戶式中央空調系統的方案比較及發展趨勢展望

李嶸l 唐釗2

(1．西安市住宅建筑設計研究院710001  西安；2．北京中外建建筑設計有限公司  710075  西安)

    經過20年來的改革開放，我國的國民經濟有了一個長足的發展，人民的生活水平得到了很大改善。人們開始追求高品質的生活環境，對住宅面積及其環境也提出了更高的要求。一直以來，解決夏季降溫和非嚴寒地區冬季供暖問題，人們均采用房間空調器。房間空調器在住宅中之所以能迅速普及有其一定的優勢：制冷(熱)迅速、安裝簡單快捷、冷(熱)量調節方便、能耗計量容易、價位較低；但它的缺點也很突出：首先，房間空調器的能耗比低(2.6—2.9KW／ KW)；其次，它無法采集新風，難以保證良好的室內環境品質和舒適性；再次，房間空調器的無規則設置破壞了建筑外觀；另外，房間空調器室外機的廢熱、噪聲及凝結水的隨處排放，都成了城市新的公害。戶式中央空調作為一種節能、舒適的小型化獨立空調系統，在國內市場上一出現便引起各方的關注。

    戶式中央空調的出現，為空調行業在中央空調和房間空調器兩大領域之間提供了新的空調發展領域，為我國家用空調發展帶來了新的技術解決方案。它與傳統的中央空調系統和房間空調器相比，具有自身的優勢：首先，初投資適宜；與傳統的中央空調相比，省去了專用機房和復雜的管路系統。其次，室內環境舒適；與傳統的房間空調器相比，戶式中央空調機組大部分可引入新風，能有效改善室內空氣品質，而且室內溫度均勻適宜，氣流組織合理，能營造宜人的室內環境。再次，對房地產商而言，施工安裝程序簡單，管理方便；特別是戶式中央空調系統的不同用戶可一次建成，也可后期安裝，使開發商投資分散，風險降低；住戶人住后，使用費由住戶直接向供電或供氣部門交付，使得物業管理也相對方便。最后，住戶在室內裝修時，可結合空調的布置實現個性化裝修設計；而且室外機的挑臺布置在建筑設計初期已同步考慮，避免了房間空調器室外機對建筑景觀的影響。

1、幾種常用戶式中央空調系統的方案比較

    戶式中央空調系統在目前設計中常用的幾種形式為：家用VRV空調系統、小型風冷熱泵冷熱水機組加風機盤管空調系統、風管式空調系統。下面就這幾種空調系統作一個對比，分析它們的優缺點，從而幫助設計人員根據實際情況，選擇合理的設計方案。

    1.1家用VRV(Variable Refrigerant Volume可變冷媒流量)變頻中央空調系統。

    它是一種冷劑式空調系統，以制冷劑為輸送介質，由一臺室外機和數臺室內機組成。每一臺室內機都具備根據房間的要求進行獨立的制冷或制熱的運轉能力，室外機由室外側換熱器、壓縮機和其他制冷附件組成，一臺室外機通過管路能夠向若干個室內機輸送制冷劑。VRV系統是通過控制壓縮機的制冷劑循環量和進入室內換熱器的制冷劑流量，適時地滿足室內熱負荷要求的高效率冷劑空調系統。

    家用VRV系統采用直流變頻技術，額定制冷量在14.5KW左右，可以拖2-7臺室內機，可以連接的室內機總容量可以達到l8.9KW，可滿足較大面積住宅的制冷和供熱需求。家用VRV系統最大容量的室內機為7.1KW，可以滿足35～50m2的大客廳的空調需求。系統采用的是220V、30A的單相電源，電源只需連接至室外機上即可滿足整套裝置的用電。

    與其它戶式中央空調形式相比，家用VRV系統具有以下特點：

    (1)安裝簡單，布置靈活

    家用VRV系統為冷媒直接蒸發制冷，不需要冷凍水及冷卻水系統，省去了相應的設備和管道系統，室外機放在室外、屋頂或陽臺等地，減少了占地面積，簡化了安裝工程。另外，各種型號及規格的室內機可安裝于同一系統內，并且每臺室內機都可獨立有效的進行控制，可滿足不同負荷、不同裝飾要求的房間布置。

    (2)節約能源，運行費用低

    家用VRV變頻中央空調系統采用變頻式壓縮機，室外機的輸出可根據室內負荷的大小自動調節；VRV空調在部分負荷時的能耗比(COP值)相當高，當系統僅有一臺室內機開啟時，室外壓縮機能相應調節轉速，合理輸出室內機所需能量。

    另外，家用VRV系統采用直接蒸發制冷，屬于一次熱交換系統，在熱交換的過程中能量的損耗極低，而傳統的風或水系統則有兩次熱交換，這也是家用VRV系統比其它戶式中央空調系統節能的另一個原因。

    (3)系統控制先進，舒適性好

    家用VRV變頻中央空調系統室外機、室內機都帶有電腦板，對每臺室內機可實現單獨控制，用戶可以非常方便直接地從室內機遙控器開啟室內機，室內機可實現時間、溫度、風量、風向、狀態等的自動控制與設定。室內溫度控制方式采用高精度PID控制系統，可將室內溫度精度控制到±0.5℃范圍內，這是其它空調系統所達不到的。另外，VRV系統主機及室內機噪聲均低于其它空調系統的主機及末端設備，室外機還具備“夜間噪聲控制”功能，可降低2～3dB(A)的夜間運轉噪聲。

    (4)設計簡單、維修方便

    VRV系統不需要其他空調系統的設計那樣，必須進行大量繁瑣的水系統、風系統的設計計算，只要根據不同系統形式、不同規格主機型號進行配管即可，并且不存在系統的水利失調問題。另外，VRV系統具有故障自動診斷功能，可以自動判斷顯示系統各種故障，簡化了日常維護及維護工作。

    (5)工作溫度范圍寬

    家用VRV系統在室外環境干球溫度為-5～46℃的情況下可以正常制冷，在濕球-15～15.5℃的情況下可以正常供熱，且在低溫供熱時供熱衰減很小。

    (6)初投資高，限制了VRV系統的推廣

    通過以上特點，我們可以得出以下結論，家用 VRV變頻中央空調對于高檔住宅、豪華別墅等對空調要求較高的建筑是個最佳選擇。

    1.2小型風冷熱泵冷熱水機組加風機盤管系統：

    此系統是以小型風冷熱泵機組為主機，配以風機盤管為末端設備，組成以一戶住宅為單元的小型集中空調系統。

    與其它戶式中央空調相比，這種空調系統的優點如下：

    (1)安裝方便，適用范圍廣

    室外主機可直接放置于室外花園空地，房頂平臺及陽臺上，按照用戶的需要靈活安裝。室內風機盤管機組體型小，布置和安裝也很方便。因此，這種系統廣泛適用于別墅、高檔住宅、復式建筑、多房多廳家居等場所。

    (2)費用低廉、安全環保

    室內制冷管路為低壓水系統管路，安裝費用低廉且無須定期補充昂貴的制冷劑。制冷劑密封在室外機組內，對環境影響遠小于VRV系統。

    (3)噪音較低

    風機盤管低檔運行時噪音一般在30～40dB(A)。

    (4)控制方便，運轉節能

    風機盤管具有調節風機轉速的普通三速開關，可根據室溫變化，調節風機轉速，也可設溫度控制器及兩通或三通電磁閥實現自動控制。室內無人時可單獨關閉此房間風機盤管，使得運轉經濟、節能。

    (5)一次性投資相對較低，對于初投資預算小的建筑易于推廣

    風冷熱泵冷熱水機組加風機盤管系統的缺點如下：

    (1)室內解決新風困難，在過渡季節利用室外空氣降溫的時間較短

    (2)因機組分散設置，臺數較多時，維修管理工作量較大

    (3)由于機組靜壓小，在機組內不可能使用高性能的空氣過濾器，空氣潔凈度不高

    (4)水管有可能漏水，冷凝水盤可滋生影響人體健康的微生物

    綜上所述，風冷熱泵冷熱水機組加風機盤管系統適用于對初投資預算要求低且對新風品質要求不高的住宅建筑。目前，在高級住宅、商住用房的戶式中央空調系統(主要是風機盤管系統)中出現了一種利用新風換氣機供給新風的系統形式。新風換氣機的實質是空氣熱回收裝置，按空氣熱交換器的種類可分為板式、板翅式、轉輪式、熱管式等幾種，按回收熱量的性質分為顯熱回收器與全熱回收器。目前市場上的新風換氣機一般指板翅式的空氣顯熱回收裝置。轉輪式全熱回收裝置也有產品，但由于價格較高，應用較少。板式(板翅式)的全熱回收裝置國外早有產品，國內也有廠家正在研制。新風換氣機在供給室內新風的同時能置換出等量的室內污濁空氣，使得換氣充分、彌補了原有風機盤管空調系統新風量  不能保證的缺點，將使得這種空調系統具有更廣的適用性。

    1.3風管式空調系統：

    這種空調系統輸送冷熱量的介質為空氣，制備冷熱風的空氣處理裝置為直接蒸發式風冷熱泵機組，它與大型全空氣中央空調系統的原理基本相同，利用室外主機集中產生冷、熱量，將從室內引回的回風(或回風和新風的混合風)進行冷卻(加熱)處理后，再送入室內消除房間空調冷、熱負荷。

    相對于其它的戶式中央空調，風管式空調系統具有以下優點：

    (1)造價較低，業主較容易接受；

    (2)可引入新風，空氣品質能得到較大的改善；

    (3)風口布置靈活，氣流組織較好；

    (4)易于實現送風過濾、加濕等，空氣質量較高；

    (5)冷凝水排放容易，避免冷凝水盤可能滋生的微生物影響人體的健康；

    但風管式空調系統也存在以下缺點：

    (1)風管式系統的空氣輸配系統要求有較大的建筑空間，因此一般要求住宅有較大的層高。

    (2)機組送風量一般不能隨房間空調負荷變化而變化，分室溫度控制較難實現。

    目前為解決室溫控制的問題，常采用的方法有：

    (1)在空調系統中設置中央控制器、房間溫度控制器。中央控制器可根據用戶需要實現對室內、外機組的智能控制；房間溫度控制器可自動根據用戶設定溫度或用戶手動控制，通過對相應的電動風量調節閥的控制，實現對各個房間空調送風的控制。

    (2)采用變風量系統，其末端為帶動力的變風量風機箱，它可使每個出風口的壓力提高60～90Pa，降低空調室內機對機外余壓的要求，送風能力明顯提高；這種系統運用計算機控制技術、多變量控制理論對戶式中央空調進行集散控制，通過設在各房間的數字式溫控器，采用模糊邏輯控制技術無級調節相應的變風量箱風機的轉速，從而調節房間的送風量，達到控制室溫的目的。但這種變風量末端的引入將會使整個空調系統的初投資大大增加。

2、戶式中央空調的發展趨勢展望

    2.1戶式中央空調潛在需求巨大

    隨著住宅產業的升溫，為戶式中央空調帶來了廣闊的市場，特別是隨著人民生活水平的提高，對住房的要求已從生存型向舒適型轉變。在許多大城市，各房地產商抓住這一時機，推出配備戶式中央空調的高品質住宅越來越多，精品住宅的推出，既極大地激活了房地產市場的需要，又帶動了戶式中央空調的需求。

    2.2住宅集中空調將是我國21世紀前半葉住宅空調方式的發展重點

    住宅集中空調的主流方式應該是按小區集中供熱供冷(DHC)的方法，這是由我國的國情決定的。在我國，城市人口密集，土地資源緊缺，城市化進程正在加快；而近年來，我國城鎮居民的人均住宅面積持續增長，而政府也把住宅消費作為擴大內需、刺激消費的重要舉措。因此，在若干年內，我國大多數城市將仍是以興建“三高”(高層、高密度、高容積率)住宅為主。而最適合“三高”住宅的空調方式是集中空調(DHC)。DHC的最大優點是節能。因為住宅空調的同時使用系數很低，一般僅在50％左右。DHC在我國住宅空調尚不普及，主要是對實施DHC的投融資體制、收費制度、設施的產權界定和折舊辦法、負荷波動條件下運行的經濟性問題都需做進一步深入研究，相信在不久的將來，住宅集中空調將會有很好的發展趨勢。

    2.3中央空調的形式將日趨多樣化，但節能、環保、清潔能源和可再生能源利用等可持續發展戰略的問題，將是今后戶式中央空調發展的指導方針。

3、總結

    3.1根據我國人口多、住宅需求量大的具體國情特點可以看出，戶式中央空調這一既節能又舒適的家用空調系統在我國的市場需求前景廣闊；

    3.2設計人員在選擇具體的戶式中央空調系統形式時，應根據不同地域或氣候特點、當地能源供應情況、建筑物的具體類型和結構特點、用戶的經濟水平和消費狀況等進行綜合選擇。

依據標準及參考文獻：

1.國家標準《采暖通風與空氣調節設計規范))GBl9-87(2002年版)

2.國家標準《通風與空調工程施工質量驗收規范》 GB50243—2002

3.陸耀慶主編《實用供熱空調設計手冊》中國建筑工業出版社，1996

4.陳焰華《家用中央空調系統設計與實例》北京：中國建筑工業出版社，2003

5.李向東《現代住宅暖通空調設計》北京：中國建筑工業出版社，2003

6.彥啟森等《家用小型中央空調的行業現狀分析與展望》中國制冷空調網

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)