户式中央空调设计分析

　　摘 要 本文对户式中央空调系统的类型进行了介绍，分析了各自的特点。将户式中央空调系统与集中中央空调系统做比较，其具有明显的节能和计费优势。最后结合北京一 工程实例，对风冷冷水机组户式中央空调设计和施工的注意点进行分析。
关键词 户式中央空调 风冷冷水机组 节能

一、概 述
　　近年来，随着我国国民经济的迅猛增长，人民生活水平不断提高，人们对住房的追求越来越趋于大居室化，大面积多居室的别墅、高级公寓、高档商住楼、写字楼等不断涌现。同时，随着住房条件的改善，人们要求有更高品质的室内空气环境。为适应现代人居环境的发展趋势，集常规大型中央空调与家用空调之所长，适用于建筑面积比较大的环境(100～500平方米)的户式中央空调成为我国未来大居室住房空调的发展热点。所以，户式中央空调已经被中国空调行业中的大多数人士公认为未来住宅空调的主流产品。与普通空调器相比较，户式中央空调具有舒适、美观、节能等特点；不仅可以引入新风、改善空气品质，消除“空调病”的烦恼，而且使居住室内空气分布更加均匀、温度波动小，舒适感好。由于户式中央空调系统在中国的发展起步较晚，在设计和运行中还存在着许多问题。随着对节约能源、减少运行费用、环境保护及室内空气环境要求的提高，对户式中央空调的提出了更高的要求。因而设计和运行户式中央空调系统，使其保证运行效率高、减少环境污染及提高居住的舒适性是目前亟待解决的问题。本文将对北京财满街工程项目为例，对户式中央空调系统设计、施工和运行进行探讨。

二、户式中央空调的常见型式
　　户式中央空调的制冷原理和基本结构造类似于大型中央空调。户式中央空调可以是整体式，也可以是分体式。分体式可将压缩机置于室外，大大降低室内生活环境的噪声。户式中央空调根据输送介质的情况通常可分为三类， 即以空气为介质的风管式空调系统、以水为介质的水管式空调系统和制冷剂直接蒸发的一拖多多联机。

2.1 风管式空调系统
风管式空调系统以空气作为输送介质，其原理与大型全空气中央空调系统的原理基本相同，是一个小型化的全空气的中央空调系统,它利用空气处理系统将回风(或回风与新风的混合风)进行冷却/加热处理后，再送入室内承担空调冷/热负荷。

如图1所示，风管式空调系统的室外机由多台压缩机和一台风冷冷凝器组成，室内机由蒸发器和风机组成，其台数与压缩机台数相同，每台压缩机与室内机一对一配置。一台室外机带动多台室内机，室内机单独控制且互不影响，可以根据不同房间对舒适度的要求进行调节，真正做到了人性化设计。相对于其他户式中央空调，风管式系统的初投资较小，引入新风可靠(图2)，有利于改善室内的空气品质，提高人体舒适度；但风管式系统的空气输送系统所占用的建筑物空间较大，一般要求住宅有较高的层高。

2.2 冷（热）水系统
冷(热)水机组通常以水或乙二醇溶液为输送介质，其基本原理类似于通常所说的风机盘管系统,它通过室外主机产出空调冷/热水，由管路系统输送至室内的各种末端装置（一般为风机盘管），在末端装置中室内空气与风机盘管盘管内的冷/热水进行热交换，达到所需要的室内空气状态。图3是其系统原理图：

　　由于风机盘管可以通过调节风机转速（或通过旁通阀调节经过盘管的水量）来调节送入室内的冷（热）量，因此冷（热）水系统可以对每个空调房间进行单独调节，满足各个房间不同的空调需求，节能性能比较好。同时冷（热）水系统的输送系统所占的空间较小，因此一般不受建筑物层高的限制。

2.3 制冷剂系统
又名变制冷剂流量（Varied Refrigerant Volume ,简称VRV）系统。制冷剂系统以制冷剂为输送介质, 一台室外机通过制冷剂管路向若干个室内机输送制冷剂液体，通过变频器控制压缩机转速及通过调节膨胀阀，以调节通过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，来满足不同室内冷热负荷的要求。图4为VRV系统的系统原理图：

　　制冷剂系统能满足不同房间的不同空调负荷的要求，节能、舒适、运转平稳，制冷剂管道直径小，管路占用的空间小。但其系统控制复杂，初投资高。

　　户式中央空调的具体型式选择与当地经济发展水平、生活水平、住宅形式、生活习惯、能源价格等因素密切相关。因我国的风冷热泵及风机盘管技术较成熟，且冷(热)水机组占用层高较低，施工简便，因此冷（热）水机组产品占我国户式中央空调的主导地位，其次为全空气系统的风管机和制冷剂系统。

三、户式中央空调与大型中央空调的比较

　　户式中央空调吸收了大型中央空调与家用空调器的优点，因此在很大程度上与中央空调有许多相似之处：

1、能够向室内补充适量的室外新风 ，从而改善居室内的空气品质，使室内空气始终保持新鲜、舒适，满足人体的卫生要求。

2、采用集中空调的设计方法，送风量大，送风温差小，房间温度均匀，增强了人体的舒适性。

3、能够根据房间的具体情况及用户需求采用不同的送风/水方式及安装方式，室内末端设备可采用暗装型式，宜于与室内装修相配，尤其适用于高档装修。同时只要室外机组布置合理，就可以保持建筑物的整体外型美观。

4、只要有足够的水泵扬程，就可以实现冷冻水管远距离供冷。

　　在吸取大型中央空调优点的基础上，户式中央空调同时又具有其自身特点：

1、每个用户的空调系统不与其他用户的空调系统相通，因此不会产生用户之间的相互影响。系统可根据实际负荷做自动调节，当某个区域不需使用空调时，可以把相关的室外机关闭，节约了能源及运行费用。

2、不需要机房，不需要设备层，节省了建筑面积及投资费用。

3、由于户式中央空调大多为风冷型机组，所以不需要安装冷却水塔、冷却水管 、水泵房。这样既减少初投资、降低运行费用，同时也避免了由此可能产生的细菌污染。

4、房地产商可根据物业发展情况分期投资安装空调系统，从而有效利用开发资金。

5、空调系统所属关系明确，便于物业管理和能源计费。

6、单台主机功率不大，只适用于单元面积为100～600平方米的商住楼、公寓别墅及小型商用办公楼等场合。

四、户式中央空调的设计与安装--工程实例

　　户式中央空调不同于家用空调，它更类似于大型中央空调，其使用效果的好坏不仅与产品质量有关，而且与设计安装有很大的关系，其设计的合理性和施工质量的好坏，将直接影响到使用效果。因此户式中央空调必须由专业安装队伍进行施工安装。户式中央空调必须在室内装璜之前进行安装，安装结束后再进行装璜。装璜时应将室内机、末端装置、水管、风管、制冷剂配管、冷凝水盘、冷凝水管、电线等隐蔽起来，外表只露出送风口和回风口。装璜结束后再进行空调系统调试。

　　下面以一综合楼为例，针对户式中央空调与大型中央空调的特点，通过实际应用来阐明上述观点。　　

4.1 项目概况
　　位于北京朝阳路东端的近1000米长的财满街是集高档写字楼、商业及住宅的大型综合建筑组团，规模达20万平方米。财满街设计建造了薄板式阳光写字楼，整个楼体采用框架结构，外立面为大型落地窗白色框架，并且在平面空间上实现350平米一层一户，或160平米两户一层的设计，为商贸企业、广告行业、媒体行业等公司提供了更体贴的办公空间。
财满街兴隆北二期工程项目总建筑面积14万平方米，共分十栋楼，其中1号、3号、4号楼的4～14层为写字楼，各户型的建筑面积在60～400m2之间，各层高3.3米。2号、7号楼为点塔，是一层一户的高档住宅楼，四周落地玻璃墙，各户型的建筑面积在320～370m2之间，其中1层层高4.5米，2～14层层高3.3米。5号、10号楼一、二层为商用，三层以上为住宅，各户型的建筑面积在70～500m2之间，层高为3.3米。6号、8号、9号楼为高档住宅，为错层结构或复式结构，各户型的建筑面积在60～400m2之间，层高3～4.5米。

4.2 空调室外、室内设计参数
（见图）

4.3 冷热负荷
1、冷负荷
根据设计院提供的资料，选定建筑面积冷负荷指标为140 w/m2。
2、热负荷
小区内有锅炉供暖，可提供60℃的热水。

4.4 空调冷热源
从项目概况我们可以看出该工程具有以下特点：
1、各户型的建筑面积基本上都在100～500m2之间，符合选用户式中央空调的条件。

2、各层具有安放室外机及室内机的小型空间。

3、各层层高均在3.3米左右，上面我们介绍过风管式系统的空气输送系统所占用的建筑物空间较大，一般要求住宅有较大的层高，而冷（热）水系统的输送系统所占的空间较小，一般不受建筑物层高的限制，因此该项目如选用冷(热)水机组，则可为用户提供更为舒适的空间环境。

4、因小区内有锅炉供暖，所以不需要再提供热源。

5、项目坐落于北京，如果选用整体式空调机组，则在冬季寒冷季节必须将管道内的水泄空，否则容易造成水管冻裂。如果选用分体式空调机组，室外机包括压缩机和风冷冷凝器，置于室外，室内机包括蒸发器和水泵，置于室内，则没有上述顾虑，对用户及业主都极为方便。
根据上述工程特点，经过全局分析比较，最后决定选用LOTUS空调公司生产的分体式、单冷型小型风冷冷水机组供冷。供暖由小区锅炉提供。

4.5 空调冷热源布置

　　以2号楼二层楼为例，该楼为一层一户的高档住宅楼，二层楼空调面积为330m2,因各房间同时使用空调的机率较低，为降低一次性投资，提高运行效率，确定同时使用系数为0.70，最终选用劳特斯空调(LOTUS)公司的LAW050型分体式风冷冷水机组2台，每台机组的制冷量为16kw。机组室外机布置在各层北面阳台的空闲处，室内机布置在厨房空闲处，这样既不需设置空调机房，又充分利用了建筑物各层的空余空间。
冬季热源为来自锅炉房的60℃的热水，供风机盘管使用。冷热水之间通过三通阀进行切换。

4.6 空调水系统

　　该工程的室内制冷管路为低压水系统，安装费用低廉，无泄漏制冷剂的顾虑。水泵、隔膜式膨胀罐全部内置，外形设计小巧，机组配置紧凑，不需再设膨胀水箱。自动补水阀外置，机组补水均就近接自来水管补水，冷凝水则通过冷凝水管就近排至厨房或卫生间的地漏中。

4.7 空调风系统

　　采用风机盘管系统，上部均匀送风，下部集中回风的上送下回的气流组织形式。LOTUS空调公司生产的风机盘管结构设计紧凑，高度仅有220mm。安装时风机盘管贴顶板吊装，有效地降低了吊装空间，提高了吊顶下的净高度。
考虑到住宅的门、窗经常开启，所以不另设新风系统，而采用由门、窗自然补充新风的方法，这样节省了投资费用。

　　排风由厨房、卫生间墙上的排风扇排至室外。

4.8 空调系统的控制

1、冷水机组的控制
冷水机组运行时采用多级自动温控系统，设备启动电流小，可以根据负荷自动调节机组负载，使机组始终保持经济运行，降低了运行费用。控制上，机组采用微电脑、智能化控制系统，根据实际需要，任何房间的开、停、温控，用户只需轻轻一按，操作起来极为简便。

2、风机盘管的控制
选配LOTUS公司提供的电子调速开关，分高、中、低三级控制。

4.9 消声减振

1、消声
冷水机组压缩机置于室外；室内机选用大风叶、低转速风机；未端装置风机盘管运动件部分采用全金属和优质名牌电动机及进口免维护型轴承，无需加油，噪声低，保证机组运行宁静。

2、减振
冷水机组、水泵、风机盘管等与管路连接处均采用挠性连接。冷水机组基础用角钢制作托架、加防震橡胶垫，水泵基础、风机盘管与楼板间亦均用橡胶减振垫减震。

　　该工程从设备选型、设计、安装都完全从业主及房地产商的角度出发，力求提供给用户以节能、省钱、舒适、方便、安全的高档次的全新享受。从实际应用来看，我们达到了预期目标。

六、结论
　　由于我国100平方米以上的中高档住宅在新建住宅中的比例越来越大，而户式中央空调可以提供较好的室内空气品质，宜与室内装璜相配，具有良好的舒适性，且其能效比较高，在能源紧张的情况下可大大节约空调能耗、节省开支，所以户式中央空调在我国将具有广阔的市场前景。