鲁达 针对三种常见的家用中央空调形式，分别比较了系统能耗比、性价比、控制系统等，分析了优缺点，总结了设计家用中央空调时应考虑的问题。
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摘要：针对三种常见的户式中央空调形式分别对其系统能耗比、性价比、控制系统等方面进行了比较，分析了其优缺点，并总结了在户式中央空调设计时应考虑的问题。最后结合目前市场上推出的户式燃气中央空调，介绍了用于别墅的一种新型的、较为高档的户式中央空调形式的优越性。
1 前言
自从改革开放以来，随着我国国民经济的持续增长，人均生活水平不断提高，人们对生活的质量、居住的环境、室内热舒适性程度、空气品质等的要求越来越高。而传统的家用分体式空调或窗式空调则由于热舒适性较差、无新风供给，室内空气品质很难得到保证、室外机安装在一定程度上影响大楼建筑外立面美观等多种因素已渐渐成为一种季节性商品越来越难以适应环境要求。因此，户式中央空调的设计理念越来越广泛地在高级住宅、别墅等场所作为一种空调系统形式被接纳和采用。
户式中央空调打破了中央空调与家用分体空调的界限，继承了中央空调系统的良好效果和家用分体空调布置灵活和高度智能化的特点。户式中央空调与分体空调相比，是家庭个性化的一种体现，是现代化建筑时尚、潮流、高档的必备设施。同时，户式中央空调高效节能、热舒适性高、稳定可靠、运转噪音低等优势也成为其发展的一种主旋律被高档公寓、别墅用户广泛认可。
2 几种常见的户式中央空调系统
户式中央空调是一种节能，舒适的家用空调系统。常见的主要有冷/热水系统、多联机系统和风管式系统等三种形式。针对其能耗比、性价比、控制系统等也各有其优缺点。
2.1 冷/热水系统
室外机为小型空气-水热泵机组，制备空调冷(热)水通过空调管路系统输送至室内的各末端装置(风机盘管)。风机盘管采取就地回风的方式与室内空气进行热交换来实现空气处理。室内温度可由设于每台风机盘管回水支管上与各房间室内温度传感器连锁的电动三通阀调节。亦可由风机盘管三速开关调节(定水量运行时)。
该系统优点控制较为简便，能满足各房间独立控制调节的要求，较为节能。同时由于该管道系统为水系统，与风管式系统相比对建筑层高要求不高。末端装置风机盘管机组体型小，型式多样，布置和安装方便。运转噪音较小，室内环境安静。
但该系统存在的缺点是水路系统进入室内，较为复杂，安装运行不慎以及冷凝水排放都容易引起吊顶漏水隐患，破坏室内装潢。并且冷凝水盘管可能滋生细菌、微生物，对身体健康有影响。维护工作较难进行。解决新风较为困难，室内空气品质相对较差。
该系统初投资适中，运行费用较低，在别墅、多层和高层公寓均可采用。
2.2 多联机系统
一种冷剂式空调系统。以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成。末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机。一台风冷热泵型室外机通过管路能向若干台室内机输送制冷剂，室外机通过压缩机控制实现能量调节，以满足室内冷热负荷要求。新风处理可采用新风处理机HRV(Heat Reclaim Ventilation)全热交换器送新风。全热交换器通过通风设备在回收损失的热能的同时，抑制了室温的变化，从而保持了舒适清新的环境，同时减少空调负荷，节省能源。
多联中央空调系统最突出的优点就是节约能源，运行费用较低。如今市场上多联中央空调系统多采用变频式或数码涡漩式压缩机。室外机的输出可根据室内负荷的大小自动调节，并且在部分负荷时的能耗比(cop值)相当高。当系统仅一台室内机开启时，室外压缩机能相应调节转速或卸载，合理输出室内机所需能量，从而避免了传统中央空调“一开全开”的不必要的能源浪费。并且由于该系统采用直接蒸发制冷，在热交换过程中能量的损耗极小。而冷水机组采用水作载冷剂，冷量由冷媒传递给水，再将水送至室内制冷，此过程中有两次热交换，能耗较大。多联系统空调室内外机均带有电脑板，可单独或分区实现控制。空调室外机可准确地根据室内房间的负荷变化，迅速调整能量的输出，避免浪费。并且利用DSP高速芯片可将室内温度波动误差控制在±0.5℃范围内，避免了普通空调忽冷忽热的感觉，可带来恒温的舒适。
多联系统空调室内机运行噪音较低，最低噪音仅为27dB。而风机盘管噪音一般都在40 dB左右。系统采用冷媒铜管连接，室内、外机最大配管长度可达120m，不同于分体空调安装需受室内、外机连接管的限制。冷媒管很细安装无坡度要求，且室内机都可配有冷凝水提升泵，可节约吊顶高度。而且冷凝水提升泵能避免冷凝水回流，避免夏季冷凝水渗漏，破坏室内装潢。
多联系统室、内外机通过信号线连接，运行稳定可靠，一般寿命都可达15年以上。该系统还具有宽广的运转范围，即使在寒冷的北方还能制热。
该系统存在的缺点是由于直接输送制冷剂至空调室内机，一旦制冷剂泄漏，不易检漏，因此对冷媒管安装要求极高。相对于冷/热水系统和风管式系统而言，对空调室内机和室外主机之间的距离和位差有要求。
该系统初投资费用较贵，运行费用较低，在别墅、多层和高层公寓均可采用。
2.3 风管式系统
每套系统由一台风冷热泵型室外机和一台室内机组成。室外机和室内机通过冷媒管连接，由从室内机接出的风管对各房间进行送回风。室内机可方便地引入室外新风，从而改善房间空气品质，房间室温由设于各送风口与室内温度传感器连锁的变风量调节装置调节，并利用变风量中央控制自动控制室内机总风量处在高/中/低三档中任一档位置。
风管式系统的优点是各房间采用风管集中送回风，室内噪音低。而安装有空调室内机某一间房间（一般为客厅）相对噪音会偏高。便于引进新风，室内气流组织可根据风口布置合理化。室温波动小，舒适度高，而且由于是直接蒸发式，耗电少，能效比高。风管式系统较为简单，易施工，工程造价低。
缺点是该系统很难同时满足多个空调房间不同的空调负荷要求，分室调节要设专门的风阀。对房间层高有一定要求。
该系统初投资较低，运行费用适中。我国住宅房屋因层高问题，采用此系统局限很大，一般仅适用于别墅型住宅。
3 户式中央空调设计中应考虑的问题
户式中央空调在中国的发展市场越来越大，风管式系统由于风道占用较大的室内空间以及各房间温度单独控制困难等原因，不适合在中国住宅建筑中应用。多联系统由于初投资较高，一般房产开发商难以接受，对一些高档住宅、别墅是个最佳选择。对一些初投资预算较小的建筑，冷/热水系统倒更易于推广及采用。而中国目前户式中央空调的技术路线则以冷/热水机组为主。
因此，随着人们居住观念的转变以及对住宅室内空气品质保证的要求，目前户式中央空调设计首先必须考虑与IAQ相关的问题(1)新风量 (2)空调设备部件对室内空气的污染(3)气流组织。
3.1 新风量
大多数户式中央空调设计，新风量不足,有的甚至没有新风，尤其冷/热水系统。造成此原因大致因为：(1)开发商建造住宅层高较低，限制新风管路的布置；(2)受传统空调方式的影响，没有意识到新风与室内空气品质关系。因此，设计应严格按照住宅居室送风换气量来确定新风量，以满足住宅新风要求。并且新风方式的选择从少损失室内冷量和节能的角度出发，应尽量优先选择具备热回收功能的全热交换机。
3.2 空调设备部件对室内空气的污染
户式中央空调由于必须和室内装饰密切配合，卧式暗装风机盘管、直接蒸发式换热器及各种管路、阀门一般被限制在较小的吊顶空间内。设备的清洗、维护较为困难，污染源位置隐蔽，积蓄时间长，使室内空气品质长期处于不良状态，而且污染程度会不断加剧。表现在：(1)风机盘管凝水盘长期在阴暗潮湿的环境中易滋长微生物和细菌，导致污染物和气味会由风机送入室内房间严重影响室内空气品质；(2)送、回风口过滤网长期不清洗易于积聚尘粒、滋生细菌；(3)风管系统风道内表面不清洁，微生物也容易在其内聚积、繁殖。
3.3 气流组织
户式中央空调气流组织形式很大程度上受室内装修的影响和制约，以至于为追求室内装饰效果而牺牲气流组织。室内送回风短路、活动区气流组织效果极差，这些问题均应在设计中避免。
此外，一般在设备选型时，室内机容量应根据空调房间负荷的计算结果，再按系统型式和实际使用情况考虑1.0~1.2的负荷系数。而室外机容量则根据负荷计算结果得出系统逐时综合最大负荷后，再乘上一个同时使用系数。因为一般家庭住宅中，各房间同时开启空调的概率很小。对冷/热水系统而言，同时使用系数一般可按0.5~0.7选取，这样最终确定冷/热水机组的容量就不会太大，造成不必要浪费。总之，设备选型应按内机冷量选取要偏大而外机冷量选取要偏小的指导原则设计。
冷/热水系统限制建筑吊顶高度的主要因素就是冷凝水管排放的坡度问题。因此，在设计时也应充分考虑到此问题，冷凝水排放应采用就近有效排放的原则。在实际安装中，按《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)规定，冷凝水盘泄水支管沿水流方向坡度不宜小于0.01，冷凝水平干管不宜过长，其坡度不应小于0.003的设计要求施工。
户式中央空调空调的冷、热水供回水管、制冷剂管道、冷凝水管、空调送回风管、等有冷热损失或结露可能的设备、材料、部件均应作好绝热保温措施，并应按相应标准选取保温层厚度。水温为7~65℃的空调冷热水管最小保温层厚度可参见下表（一）。保温材料应采用不燃和难燃材料，保温管道支架应防止“冷桥”产生。
4 户式燃气中央空调的应用
随着人们不断对自身生活质量、居住环境、室内空气品质要求提高的同时，人类生存的大气环境也在不断恶化。常用电制冷空调设备的制冷剂氟利昂从环保要求来讲已严重破坏臭氧层，使用将受严格控制。因此笔者认为从环保角度出发，目前市场上推出的户式燃气中央空调将作为一种新型户式中央空调方式越显其优越性。
户式燃气中央空调以天然气为能源，采用溴化锂和水为天然冷媒，实现稳定的夏季制冷、冬季制热，并还能提供全年恒温的卫生热水。天然气是一种理想的清洁高效能源，采用天然气可提升整个社会的能源设施投资回报率，化解夏季电力紧缺、燃气富余这个困绕全球能源领域的矛盾。并且随着“西气东输”管道工程的建设，天然气资源会有根本性的气源保证。
4.1 工作原理
户式燃气中央空调的工作原理等同于一般的燃气直燃机。制冷循环时通过制造室外机容器内的真空条件，利用蒸发除热的原理来实现。溴化锂溶液就可以创造这种真空条件，因为溴化锂(LiBr)是一种吸水性极强的盐类物质，可以连续不断地将周围的水蒸汽吸收过来，维持容器中的真空度。
4℃的冷剂水喷洒在蒸发器管束上，管内14℃的空调水降为7℃，冷剂水受热后蒸发，溴化锂溶液将蒸发的水蒸汽热量吸收，然后通过冷却器释放到大气中去。变稀了的溶液经过燃烧加热浓缩，分离出的水再次去蒸发，浓溶液再次去吸收，如此循环不已。
制热循环时燃烧的火焰加热溴化锂溶液(LiBr+H2O)，溶液产生的水蒸汽将主体换热管内的空调温水加热，凝结水流回溶液中，被溶液泵送回高温发生器，再次被加热，如此循环不已。
4.2 性能特点
户式燃气中央空调的室内机由传统中央空调风机盘管与家用分体空调室内机两类构成，款式多样，选择自由，可满足各类型的家庭需要。其室内机的优缺点与前述三种户式中央空调的基本相似。但该户式燃气中央空调的室内机又有其独特的优势。室内机配套齐全，装有电动阀，可控制单台室内机空调水的通断，停机时避免能源损失；装有自动排气阀，无气堵，管道不需坡度，大幅度节省房屋高度空间；装有水过滤器，能确保盘管不会因施工不慎造成的堵塞；装有风堵传感器，能准确提示滤网清洗，确保室内空气洁净；特殊的风机设计，使室内运行噪音值低，环境安静。内机安装方便可靠，自动排气阀和电磁阀组成上阀组，水过滤器和流量调节阀组成下阀组，阀组和铜波纹软管均为室内机标准配置，避免用户采用劣质配件而造成终身质量隐患。控制方便，配置线控器，内设温度传感器，可根据室温自动控制风机的变风达到恒温调节。
室内新风机选择同样建议考虑具备热回收功能的，如此可节省50-70%的热能。新风机应具备空气过滤功能。
户式燃气中央空调室外机夏季制冷、冬季制热不同于热泵机组会受周围环境温度影响而有不同程度衰减，其不受环境波动影响。缺陷在于：（一）外机体积较大（受吸收式制冷原理限制）；（二）需排除水蒸气和燃烧气体；（三）每年需定期做好保养。因此，限制了其安装场所应便于人员进出，避开人员视线。一般最好安装在后院或可上人屋面，周边应留有足够空间以便保养。
4.3 热水系统
户式燃气中央空调不同于一般户式空调的另一大优势在于它的外机在不影响夏季制冷、冬季制热的同时能全年提供住宅内生活热水系统，无须设置专门的热水系统装置。
该系统初投资较高，仅一台室外机费用就较为昂贵。因此，该系统一般仅适用于高档别墅型住宅。但这种户式中央空调方式从适用性、环保性等方面的总体评价来讲将会渐渐成为一种首选的趋势。
5 结语
总之，户式中央空调在我国市场上发展需求的前景广阔，我国户式中央空调的发展方向也应充分考虑中国住宅建筑自身的特点，开发出更适合中国国情的中央空调系统。“健康建筑”是人类对21世纪住宅提出的基本要求，而“绿色建筑”则提出了对室内环境和节能环保方面的要求，强调室内环境要满足居住者的舒适感、身心健康和室内空气品质，这将与暖通空调专业对户式中央空调研究课题息息相关。