还应安装与主机启停连锁控制的电动二通阀，且电动二通阀先于机组打开，后于机组关闭。

同时，为了防止流量异常对主机换热器造成损坏，须在水源多联机主机出水管上安装水流开关，水流开关与主机连锁，当水量减少、水流开关动作后，主机停机保护。变流量系统水源多联机主机接管如图1所示，定流量系统水源多联机主机接管如图2所示。

图1 变流量系统水源多联机主机接管大样图

图2 定流量系统水源多联机主机接管大样图

2.3 水源多联机主机对循环水水温的要求

国内水源多联机目前有常温型和低温型水源多联机两大系列，具体的产品类别如表1所示。

(地)源热泵机组》中规定的所有工况，如表2所示，因此，水源多联机可在水环工况、地下水工况和地下环路（地埋管）工况下长期稳定运行。

在进行系统设计时，设计供水温度宜在机组额定供水温度附近，以保持系统高效、可靠、节能；当水温偏离标准工况时，应按照厂家技术资料对主机能力进行修正。

应该注意的是，对于低温型水源多联机，当制热运行设计出水温度低于 4 ℃时，须在循环水中添加乙二醇防冻液，以降低水的冰点，防止结冰对主机造成损坏。在使用乙二醇等防冻液时，注意使用缓蚀剂以保证循环水的pH值在7.5左右。应避免使用盐水作为防冻液加入循环水中，因为盐水对管路和主机具有较大的腐蚀性。

2.4 整个水系统的平衡与承压问题

水源多联机整个水系统的设计方法与传统水源热泵及冷水机组类似，分为同程式布置和异程式布置。不同之处在于，传统水源热泵及冷水机组，其单台主机制冷量大，且主机一般