多联机室外机在高层建筑中的散热问题

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多联机室外机在高层建筑中的散热问题

摘要:由于多联机本身的技术性能特点限制，在高层建筑中应用时，无法集中布置室外机，在逐层分布室外机的方案中，室外机散热问题成为制约其在高层建筑中应用的最大阻碍。针对多联机在高层建筑中的散热问题提出了几种解决方案和设计、施工过程中应当注意的问题。

关键词:高层建筑；多联机；室外机；散热

0引言

由于高层建筑特有的格局和变频多联式中央空调系统自身的性能特点，导致变频多联式中央空调在安装使用过程中存在着一定的问题，其中最突出、影响最大的一个问题就是室外机散热不良。如果没有经过准确的设计和合理的施工，极易造成室外机回风温度过高，造成室外机过热保护，影响设备的正常使用。

1室外机散热不良的原因

1.1设备自身技术限制和设计选择。目前市面上各个空调品牌的多联机技术都差不多，由于多联机设备本身的技术性能限制，在单系统最大管长、最大制冷量等数据上均有一定的上限。单程总配管长度≤1000m；室外机到最远室内机长度≤200m；室内外机之间的最大落差≤50m；室内机之间的最大落差≤10m。从这些数据可知，对于那些楼层超过20层的建筑就无法将所有的室外机集中安放于屋顶或地面，只能分层安装或者集中安装于楼层中的某一层（一般为避难层）。针对一些用于销售的高层建筑，考虑到空调使用方要自行管理室外机，设计院在设计方案时，最常用的选择是在每层的两侧各预留一个室外机位置，逐层安放室外机，这样可以减少设备因管路过长而带来的制冷衰减，同时也可以降低工程造价，表面上是个双赢的选择。但是，这种选择也有一定的弊端，就是容易引发室外机散热不良的问题，尤其是随着楼层的升高，在极端恶劣的无风高温天气情况下，高层室外机附近聚集的都是低层室外机吹出的热气，靠近顶部的几个楼层很容易因回风温度过高而引起室外机的过热保护，从而影响整个系统空调的正常使用。公司2018年承接的厦门特运运营中心项目就是采用逐层设置的空调系统，室外机分别设置于建筑两侧，在高楼层就存在室外机回风温度过高的问题。

1.2建筑物造型。高层建筑为了建筑的立面外形美观，大多数都是将预留给空调安装室外机的位置设置于建筑两端中间的凹槽内，以保证整个外立面的美观度。对于大部分建筑而言，预留给空调室外机的安装空间狭小，能够留给室外机的回风空间有限，造成室外机回风不足，引起整个室外机位空间温度整体提升。同时，因为凹槽的造型，以及凹槽区处于建筑物背风面的涡流区即空气动力阴影区内，导致整个凹槽通风不良，无法与外界大气形成良好的对流循环，整个凹槽空间温度会随着空调开机时间的积累而逐渐上升，在遇上极端天气情况时，室外机很容易因回风温度过高而引起室外机高温保护，从而影响整个系统的使用。以公司2018年完成的厦门特运运营中心项目为例，1#楼高81.3m，共23层，除1~5层采用冷水机组外，6~23层均采用变频多联式空调系统，每层设置两个系统，空调室外机安装于东西两侧凹槽外机位内，凹槽外还有一排造型百叶，且无法拆除，散热条件较差，存在较大的散热不良风险。经过CFD仿真计算，在室外温度35℃、无风条件下，室外机回风温度可达44.3℃，存在较大的高温报警风险。为此，公司特地采取了一系列措施来给外机降温，包括加装室外机导风罩、引流风机、扩大室外机回风空间等措施，保证设备的正常运行。

2主要的解决方法

2.1加装外机导风罩。对于大部分面临分层安装的多联机系统解决散热不良问题，首选的方案是在室外机散热风扇上方加一个引流导风罩，将原本上吹的气流通过一段光滑弯曲的导风罩改变成侧吹，这样可以将室外机产生的热气直接排往室外大气，有效降低热气在空调室外机安装位置的聚集；同时将热气导向户外的自然空间，利用大气环流运动将热气带走，减少因空调室外机回风产生的负压将排出的热气吸回来的可能性，从而避免因室外机回风温度过高而引起室外机过热保护，影响整个系统的使用。

2.2加大室外机机外静压。现阶段，各个厂家的多联机室外机机外静压值在90Pa左右，可以满足一般情况下的顶送风散热要求。对于需要逐层摆放室外机、部分室外机安装条件恶劣的高层建筑，90Pa的机外静压就稍显不足，需要加大室外机的机外静压，保证室外机的散热风扇吹出的热气能吹到足够远的距离，从而保证室外机的回风温度保持在可接受的范围内。近几年，越来越多品牌的厂家将室外机最大静压增加到120Pa，也正是基于这种考虑。

2.3合理利用新风系统的排气。现代化的办公大楼普遍都安装有新风系统，对于采用多联机的办公大楼，由于没有大型冷水机组的主机提供的冷源，无法采用空调箱作为新风系统，所以普遍采用全热交换器作为新风系统为室内提供新风。通过全热交换器的送排风换热可以有效排除室内浑浊的空气，同时减少能耗。但是由于全热交换器的换热效率仅为60%~70%左右，所以全热交换器排出的室内空气温度仍较室外的热空气温度低。如果能合理设计全热交换器的排气口，将这部分室内的低温空气合理地排放至室外机安装位置，可以有效降低室外机的回风温度，不仅能达到解决回风温度过高问题，还能达到一定的节能效果，不失为一个理想的解决方案。

2.4增加喷雾降温系统。对于部分散热环境极端恶劣的室外机，可以考虑加装一套喷雾降温系统，利用自来水温度低于空气湿球温度而高于露点温度的特点，做一个减焓加湿降温的空气处理过程，从而达到降温的目的。通过合理设置喷淋头和选型，同时结合空调控制系统，做到与设备开机联动和实时监测回风温度。一旦监测到回风温度过高即可开启喷雾系统，利用雾状的自来水或冷凝水（需设置冷凝水回收箱）来给冷凝器翅片降温。雾状的冷却水在接触到高温的外机翅片后，利用液态水吸收的显热带走热量，迅速将翅片的温度降下来，从而达到给冷媒冷却的效果；部分液态的雾水蒸发成水蒸气后，通过散热风机将蒸发成的水蒸气带到外界空气中。通过液态水带走的显热和散热风机带走的潜热，可以有效降低室外机周围的空气温度，设备的散热翅片温度也能够得到有效的降低。翅片温度的降低可以降低冷媒系统的冷凝温度，还可以达到一定的节能效果。同时，喷雾系统冷却水的高冷却效果，可以有效避免因回风温度过高而引起的室外机高温保护，导致空调设备无法使用。这种简单有效的方法作为在极端恶劣情况下的解决方案，已经越来越被认可。

3在设计和施工中需要注意的问题

3.1在设计之初需要注意的问题。对于高层建筑在设计之初决定采用直流变频多联机作为建筑的空调冷热源时，需要充分考虑建筑的朝向布局和预留室外机位。分析建筑的朝向和风向，选择合理的风向，避免室外机处在空气动力阴影区，可以有效地带走室外机散出的热空气。尽量避免采用中间凹井式的室外机放置位置，尽可能地留足室外机回风空间，让室外机位置上的热空气能尽可能地与外界大气实现循环，以达到降低回风温度的效果。同时，在设计之初利用CFD仿真软件对室外机进行气流模拟分析，根据仿真模拟结果对热量聚集区域提前采取针对性措施，将问题解决在源头。在设计选型时，应选用机外静压较高的设备，保证经过导风罩和出口百叶的压降损失后，仍有足够的静压将热气送出足够远的距离。

3.2在安装过程中需要注意的问题。在安装空调室外机时，在条件允许的情况下，尽可能地加大设备之间的间距，同时留足室外机后部的空间，既可以避免因回风空间不足而引起室外机散热不良，也可以有更大的空间方便安装人员安装设备。安装导风罩时，如果导风罩出口处有装饰百叶的，在不严重损害外立面美观的前提下，应尽可能予以拆除，保证室外机吹出的热风能尽可能地被吹远，降低热气短路的可能；如果百叶不能拆除或拆除影响较大的，应尽可能将百叶的切斜角度调小，保证导风罩的出风量，降低压降损失。靠近屋顶的几个楼层在有条件的情况下，尽量将空调室外机集中布置到屋顶，以避免高层空调的热气聚集，影响高楼层的空调使用。

4结束语

在变频多联机在中央空调市场占比越来越重的大趋势下，如何协调多联机与高层建筑的合理配合使用已经成为暖通空调行业必须关注的一个问题。通过准确的设计和合理的施工，采取合理可行的规避措施，可以给业主提供一个既节能又有效的中央空调系统，为大楼提供一个舒适、健康的办公环境。

参考文献

[1]王新亚，张志刚，聂亚飞，等.某高层办公楼多联机系统室外机换热条件研究[J].暖通空调，2013（10）：127-130.

[2]李晨晨.多联机空调方案设计与施工管理研究[J].决策探索(中)，2020（5）：72.