现代住宅家用中央空调的应用

所属栏目：机械论文发布日期：2011-02-26 16:41 热度：

　　摘要：本文概述了家用中央空调具有的特点，介绍了三种家用中央空调系统：冷/热风机组，热泵冷、热水机组+水管+风机盘管系统，家用VRV(家用变频中央空调系统)，分析了三种方案的优缺点，提出了家用中央空调设计要点。
　　关键词：家用中央空调、冷/热风机组、热泵冷、热水机组+水管+风机盘管系统、VRV系统、设计要点
　　1、前言
　　家用中央空调系统，由于其以每家每户为独立单元，自成体系，自动化程度高，现有产品自动化程度高，安装简单，使用方便，愈来愈受大家的关注。该系统是由一台主机通过风道送风或冷热源带动末端的方式来控制各房间以达到调节室内空气品质之目的的空调。它在制冷原理、构造上类似于普通空调，但又结合了中央空调的众多功能，可以适用于80-800m2的大户型或多居室住宅。它具有普通空调和中央空调的双重优势，所以，家用中央空调这一集大型中央空调与房间空调器优点于一体的小型独立空调系统，代表了21世纪人民居住环境空调的发展趋势。
　　2、家用中央空调具有的特点
　　2.1、具有单台房间空调器的优势。如质量可靠、故障率低、使用灵活、安装方便、维护简单等。
　　2.2、具有中央空调的优势，如房间内温度分布均匀，不占有房间的使用面积，能和装修较好的配合，室内噪音低等。
　　2.3、具有较好的个性化，一方面体现在住户个人购买、个人使用，另一方面室内空调机安装灵活多样，可根据房间的布局、个人喜好进行布置。
　　2.4、美观，没有那么多室外机，也就不致于破坏房屋的外观，汇集了数字变频控制、总线控制、模块组合、冷媒线分流等多项技术于一体，克服了以往中央空调一开俱开，一关俱关的浪费能源弊端，同时还可根据室内实际负荷自动运行，节约了能源，独立计费，维护了用户的利益。填补了“家用空调”和“中央空调”各自为营造成的空白。
　　3、常用的几种家用中央空调系统方案
　　3.1、家用冷/热风机组（也称风管式）
　　风管式系统是以空气为输送介质的小型全空气中央空调系统，室外主机集中产生冷/热量，送至室内机，室内机将室内的回风进行冷/热处理后再送入室内以消除室内的冷/热负荷。其构成是：制冷机（热泵）与室外侧盘管为一整机，设在室外或阳台上。室内侧为制冷剂盘管与风机，空气通过风管分送各室，室内侧机组可做成柜式或吊顶式，但需有安装空间。
　　该系统优点：系统属全空气系统，无水系统及其各种配套设备，大大降低了初投资，如120m2，空调用电量为4.5kw的建筑，空调总投资约为1.8万元，其每kw初投资大约是0.4万元，每平米约需150元，无需专人管理，只需定期检查，与3.2方案比无漏水之忧，相对价格低。可充分考虑新风，提高室内空气品质，保持空气清晰；直接蒸发式冷却空气，省却了冷媒水循环过程中造成的能量损失，且蒸发温度相对于冷水机组有所提高，因此提高了系统的制冷效率。
　　其缺点：管道式空调箱出风口处风压较高，一般为80～150Pa，需配置消声器，才能满足室内噪声要求，各房间不能独立控制使用，集中回风，影响各房间的私密性。风管占建筑空间较大。再者对空气过滤能力差，所处理空气的焓降小，除湿能力不强。
　　3.2、热泵冷、热水机组+水管+风机盘管系统
　　该系统通过室外机产生冷/热水，由管路系统送至各末端装置。在末端装置内进行冷/热水与室内空气的能量交换，产生出冷/热风以消除室内空调负荷。它是一种集中产生冷/热量，分散处理的室内系统。末端装置可设温度控制器及两位两通或两位三通电磁阀实现自动控制，也可设调节风机转速的普通三速开关手动控制。因此，该系统可对每个空调房间单独调节控制，满足各房间不同的空调需求，其节能性能也较好。另外，这种系统型式可并联采暖、生活热水两用燃气挂壁热水器，变成热泵冷热水机组（或单制冷机组）+热水器+空调水管+生活热水管+风机盘管系统，该系统的使用更可靠，寒冷的冬天可采用两用燃气热水器进行空调或供应生活热水，在冬季较温暖的地区，只采用冷/热水热泵机组即可。所有机组可置于阳台上。
　　该系统优点：结构紧凑、安装方便、与全空气系统比占建筑空间少，容易配合装饰。机组设有内置式膨胀水箱，可使安装、操作、维修更为简单且无损建筑外观美。风冷热泵机组采用微电脑全自动控制，操作简单，各房间独立控制，又可集中控制，方便实用、便于节电。
　　该系统缺点为：集水盘内易集尘、滋生细菌，存在漏水隐患，但漏水处容易发现，便于维修，初投资上，费用相对高些，空调用电每kw大约是风管式的2倍，风冷热泵机组为三相电源，需另配电，设电表计量等,若设新风需另设新风机组，增加造价。
　　3.3、家用VRV或称家用变频中央空调系统
　　VRV系统即变制冷剂流量系统，其构成是：室外侧压缩机，换热器，节流装置等组成室外主机。室内侧为制冷剂盘管。变制冷剂流量(VRV)空调系统根据室内机数量多少，可分为单元式和多元式两种类型，而多联式空调机组就是多元式变制冷剂流量空调系统，即多联体机组。该系统是一种冷剂式空调系统，它以制冷剂作为输送介质，末端装置由直接蒸发式换热器和风机组成室内机。一台室外机可向若干个室内机输送制冷剂液体，通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量来满足室内冷热负荷的要求，也可以根据室内负荷大小自动调节系统容量。
　　该系统优点：由于冷媒直接蒸发，能效比较高。具备所有家用空调性能，室内机送风自动摆动，导流叶片。型号规格多，选择余地大，可根据不同性能、功能要求选择。一拖多台，根据正在运转室内机数量及每个房间不同负荷状况，变频电路调整压缩机转速，以随时适应各个时刻的总负荷，使每台室内机都得以高效运转，相比传统中央空调节能40%以上，减少运行费用、节能、经济。室外机小巧紧凑，方便灵活安装，能节省室外空间，美化家居环境，减少室外机数量。带有自动故障检测，方便检修。自动转换供热/冷模式，自动风速变换，有定时、夜间设定模式，可同时实现集中管理和单独控制。
　　其缺点：供电峰谷差大，电网发电机在低负荷下运行时效率低、耗能较大。温室气体排放量大。如发生冷媒管泄漏，很难找出漏点，不易维护，投资费用高，大约是风管式系统的2－3倍,新风引入也较困难。
　　除了上述主要的3种基本形式外，还可以互相交叉，如把风管式系统与冷/热水机组结合，这样就成为与中央空调的空气-水系统相同的模式了，容易使房间实现新风的送入。
　　4、家用中央空调系统的设计要点
　　4.1、空调负荷的计算
　　空调负荷计算为合理选择空调末端处理设备和确定冷、热源设备容量提供依据。空调负荷计算包括夏季冷负荷计算和冬季热负荷计算。在方案设计阶段，可采用负荷估算指标进行负荷计算。在施工图设计阶段，根据规范要求，应对各空调房间进行逐项逐时的负荷计算。
　　确定空调负荷时，按目前我国大多数人的生活习惯，人们总是在一进家门时，迅速打开空调机，并希望室内尽快达到空调效果。同时由于楼房的楼板没有隔热处理，当楼上下邻居不开空调时，空调房间负荷加大，所以应适当放大末端设备的容量，考虑1.1~1.2的负荷附加系数，可保证空调效果。同时末端设备应设调节器，客户可根据自己的需求调节风量冷量。
　　确定空调系统总负荷时，应充分考虑住宅使用的特殊性。住宅主要由卧室、书房、客厅、餐厅、厨房和卫生间组成，厨房和卫生间一般不设空调，按人们的生活习惯，空调末端不可能同时满负荷运行，当客厅和餐厅运行时，卧室和书房几乎不开空调，因此同时使用系数较低，一般可按0.5~0.7选取，设计中可根据具体情况，适当降低主机容量，以降低初投资和运行费用。
　　负荷计算时还应考虑新风负荷，没有新风引入的空调系统不是完整的家用中央空调系统。
　　4.2、管路设计
　　管路设计包括水管系统设计和风管系统设计。水管系统，对于干管，管内水流速宜低于1.2m/s，对于支管，管内水流速宜定为0.6m/s左右。应对水管路进行阻力计算，校核主机所配水泵扬程是否满足要求，为避免空气滞留于管内，水管的最高处应装设自动排气阀。
　　为了降低气流噪声，风管主管内风速宜低于6m/s，支管风速宜低于4m/s，送、回风口风速宜取2m/s。风管制作可采用镀锌钢板或不锈钢板。
　　空调系统中各类管道安装应严密，不得漏风漏水，特别是冷媒管如发生泄漏，不易找到漏点，维修太困难，容易产生纠纷。空调水管的布置应尽量短，减少拐弯，必须进行水力计算确定管径，管道安装应有利于排气，水平管的末尾及立管的顶端装自动排气阀，空调水管和冷媒管可穿梁走，以节省空间。
　　空调系统中的各种管道均需保温，风管，冷凝水管，特别是空调水管和冷媒管，因其温度低，如保温不好其外表易结露滴水。
　　漏水问题是现在装修中经常遇到的事。对空调系统来说，冷凝水排放是最容易被忽略的潜在漏水隐患。设计中，冷凝水宜设独立立管集中排放，水平管不宜太长且保证不小于0.005的坡度坡向立管。
　　5、结论
　　随着我国经济的持续增长，国民收入逐步提高，人们生活水平日益提高，人们对家居环境的舒适性要求越来越高，对家用中央空调的需求越来越大，空调成为人们家居生活不可缺少的重要组成部分，空调将不仅仅是用来降温、采暖，而是越来越多的用户都认为用来改善空气质量，提高空气质量，上述三种空调已不仅仅是单一使用，而是有机地结合在一起。

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