制冷網(wǎng)：隨著(zhù)生活水平的提高，人們對住宅環(huán)境的要求越來(lái)越高，尤其是對居室空氣環(huán)境提出了越來(lái)越高的要求。z*初人們采用窗式空調器、分體式、壁掛式等家用空調器來(lái)降低室內溫度，但由于沒(méi)有室外新風(fēng)，使得住宅室內空氣品質(zhì)難以得到保證;分體式空調的室外機和窗式空調的安裝預留洞成為破壞房屋建筑立面和破壞城市景觀(guān)的重要因素。而且，近年來(lái)隨著(zhù)居住條件的不斷改善，普通居民住宅建筑面積已擴大到90~200m²，一些別墅型住宅甚至達到500~600m²,顯然家用空調器已越來(lái)越不適應較高檔次住宅發(fā)展的需要,家用中央空調便應運而生。

　　目前典型的家用中央空調系統大致有三種類(lèi)型：家用小型空氣源中央空調系統、家用變頻多聯(lián)中央空調系統、風(fēng)管式家用中央空調系統。從我國目前的技術(shù)水平和空調生產(chǎn)狀況來(lái)看,空氣源家用中央空調系統比較適合于我國國情。下面重點(diǎn)介紹家用空氣源冷熱水空調系統的設計及需要注意的問(wèn)題。

　　1.系統冷熱負荷的確定及設備選擇

　　計算出住宅的冷負荷后，由于所有末端設備同時(shí)使用的可能性很小，計算系統的總冷負荷時(shí)，應根據用戶(hù)的要求及使用性質(zhì)考慮不同的使用系數。供熱時(shí),則應根據不同的供熱方式來(lái)選取同時(shí)使用系數及考慮戶(hù)間傳熱的影響。確定總冷熱負荷之后根據本地區的氣象條件和能源供應狀況進(jìn)行合理的設備選擇，如空氣源冷熱水機組、空氣源單冷機組+熱水爐、空氣源單冷機組+城市熱源等。室內末端設備一般為風(fēng)機盤(pán)管和空調箱,選用末端設備時(shí)應考慮1.2的間歇使用系數和1.2的臨室無(wú)空調時(shí)內圍護結構的負荷附加系數。

　　選用空氣源機組時(shí)，應按當地z*佳平衡點(diǎn)來(lái)選擇。z*佳平衡點(diǎn)選擇機組的一般步驟為：

　?、儆嬎銁*佳平衡點(diǎn)溫度下的建筑物熱負荷。

　?、诎言撈胶恻c(diǎn)溫度下的供熱量，換算到標準工況下的制熱量選擇空氣源冷熱水機組。

　?、弁ㄟ^(guò)查詢(xún)生產(chǎn)廠(chǎng)家的樣本或技術(shù)資料，求得該機組在冬季空調設計工況下的制熱量，并由設計熱負荷求得輔助熱源的容量。

　?、芡ㄟ^(guò)查詢(xún)生產(chǎn)廠(chǎng)家的樣本或技術(shù)資料，求得該機組在夏季空調設計工況下的制冷量，如果不能滿(mǎn)足空調冷負荷的要求，則應補充輔助冷源，考慮到冷機布置的方便，一般選用風(fēng)冷單冷機組作輔助冷源

　　按此方法選擇機組，一般來(lái)說(shuō)不會(huì )存在夏季空調設計工況下熱泵機組所提供的冷量遠大于空調設計冷負荷的情況。

　　2.空氣源機組的除霜

　　由于眾所周知的原因，空氣源的應用受到氣候條件的約束，在熱泵技術(shù)較為領(lǐng)先的日本曾有“采暖度日數HDD<3000”的推薦使用標準，在我國使用范圍曾一度劃定在長(cháng)江中下游地區，目前指導工程設計的各種文獻將冬季室外計算溫度tw=-3ºC定作z*低線(xiàn)。然而在過(guò)去的十多年其應用范圍向北擴展的趨勢是顯而易見(jiàn)的，西安、鄭州、煙臺、北京等城市都多有應用。

　　有研究者提出了計算空氣―水熱泵干濕工況轉變臨界濕度和結霜臨界濕度的方法，建立了求解這兩個(gè)臨界相對濕度的空氣源模型，求解出不同的出水溫度和不同的空氣溫度下的這兩個(gè)臨界濕度值，繪制出使用空氣―水熱泵時(shí)的結霜區域和干工況區域。45ºC出水時(shí)，空氣源機組運行時(shí)的結霜區域和干工況區域的分界線(xiàn)走向大致沿著(zhù)拉薩―蘭州―太原―石家莊―濟南一線(xiàn)。此線(xiàn)以北區域空氣源運行時(shí)，不會(huì )結霜;而此線(xiàn)以南，機組都存在不同程度的結霜。

　　在空氣源機組的結霜機理方面近些年也進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)驗研究，研究結果表明，空氣側換熱器結霜過(guò)程中，不僅霜的厚度發(fā)生變化，霜的密度也在變化，剛開(kāi)始結霜時(shí)，結霜量主要是增加霜的厚度，而密度變化很小。隨著(zhù)時(shí)間的推移，霜的厚度增加減緩，而密度變化增加，而且霜的密度隨著(zhù)時(shí)間呈拋物線(xiàn)規律變化。研究結果表明，在不同的工況下，空氣側換熱器的結霜情況是不同的。在空氣溫度一定時(shí)，相對濕度越大，結霜越嚴重，融霜的時(shí)間間隔越短;在空氣相對濕度一定時(shí)，0ºC工況的結霜比-4ºC工況的結霜嚴重。

　　低溫條件下作制熱運行時(shí)的除霜，就是為了防止因霜層積聚惡化蒸發(fā)器的換熱過(guò)程。顯然，空氣源冷熱水機組除霜控制方法的時(shí)間控制法是不符合霜厚度隨時(shí)間的變化規律的。同樣，許多生產(chǎn)廠(chǎng)家雖采用時(shí)間―溫度控制法，但還是采用統一固定的除霜啟動(dòng)值和除霜時(shí)間值，因此由于空氣溫度、相對濕度的不同，結霜的厚度不同，除霜效果也就不一樣。結霜規律的正確預測和掌握，才是保證除霜效果良好的前提。理想的除霜程序應該是既能在霜層積聚時(shí)及時(shí)除霜，又不在無(wú)霜時(shí)作無(wú)效除霜運行。目前常用的融霜方法除時(shí)間控制法、時(shí)間―溫度控制法外，還有旁通除霜法、壓差控制法，變頻壓縮機和電子膨脹閥的熱泵機組的顯熱除霜法以及MP99電腦除霜、智能除霜、模糊除霜等等，研究可靠的有效除霜技術(shù)，是發(fā)展和推廣家用空氣源中央空調系統的關(guān)鍵技術(shù)。

　　在生產(chǎn)廠(chǎng)家產(chǎn)品的樣本中，熱泵的制熱量?jì)H是標準工況下的瞬時(shí)熱量，當盤(pán)管表面結霜時(shí)，機組效率迅速下降，因此，空氣源機組冬季的制熱量應根據室外空調計算溫度修正系數和化霜修正系數，按下式進(jìn)行修正：Q=q?K1?K2(式中，Q――機組制熱量Kw;q――產(chǎn)品樣本中的瞬時(shí)制熱量Kw;K1――使用地區室外空調計算干球溫度的修正系數，按產(chǎn)品樣本選取;K2機組化霜修正系數，每小時(shí)化霜一次取0.9，二次取0.8)。

　　3.空氣源機組變頻技術(shù)

　　由于多種因素，變頻空調器越來(lái)越為廣大用戶(hù)所接受。變頻壓縮機的使用，增加了系統的可調控參數，提高了空調器部分負荷時(shí)的性能，用變容量的柔性控制代替了起?？刂?，減少了系統對電網(wǎng)的沖擊和室內溫度的波動(dòng)，從節能和舒適性的角度來(lái)看比定速空調器有著(zhù)明顯的優(yōu)越性。

　　家用中央空調隨著(zhù)具體使用要求、使用條件的不同，熱負荷差異較大，這就要求家用中央空調的能量調節能力能夠與熱負荷變動(dòng)范圍大這一特點(diǎn)相適應，現在市場(chǎng)上銷(xiāo)售的大多數空氣源機組的能量調節均只能通過(guò)開(kāi)停壓縮機來(lái)實(shí)現，當空調熱負荷較小、空調水系統容量也較小時(shí)，容易出現壓縮機的頻繁開(kāi)停，由于壓縮機的啟動(dòng)電流較大，因而使得運行功耗增加;而且每次停機后制冷系統高低壓側的壓力經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才會(huì )達到平衡，平衡時(shí)高壓側熱的制冷劑與低壓側冷的制冷劑混合也會(huì )產(chǎn)生不必要的冷量損失。此外，開(kāi)停機過(guò)于頻繁也會(huì )縮短壓縮機的使用壽命。近年來(lái)，隨著(zhù)空調技術(shù)的進(jìn)步，在家用中央空調產(chǎn)品上已出現多種能量調節方式，應用較多的方式有：①制冷系統采用多個(gè)定速(定輸氣量)壓縮機組合;②制冷系統采用變輸氣量壓縮機與定速壓縮機組合;③制冷系統采用變頻壓縮機與定速壓縮機組合;④多個(gè)制冷系統組合。對于多個(gè)制冷系統組合而成的機組，能量調節能力隨系統數量、壓縮機種類(lèi)的不同有著(zhù)較大的差別，采用定速(定輸氣量)壓縮機系統組合只能實(shí)現能量分配調節，如采用變頻壓縮機系統與定速壓縮機系統組合則能實(shí)現能量連續調節。因此，如產(chǎn)品采用模塊化結構，設計相關(guān)規格的變頻單元和定速單元，通過(guò)多種組合方式，還可形成能量可連續調節的系列產(chǎn)品。

　　變頻壓縮機和定速壓縮機組合的變頻機組不僅能適應家庭用戶(hù)熱負荷差異大，能量調節范圍寬的使用要求，制冷(熱)迅速，系統水溫波動(dòng)小,除霜時(shí)水溫下降幅度小，而且具有明顯的節能性，能夠實(shí)現大容量機組的連續能量調節,并且對增加機組使用壽命、提高房間的舒適性和降低噪聲均有好處，是家用中央空調發(fā)展中值得大力提倡的一種方式。

　　4.水系統熱穩定性問(wèn)題

　　家用空氣源機組和單冷機組的壓縮機為定速壓縮機時(shí)，因為空調系統的水容量較小，將存在空調水系統的熱穩定性問(wèn)題。配有定速壓縮機的空氣源家用空調系統，能量調節一般均根據室內溫度的變化通過(guò)開(kāi)停壓縮機來(lái)實(shí)現。家用空調系統大部分均運行在部分負荷，在部分負荷下，壓縮機運行很短時(shí)間，空調系統水溫就會(huì )達到設定溫度，此時(shí)壓縮機停機;當水系統容量較小時(shí)，經(jīng)過(guò)很短時(shí)間，空調系統水溫就會(huì )高出設定溫度，壓縮機又必須開(kāi)機，從而造成壓縮機頻繁開(kāi)停，既增加了系統功耗，又影響主機的使用壽命。并且，水系統容量較小時(shí)，冬季除霜時(shí)又會(huì )造成系統水溫降過(guò)大，影響供熱效果，形成吹冷風(fēng)的現象。變頻壓縮機和定速壓縮機組合的空調系統，主機能自動(dòng)與室內負荷相匹配，水系統的熱穩定性問(wèn)題不突出，但水系統容量過(guò)小，在變頻壓縮機和定速壓縮機銜接的負荷盲區也會(huì )造成壓縮機的多次起停。

　　系統的水容量越小，則系統的熱穩定性越差，反之，系統的熱穩定性越好。但如系統水容量過(guò)大，又會(huì )造成蓄能循環(huán)水箱體積龐大，影響s*次開(kāi)機時(shí)和長(cháng)期停機后的制冷(熱)速度。因此，水系統設計時(shí)，應該校對計算系統水容量是否滿(mǎn)足系統熱穩定性要求。當系統水容量不能滿(mǎn)足要求時(shí)，應增設蓄能循環(huán)水箱或采取加大系統水管管徑的措施。

　　5.室內外機的布置及設計

　　家用中央空調的方式和設備選型確定后，空調室內機布置時(shí)應充分考慮到溫度分布、氣流分布、檢修、安全性等方面的事項，并應與建筑物配合得當?？照{設備設置的場(chǎng)所(室內、室外、陽(yáng)臺等)和建筑構造(方位、設備預留通道等)及住戶(hù)的房間布置(窗、家具和位置等)之間的關(guān)系應在設計圖紙上清晰地標示出來(lái)。國家和地方法規的規定也應在空調設備的布置和設計中得到嚴格地執行。室外機組設計時(shí)必須考慮其安裝位置和噪聲控制。一般機組安裝位置要進(jìn)風(fēng)通暢，風(fēng)速控制在3~4m/s，排風(fēng)不受阻擋，尤其是出風(fēng)口的上方不應有阻擋物,否則會(huì )引起排風(fēng)氣流短路,機組因熱保護動(dòng)作而停機。

　　6.系統水管路設計

　　家用中央空調系統一般都較小，水系統的設計要簡(jiǎn)單，設計需要注意的問(wèn)題如下：

　　(1)水系統循環(huán)方式

　　水系統一般采用兩管制閉式循環(huán)系統，舒適性要求特別高的高檔住宅可采用四管制。由于系統規模小，水管路大多采用異程式。

　　(2)定流量設計與水泵配置

　　家用中央空調系統循環(huán)水量較小，宜采用定流量系統。室內溫度控制可采用風(fēng)機盤(pán)管自動(dòng)調速溫控器或電動(dòng)三通閥，建議s*選風(fēng)盤(pán)自動(dòng)調速溫控器，通過(guò)調節風(fēng)盤(pán)風(fēng)量恒定室內溫度，不宜采用電動(dòng)二通閥(當只有一臺風(fēng)機盤(pán)管工作時(shí)，通過(guò)制冷機的流量將嚴重不足)。因為家用中央空調系統大多為間歇運行且同時(shí)使用系數低，末端設備容量遠大于制冷機，通過(guò)風(fēng)機盤(pán)管的流量嚴重不足，且供水溫度不能穩定于設定溫度，設計過(guò)程中應采取措施盡量保證通過(guò)風(fēng)機盤(pán)管的流量并根據流經(jīng)風(fēng)機盤(pán)管的實(shí)際流量和z*不利供水溫度，對風(fēng)機盤(pán)管性能進(jìn)行校核計算。水流量控制也可采用介于定流量和變流量之間的混合方式,采用這種方式時(shí),離主機近的部分風(fēng)機盤(pán)管采用電動(dòng)二通閥，其他風(fēng)機盤(pán)管采用電動(dòng)三通閥，此時(shí)可省掉壓差旁通閥，采用此種方式時(shí)應注意二通閥和三通閥的配比。三通閥的數量過(guò)少，有可能導致主機因流量過(guò)低而保護停機。

　　(3)水路無(wú)故障設計

　　循環(huán)水系統故障在整個(gè)空調系統故障中所占的比重是比較高的，故障主要來(lái)源于機組、系統設計、系統安裝等多個(gè)方面。為了提高系統的可靠性，在機組設計和制造時(shí)，對于水系統的各個(gè)環(huán)節進(jìn)行詳細的分析和嚴格的控制是非常重要的。如：a.系統排氣。家用中央空調系統中的水流量比較小，少量的氣體就會(huì )導致循環(huán)水中斷，凍壞蒸發(fā)器或形成保護，使系統無(wú)法正常工作，所以保證系統中的空氣及時(shí)、完全地排放非常必要。為此，在系統中一般都安裝有自動(dòng)排氣閥，但是由于家用中央空調大都是內置水泵、密閉式膨脹水箱，還有流量保護裝置等，機組內部水循環(huán)管路往往較為復雜，布置起來(lái)不是十分容易，特別容易形成局部上凸的存氣彎，導致在機組的運轉過(guò)程中，經(jīng)常因為局部集氣而出現流量保護的現象，這在進(jìn)行產(chǎn)品設計時(shí)是絕對要避免的。b.循環(huán)水的補充和排泄。家用中央空調是一個(gè)家電化的產(chǎn)品，因此，所有的功能應力求機組自動(dòng)完成，系統內循環(huán)水的補充也是這樣，必須使用自動(dòng)補水閥根據系統的壓力實(shí)時(shí)對系統進(jìn)行補水。而對于系統內存水排放的考慮更是重要，特別是對于單冷機組，在冬季非使用期，必須排去系統內的積水，以免室外過(guò)于寒冷的氣溫凍壞系統管路。c.水系統監測和保護。為保證機組正常高效運行，水系統管路上應設置相應的監測和保護設備。如機組進(jìn)水口應設水處理設備和Y型過(guò)濾器，以防水系統結垢和堵塞機組內的換熱器;機組供回水管路上應裝設溫度計和壓力表，以便于日常運轉檢查;機組與水管連接處應配設軟管，以減少機體的振動(dòng)對系統管路的影響;為便于系統調試和水流量調節，空調箱和風(fēng)機盤(pán)管的支管切斷閥宜選用有一定調節作用的截止閥或球閥。

　　(4)一體式機組和分體式機組

　　空調主機可根據當地的氣候情況選用一體式機組或分體式機組，分體式機組將水側換熱器及循環(huán)水泵等放置在室內機，可在室內衛生間或儲藏室吊頂上安裝，以防冬季冰凍現象發(fā)生。機組一般均自帶膨脹罐、水系統安全閥、自動(dòng)補水閥、排水閥等，用戶(hù)可不必另行安裝膨脹水箱，但室內機安裝時(shí)應預留出一定的空間，以確保機組能進(jìn)行維修和保養。

　　(5)內置水泵及其補水定壓

　　家用空氣源機組制冷容量不大,一般都采用內置進(jìn)口循環(huán)水泵?？照{主機內置水泵的流量和揚程應按照機組的制冷量和保證z*大數量風(fēng)機盤(pán)管的正常使用來(lái)匹配?？照{循環(huán)水系統補水定壓，目前主要有兩種方法即設置膨脹水箱和采用氣體定壓膨脹罐。a.系統設置膨脹水箱。這種方式設置的膨脹水箱，運行可靠、造價(jià)低，在有條件時(shí)應盡量選用此方式。主要問(wèn)題是對于多層的集合式住宅或公寓式建筑，難以解決膨脹水箱的設置位置。b.采用氣體定壓膨脹罐。這種定壓方法的優(yōu)點(diǎn)是：膨脹罐的布置靈活方便，不受位置高度影響，通常放在機組內，減少施工工作量。其主要缺點(diǎn)是設備較復雜、價(jià)格高、壓力需要調節、可靠性不如膨脹水箱。

　　7.新風(fēng)處理

　　對于層高較高的別墅或辦公等商業(yè)用房，有條件時(shí)應采用新風(fēng)空調箱或板翅式全熱換熱器來(lái)處理新風(fēng)。采用新風(fēng)空調箱時(shí)，新風(fēng)一般處理到室內狀態(tài)參數的等焓點(diǎn)。為減輕室內風(fēng)機盤(pán)管的負擔，新風(fēng)z*好處理到室內狀態(tài)點(diǎn)等濕線(xiàn)與90%相對濕度線(xiàn)的相交點(diǎn)。此外,設計中還必須重視通風(fēng)的有效性:供給足夠的新風(fēng)量,恰當的排風(fēng)量,理想的送排風(fēng)布局和氣流組織有助于提高通風(fēng)效率,改善室內空氣環(huán)境。SARS的爆發(fā)使人們意識到空調設備系統應具備應對生化污染的能力。s*先是新風(fēng)采氣口的位置選擇要合適，必須確保新風(fēng)采氣口周?chē)h(huán)境潔凈，所吸入的空氣為新鮮清潔的室外空氣，嚴格防止與排風(fēng)系統的氣流短路;另外，在新風(fēng)采氣口處目前一般只設初效過(guò)濾器，這種設置對正常情況下大氣中的灰塵過(guò)濾效率都不高，污染物的粒徑可能比灰塵粒徑更小，過(guò)濾效率可能更低，所以為了有效的濾塵和濾菌，應該在新風(fēng)采氣口設一臺初效和一臺中效過(guò)濾器的組合，這種過(guò)濾器組合的濾塵效果明顯，濾塵效率可達99.9%;其次，對于因灰塵多產(chǎn)生的污染，主要應對過(guò)濾器定期清洗、消毒或更換，減少過(guò)濾器上以及風(fēng)管內的灰塵，對于空調系統的表冷器、凝結水水盤(pán)和加濕器定期進(jìn)行清洗消毒。

　　8.減振降噪

　　制冷空調設備的振動(dòng)和噪音無(wú)疑是影響用戶(hù)的一個(gè)重要因素，而且在家用制冷設備中表現得特別突出。在家用中央空調機組中，z*重要的噪音源來(lái)自壓縮機和風(fēng)機，因此對這兩個(gè)部件的噪聲控制非常重要。機組整體設計時(shí)必須考慮充分的減振降噪措施。對不滿(mǎn)足室內噪音標準要求的室內機在設計安裝時(shí)也應采取相應的措施。

　　9.機組防腐

　　由于空調主機一般均安裝在屋面或陽(yáng)臺處，可能常年遭受日曬雨淋。特別是我國部分城市的空氣污染和酸雨嚴重，沿海地區空氣中鹽份較多，有的機組使用1～2年就已銹跡斑斑，嚴重降低機組的使用壽命。因此，廠(chǎng)家在產(chǎn)品設計和用戶(hù)在設備選型時(shí)應引起足夠的重視。

　　結束語(yǔ)：總之，空氣源用于家用中央空調系統時(shí)類(lèi)似于家電產(chǎn)品，走向千家萬(wàn)戶(hù)，必須具有高度的可靠性、易操作性和低故障率，保證向用戶(hù)提供一個(gè)安全、健康、高效、舒適、和諧的生活環(huán)境。

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