多联机空调系统在中小型商业建筑中的节能研究

摘要：近年来，随着建筑能耗问题日益严峻，节能技术的研究和应用备受关注。多联机空调系统因其高效节能、分区控制、智能化管理等优势，逐渐成为中小型商业建筑空调系统的首选。本文针对中小型商业建筑的特点，分析多联机空调系统的构成与工作原理，探讨其在实际应用中的节能效果，并结合典型案例研究现状与存在的问题。基于此，提出了设计优化、运行管理和人员培训等节能策略，为实现建筑行业节能目标提供参考。

关键词：多联机空调系统；中小型商业建筑；节能；能效分析；优化设计

中小型商业建筑因其数量众多、用途多样且能源利用不均，成为节能减排的关键领域。空调系统作为商业建筑中主要的能耗设备，其效率的提升直接关系到整体能源消耗的降低。近年来，多联机空调系统凭借其高效节能、灵活分区控制和舒适性优势，在中小型商业建筑中得到了广泛应用。与传统空调系统相比，多联机系统不仅能够根据不同区域的负荷需求灵活调节，还能显著降低运行成本，因此在节能领域表现出巨大的潜力。然而，随着多联机空调系统的推广，其设计、运行和维护中也面临诸多挑战，如初期投资较高、系统设计复杂及运行管理精细化不足等问题，亟需从理论和实践层面开展深入研究。

一、多联机空调系统的特点与节能原理

（一）多联机空调系统的构成与工作原理

多联机空调系统由室外机、室内机及制冷剂管路组成，其核心技术是变频控制与制冷剂的直接蒸发循环[1]。室外机通过变频压缩机实时调整制冷剂流量，根据室内不同区域的需求，将适量的制冷剂输送至对应的室内机，实现分区精准调节。系统运行中，利用电子膨胀阀控制每个室内机的制冷剂流量，确保制冷与制热的能效比达到最优。同时，多联机空调系统采用先进的冷媒技术（如R410A或R32），减少环境负荷的同时提升换热效率。

（二）多联机空调系统的节能特点

多联机系统具备较高的能效比（EER），目前一般达到5.0以上，相较于传统中央空调，节能效果可达到40%-50%。其显著优势之一是分区控制，通过设置不同的运行模式（如制冷、制热或除湿），有效避免了能源浪费。同时，系统的智能化管理功能利用传感器实时监测室内外温度、湿度及人员活动，结合AI算法自动调节运行状态，进一步优化能源使用[2]。特别是在负荷变化较大的情况下，多联机系统通过精准调节，能够实现节能效果的最大化。

（三）与传统空调系统的对比

相比传统定速空调，多联机系统在部分负荷状态下的能效更为突出。以一栋建筑总面积2000平方米的商业建筑为例，使用多联机系统的年均运行成本可降低20%-30%，尤其在季节性温差较大的地区表现尤为显著。此外，多联机系统的初期投资虽然较高，但其生命周期成本较低，综合经济性优于传统中央空调。

二、多联机空调系统在中小型商业建筑中的应用现状

（一）中小型商业建筑的空调需求特性

中小型商业建筑因其用途的多样性，对空调系统提出了复杂而具体的需求。例如，办公楼通常包括办公室、会议室和公共区域等功能区，各区域的使用需求和时间段差异明显，因此需要实现不同部门间的分区控制。而餐饮场所则对湿度控制、油烟排放和温度快速调节有更高要求，这些都需要空调系统具备较强的灵活性。多联机空调系统能够通过灵活配置室内机的数量和种类（如吊顶机、壁挂机、嵌入式机）来满足上述多样化需求。此外，由于中小型商业建筑多处于市区，受限于土地资源紧张，设备的占地面积和安装灵活性成为重要考虑因素。多联机系统以其紧凑的室外机设计和长距离制冷剂管路布置能力，能够有效节约建筑空间。

（二）多联机空调系统在典型建筑中的应用分析

以某总面积为3000平方米的办公楼为例，其空调系统采用了两台30HP的多联机室外机，搭配30台不同型号的室内机，精准覆盖不同区域的使用需求。设计阶段通过详细的负荷计算，将室内机按区域分配负荷比例，例如会议室40%、办公区50%、走廊10%，充分满足了各区域的使用需求，同时避免了能源浪费。在实际运行中，多联机系统通过变频技术和电子膨胀阀的精准调控，实现了全年节能率约25%。此外，该系统配备了智能中央控制器，不仅能实时监测并调整设备运行状态，还能根据不同时间段优化空调模式，大幅降低高峰期的电力需求[3]。

在设备维护方面，多联机系统采用了远程诊断技术，通过物联网平台实时监控系统运行参数。一旦发现异常，如制冷剂泄漏或压缩机性能下降，能够及时报警并指导维修人员快速处理问题，从而确保系统运行的可靠性和稳定性，同时减少了停机时间和维修成本。

（三）现存问题与挑战

1、初期投资成本较高

多联机空调系统在初期安装阶段需要投入较高的资金，这主要体现在设备采购、安装和调试成本上。由于多联机系统采用先进的变频压缩机和智能化控制技术，其设备单价远高于传统定速空调系统。此外，系统设计通常需要专业团队完成，设计费用及复杂的安装工序（如制冷剂管路布置和电子膨胀阀配置）进一步增加了成本。这对于中小型商业建筑而言，可能成为项目预算的限制因素。

2、设计阶段负荷计算复杂

设计阶段的负荷计算对多联机系统的运行效率至关重要。若负荷估算不足，可能导致系统无法满足实际需求；而过高的负荷设计则会造成设备过剩、运行效率降低和投资浪费。例如，对于一个2000平方米的商业建筑，若设计人员未充分考虑使用场景和区域温差，可能导致部分室内机频繁运行在低效状态，从而影响整体节能效果。因此，精准的负荷计算和专业的设计经验是当前面临的主要挑战之一。

3、施工与运行技术的不足

多联机系统的施工过程对技术水平要求较高，尤其是制冷剂管路的密封性。如果施工中管路接头的密封处理不当，制冷剂泄漏将直接导致系统能效下降，甚至损坏压缩机。同时，在运行阶段，系统的智能化功能需要用户具备一定的操作和维护技能，但许多中小型商业建筑的管理人员尚缺乏相关技术知识。这种技术鸿沟导致系统运行效率难以充分发挥，亟需通过技术培训和用户教育加以解决。

三、多联机空调系统节能优化策略

（一）设计阶段的节能优化

设计阶段是决定多联机空调系统整体能效的基础，涉及负荷计算、机组选型以及管路设计等多个环节的综合考虑。首先是负荷计算的精准性。在中小型商业建筑中，由于功能区多样、使用时间不统一，传统粗略的负荷计算方式容易导致资源浪费或性能不足。例如，对于一座总面积3000平方米的商业综合体，办公区和零售区的人员密度和使用时长差异较大。如果设计人员未能充分考虑这些因素，可能导致办公区空调容量过高闲置，而零售区则出现制冷不足的情况。为避免此类问题，可使用动态负荷计算软件（如EnergyPlus或Carrier HAP），对建筑的不同区域进行细致分析，根据其朝向、窗户面积、人员活动和设备发热量等参数确定空调负荷，从而提高系统设计的合理性。

其次是机组选型与制冷剂管路的优化设计。多联机系统通常采用环保高效的制冷剂，如R410A制冷剂，其单位制冷能力较高，同时具有较好的热力性能，广泛应用于现代空调系统中[4]。在制冷剂管路设计中，合理控制管路长度对系统能效至关重要。例如，对于一栋办公楼，如果主干管的长度超过90米，可能会显著增加制冷剂的压力损失，从而导致室外机能耗增加。如今，多联机系统的主管长度通常可以达到500米，第一分歧管到主机之间的管道长度可达到90米以上，这为空调系统的布局提供了更大的灵活性，同时要求管路设计更加精细，以确保系统的高效运行。

因此，应通过优化支管布置和缩短管路路径来提升系统效率。此外，室外机与室内机的容量配比需根据建筑使用特点灵活设置。一般建议配比范围控制在80%-120%，以适应不同季节和时间段的负荷变化。例如，某综合体的会议室由于使用频率较低，设计配比为90%，在满足基本需求的同时避免了系统长期运行的过度浪费。

最后是对节能辅助技术的集成。在设计阶段，可以结合光伏发电系统和多联机空调系统，实现能源的高效利用。例如，某商业建筑在空调设计中，结合屋顶的光伏系统，在白天通过太阳能为空调系统提供部分电力，节约了近20%的运营电费。这种设计的创新性不仅提升了建筑的节能效果，还降低了对市电的依赖。

（二）运行阶段的节能措施

运行阶段是实现多联机空调系统节能效果的关键时期，通过智能化管理和科学维护可以显著降低能源消耗。智能化管理是多联机系统的核心优势之一。通过室内外传感器实时监测温湿度、人员活动及环境光照等参数，系统可以自动优化运行模式。例如，在一座多功能商业楼中，智能系统检测到办公时间的减少后，将未使用区域的空调设备自动切换至低功率待机模式，仅保留使用中的办公区运行，避免了不必要的能耗浪费。此外，智能化控制还可以结合外界天气条件动态调整室内温度。例如，在夏季高峰期，当室外温度超过35℃时，系统可将室内温度自动设定为26℃-28℃，既保证舒适性，又有效降低制冷负担。

定期维护是确保系统高效运行的基础。维护工作包括清洗室内外机的换热器、检查制冷剂管路密封性以及校准电子膨胀阀的设定值。例如，在某零售商场的多联机系统运行维护中，通过每季度一次的管路密封检查和每月一次的换热器清洗，成功降低了系统能耗约15%。特别是在高湿度地区，换热器容易因灰尘和湿气形成污垢，影响热交换效率，及时清洗可避免此类问题。此外，利用远程监控平台进行运行状态的实时监测，技术人员可以通过平台快速发现并修复潜在故障。例如，一家餐饮企业在运维中，通过远程平台发现冷凝水管道阻塞问题，及时清理后避免了冷凝水溢出和设备运行环境受潮，从而确保了系统的正常运转和延长了设备使用寿命。

用户行为的优化也对节能效果有重要影响。例如，在办公楼中，可以设置分时段供冷模式，将设备运行时间与实际需求匹配，如工作日的空调运行时间为早7点至晚7点，非工作时段则关闭大部分空调设备，仅保留少量区域供冷。在非工作时间，部分区域还可以调节至经济运行模式，维持较低的温度设定以防止室内过热或过冷。

（三）人员培训与技术支持

节能建筑的发展不仅需要政策和技术的支持，还离不开针对管理人员和技术团队的全面培训和技能提升。多联机空调系统的高效运行依赖于精准的设计、科学的运维以及用户的正确操作，因此加强人员培训对于提升系统能效至关重要。

首先，应加强设计与安装人员的专业培训。多联机系统的设计与安装技术复杂，包括负荷计算、机组选型和制冷剂管路布置等环节，对设计和施工人员的专业水平提出了较高要求。通过举办针对设计人员的技术讲座和行业论坛，普及最新的负荷计算工具和优化设计理念，可以显著提升设计的精准度。此外，施工团队也需要定期接受培训，重点掌握制冷剂管路密封处理、电子膨胀阀校准以及智能控制系统的安装调试等关键技术。例如，通过对某中型商业建筑的施工团队进行为期一周的强化培训，施工人员的技能水平明显提升，管路泄漏率降低了30%，系统运行的稳定性大幅提高。

其次，运维人员的技能提升至关重要。多联机空调系统的智能化功能在运行阶段对维护管理人员提出了新要求。通过设置定期培训课程，帮助运维人员掌握远程监控平台的使用、故障诊断方法以及能耗优化策略[5]。例如，一家办公楼的运维团队在接受关于传感器监测和能耗分析的培训后，能够通过监控平台快速识别运行中的异常现象，并采取针对性的调整措施，将能耗降低了10%。此外，运维人员还需熟悉制冷剂的加注与回收操作，确保环保和高效运行。

最后，应注重用户的节能意识培养。中小型商业建筑的管理者和普通用户在空调设备的使用过程中可能缺乏节能意识，如长时间高负荷运行空调设备或未按需调整温度设定。通过定期举办节能讲座、制作简明的操作指南以及设立在线咨询平台，可以提高用户对系统操作的正确性。例如，一家餐饮企业通过参与节能培训课程，管理者学会了如何在非营业时间调节空调运行模式，成功将电费支出降低了15%。

总结：多联机空调系统凭借其高效节能、灵活分区控制以及智能化管理的特点，已成为中小型商业建筑空调系统的优选方案。通过精准的设计优化、科学的运行管理以及专业的人员培训，该系统在提升能效、降低运行成本和改善用户体验方面表现出色。尽管多联机系统在初期投资和技术复杂性方面面临一定挑战，但通过合理的设计选型、严格的施工质量管控以及强化运维管理，这些问题能够得到有效解决。此外，系统的高效运行还离不开人员技能的提升，设计人员的专业水平、运维团队的技能以及用户的节能意识都对系统的整体表现起到重要作用。多联机空调系统的推广应用不仅为中小型商业建筑提供了可靠的节能解决方案，也为实现建筑行业节能目标提供了有力支撑。

参考文献

[1]禚百田，国德防，毛守博，等.多模块室外机多联机系统节能控制方法研究[J].制冷与空调，2021，21（08）：92-96+101.

[2]牛茜，蒋琴，王瑶，等.神经网络技术在高铁站多联机空调节能控制中的应用[J].计算机系统应用，2022，31（01）：303-308.

[3]邓月琴.多联机空调系统设计在绿色建筑中的应用分析[J].居业，2023，（12）：95-97.

[4]邹晓锐.多联机空调系统室外机组喷雾降温技术节能效果测试研究[J].中国建筑装饰装修，2022，（21）：56-58.

[5]朱明飞，孙铁军，阮岱玮，等.基于多智能体强化学习的多联机空调节能控制[J].计算机技术与发展，2024.0259.