韓全勝， 劉朔辰， 閻博萱

(北京市建筑設(shè)計研究院有限公司，北京 100045)

0 引言

隨著我國 “一帶一路”倡議在有關(guān)各國的廣泛響應(yīng)，我國對外援助項目在地域分布、項目類型、建設(shè)規(guī)模等方面逐步擴展。在援外項目中，空調(diào)系統(tǒng)對保證建筑物使用效果、增加援外項目美譽度起著非常重要的作用，多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)與集中式中央空調(diào)系統(tǒng)相比，有著運行靈活、制冷效果好、安裝維護簡便、主機不占用建筑面積、綜合性價比較高等優(yōu)勢，在醫(yī)療建筑、辦公樓、體育場館等各類援外項目中，往往設(shè)置多聯(lián)式空調(diào)機組以保證重點區(qū)域的空調(diào)能夠獨立使用，提高環(huán)境舒適性。

由于援外項目的基礎(chǔ)條件各不相同，在自然環(huán)境、供電條件、用戶使用習(xí)慣和維護管理水平、機電設(shè)備備品/備件供應(yīng)等方面與國內(nèi)項目差別較大，合理設(shè)計多聯(lián)式空調(diào)機組的配電及保護對保證空調(diào)機組的正常使用、延長設(shè)備壽命、減少維修工作量有著十分重要的意義。

1 多聯(lián)式空調(diào)機組的特點

1.1 多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)的組成

多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)是“一拖多變冷媒流量中央空調(diào)系統(tǒng)”的簡稱，是由一臺室外機和若干臺室內(nèi)機組成的一個冷媒循環(huán)系統(tǒng)。它以制冷劑為輸送介質(zhì)，通過控制壓縮機的制冷劑循環(huán)量和進入各個室內(nèi)機的制冷劑流量，達到適時地滿足室內(nèi)冷熱負荷的要求。

在多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)中，室外機主要是由室外側(cè)換熱器、壓縮機、電子膨脹閥和其他附件組成。當(dāng)系統(tǒng)處于低負荷時，通過變頻控制器控制壓縮機轉(zhuǎn)速，使系統(tǒng)內(nèi)冷媒的循環(huán)流量得以改變，從而對制冷量進行自動控制以符合使用要求。室外機可直接放于屋頂、陽臺或樓外空地，無須設(shè)置機房，也不需要冷卻塔、水泵、軟化水等附屬設(shè)備，可以節(jié)省建筑面積和基建投資。室內(nèi)機是一個帶蒸發(fā)器和循環(huán)風(fēng)機的設(shè)備，與常見的分體空調(diào)的室內(nèi)機原理上是相同的。

多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)的控制形式主要有：無線遙控器、有線遙控器、集中控制器、網(wǎng)絡(luò)管理(遠程操作)系統(tǒng)等。

1.2 多聯(lián)式空調(diào)機組適用的場所

多聯(lián)式空調(diào)機組以其靈活高效、維護簡便的特性適用于各種類型的建筑，在援外項目中也得到廣泛應(yīng)用，特別適用于：專業(yè)管理能力弱(如醫(yī)院、學(xué)校等)、房間使用率低(如劇場、文化中心、體育場館等)的場所以及中小型項目(如辦公樓、酒店等)。

1.3 多聯(lián)式空調(diào)機組對電源的要求

產(chǎn)品制造標(biāo)準(zhǔn)使得多聯(lián)式空調(diào)機組可以在較大的電壓、頻率范圍內(nèi)工作，對電源有較強的適應(yīng)能力，適合在電能質(zhì)量相對較差的援外項目中使用。某品牌的多聯(lián)式空調(diào)機組對電源的要求見表1。

多聯(lián)式空調(diào)機組對電源的要求 表1

多聯(lián)式空調(diào)系統(tǒng)中，室內(nèi)機、室外機均不能失電，否則將造成系統(tǒng)通信中斷，空調(diào)機組監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致整個系統(tǒng)自我保護停機。因此，在配電設(shè)計中應(yīng)保證多聯(lián)機室內(nèi)機和室外機采用同一配電系統(tǒng)，同時送、斷電。每套多聯(lián)機系統(tǒng)的室內(nèi)機應(yīng)由一個電源統(tǒng)一供電，不宜由多個就地配電箱分散供電。為方便檢修，每臺室內(nèi)機宜設(shè)隔離開關(guān)。

1.4 多聯(lián)式空調(diào)機組的功率

多聯(lián)式空調(diào)機組可以用于制冷或采暖，機組的功率與運行工況有很大關(guān)系。炎熱地區(qū)機組僅為制冷使用，用額定輸入功率、最大輸入功率等分別表征不同的室內(nèi)外溫度環(huán)境下空調(diào)機組的耗電大小，用能效等級表征機組的能效轉(zhuǎn)換率和節(jié)能效果。

在多聯(lián)式空調(diào)機組的銘牌上通常會標(biāo)示出機組的額定輸入功率、最大輸入功率、額定運轉(zhuǎn)電流、最大運轉(zhuǎn)電流、能效等級等技術(shù)參數(shù)。某品牌多聯(lián)式空調(diào)機組室外機的銘牌中電氣參數(shù)摘錄見表2。

多聯(lián)式空調(diào)機組銘牌(摘錄) 表2

2 多聯(lián)式空調(diào)機組的電氣設(shè)計要點

2.1 合理進行配電干線負荷計算

多聯(lián)式空調(diào)機組的室外機安裝在露天環(huán)境中，在室外陽光直射的情況下，室外機進氣溫度會大大超過名義工況；同時，當(dāng)室外氣溫較高時相應(yīng)的室內(nèi)負荷也較大。

為了保證輸出足夠的冷量，室外機壓縮機會在高負荷區(qū)長時期高速運轉(zhuǎn)，消耗的電量將會大大超過額定耗電量。援外項目還可能由于當(dāng)?shù)厣盍?xí)慣和沒有節(jié)能意識等因素造成開敞式(開門或開窗等)使用空調(diào)，導(dǎo)致多聯(lián)式空調(diào)機組長時間高負荷運行。如果設(shè)計時選擇的斷路器和導(dǎo)線規(guī)格不合理，將會導(dǎo)致室外機跳閘，多聯(lián)式空調(diào)機組無法正常運行。

因此，在多聯(lián)式空調(diào)機組配電干線進行負荷計算時，若室外機臺數(shù)為5臺及以下，按《工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊(第四版)》(以下簡稱“《設(shè)計手冊》”)不宜采用需要系數(shù)法，推薦用利用系數(shù)法計算；配電干線所帶機組數(shù)量超過5臺時，可以采用需要系數(shù)法，但應(yīng)注意Kx取值要結(jié)合具體項目的自然環(huán)境和使用條件，切不可盲目采納《設(shè)計手冊》的數(shù)據(jù)。

例如，某援外項目的多聯(lián)式空調(diào)機組設(shè)計中，一條配電干線為8臺室外機供電，機組額定功率總計Pe=152.6kW。

在現(xiàn)場進行實際運行測試時，選定測試條件為：多聯(lián)式空調(diào)機組從建筑物初始的自然狀態(tài)啟動；由于市政電源尚未接通，采用柴油發(fā)電機組供電，電源電壓390V，頻率50Hz。測試開始時間為15:00，室外溫度37℃，室內(nèi)面板設(shè)定24℃。

測試結(jié)果：功率因數(shù)0.96；從啟動至穩(wěn)定時間約48min，啟動過程中最大電流達285A，穩(wěn)定運行后電流約250A?？照{(diào)機組啟動過程中配電干線實測電流曲線如圖1所示。

圖1 多聯(lián)式空調(diào)機組啟動時配電干線的時間-電流曲線

實測數(shù)據(jù)表明，在多聯(lián)式空調(diào)機組配電干線負荷計算時，必須考慮到實際運行條件，按機組的最大功率而不是額定功率進行計算，Kx取值也應(yīng)留有余量。

2.2 對斷路器額定電流進行必要的修正

多聯(lián)式空調(diào)機組室外機的配電箱通常在機組附近露天安裝，為了防塵、防水，配電箱柜的防護等級為IP54或更高，但箱體封閉會導(dǎo)致散熱不良，使得斷路器脫扣器額定電流下降。在非洲夏季炎熱的氣候條件下，配電箱內(nèi)斷路器的環(huán)境溫度可達65℃以上，這種情況下，溫度對斷路器脫扣器的影響不容忽視，某品牌斷路器的溫度對脫扣器影響數(shù)據(jù)見表3。

從表3可以看到，正常情況下額定電流200A的斷路器在環(huán)境溫度65℃時，額定電流下降為175.1A。因此，在援外項目多聯(lián)式空調(diào)機組的配電設(shè)計中，必須考慮環(huán)境溫度對電氣元件的影響。

2.3 減小電壓偏差的不利影響

環(huán)境溫度對脫扣器額定電流的影響 表3

電壓的穩(wěn)定對多聯(lián)式空調(diào)機組長期可靠運行很重要。供電電壓過高，會造成機組易發(fā)熱燒毀、絕緣老化，壽命縮短等；電壓過低，會造成啟動困難、設(shè)備效率降低等。援外項目供電條件各不相同，電壓波動的情況十分普遍。因此，在多聯(lián)式空調(diào)機組選型技術(shù)參數(shù)中，電氣專業(yè)應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)仉妷翰▌忧闆r對機組能允許的工作電壓范圍提出明確要求，盡量選用能適應(yīng)較寬電壓范圍的機組。

多聯(lián)式空調(diào)機組的室外機大多位于屋面，距變配電室的供電距離遠、用電負荷大，線路電壓損失問題應(yīng)引起足夠重視。設(shè)計中可采取加大電纜截面、增加配電干線等措施，減小線路上的電壓損失。

2.4 做好防雷擊及電氣安全防護

多聯(lián)式空調(diào)機組的室外機凸出于屋面，容易遭受雷擊，必須采取完善的防雷保護措施。屋面的室外機外殼、金屬管道等，應(yīng)與防雷裝置可靠連為一體；在雷電活動較頻繁的地區(qū)，室外機應(yīng)裝設(shè)接閃桿保護。多聯(lián)式空調(diào)機組配電箱應(yīng)裝設(shè)電涌保護器(SPD)，防止過電壓入侵。

多聯(lián)式空調(diào)機組室外機位于屋面或地面，人員易于觸及，且室外、高溫等因素也容易導(dǎo)致電氣絕緣降低或損壞。為了保證人身安全，多聯(lián)式空調(diào)機組室外機外殼等外露可導(dǎo)電部分應(yīng)做可靠的等電位連接，機組的配電線路應(yīng)裝設(shè)剩余電流保護器。

2.5 針對自然環(huán)境條件采取相應(yīng)的措施

援外項目地域多樣，有些項目的自然環(huán)境條件十分惡劣，如風(fēng)沙灰塵、鹽霧腐蝕、蟲害(白蟻、鼠類)、地質(zhì)條件差(膨脹土、濕陷土)等，電氣設(shè)計中應(yīng)針對不同自然環(huán)境條件采取相應(yīng)的措施。

(1)在風(fēng)沙灰塵大的地區(qū)，多聯(lián)式空調(diào)機組及配電設(shè)備選擇相應(yīng)的防護等級，具體可見表4。

(2)在有鹽霧腐蝕的地區(qū)，機組和配電設(shè)備外殼及橋架、線纜護套等可選用不銹鋼、鋁合金、PVC等材質(zhì)。保護層可采取涂料、熱鍍鋅、隔絕空氣等方式。熱鍍鋅時保護層宜≥85μm，室外工程宜增加20～40μm。

不同灰塵沉降量環(huán)境下電氣設(shè)備的選擇 表4

(3)在有白蟻、鼠類等蟲害的地區(qū)，多聯(lián)式空調(diào)機組配電線路的電纜溝、入戶管路應(yīng)做好密封處理，并采取噴灑藥水、預(yù)埋藥物等措施；PVC管應(yīng)選硬質(zhì)管材；電纜應(yīng)選用有鎧裝的外護套；必要時可選用防白蟻電纜。

(4)在膨脹土、濕陷土地區(qū)，變配電所不在本建筑物內(nèi)時，為多聯(lián)式空調(diào)機組供電的外線電纜盡量采用鎧裝電纜直埋的敷設(shè)方式，且電纜應(yīng)“S”形敷設(shè)并留有一定余量。

3 結(jié)束語