家用中央空调的应用探讨.docx

1、家用中央空调的应用探讨家用中央空调的应用探讨摘要 关键词摘要：步入21世纪,人们对生活品质要求不断提高,住宅面积不断地扩大,以窗机、分体挂壁机和柜机为代表的传统的家用空调已不能充分满足环境、能源的需要。目前家用空调市场上的产品,从严格意义上讲只能称为“温调”,真正的”空调”应具备空气质量调节的功能,不仅调节空气冷暖,而且可以通风换气,调节空气湿度、有机挥发物含量、细菌含量等室内空气的综合品质。从这个意义上,家用中央空调才把人们带入到“真正的空调时代”。这种集大型中央空调和家用空调优点于一体的小型化独立空调系统恰到好处地适应了目前市场的需求,代表了21世纪人居空调的发展趋势,更重要的是,它跨越了

2、我国空调产业长期以来存在的“中央空调”与“家用空调”间的界限,开辟出了一个崭新的市场空间。与此同时,我国住宅业的发展十分迅速,这对我国近10年来空调行业的发展起了决定性的作用。目前住宅业仍处在高速发展阶段,大量的新建住宅投入使用。而随着住房贷款等政策的进一步完善,个人购房的规模将继续增大,这也将促进家用空调行业的继续繁荣。同时,随着人民生活水平的提高和支付能力的上升,一系列适合于中高收入人家庭使用的中高档住宅纷纷出现,包括许多豪华的别墅型住宅。在这种类型的住宅中,家用中央空调显得十分适用。因此,住宅业的飞速发展为家用小型中央空调提供了广阔的市场前景。另外,从房地产开发商的角度来讲,在新建的中高

3、档住宅中布置家用中央空调,不仅可以提升住宅的档次,而且其初投资在总成本中的比例并不高,因而目前许多开发商对家用小型中央空调抱有浓厚的兴趣。同时由于家用中央空调兼具中央空调和家用空调的优点,在我国的一些城市得到了很好的应用,并迅速发展,为使其能走健康发展之路。还介绍了家用中央空调的三种主要的系统形式,对其优点、安装中的问题进行了详细论述。并且探讨了在工程中所应注意的问题。通过总结,进一步明确家用中央空调的应用,同时需要有国家统一的标准来进行工程技术应用的规范,使设计、用户、施工安装等责任明确,有据可依。关键词：家用中央空调; 工作原理 系统特点 系统分类 中央空调的历史与现状 新科技 前景 家用

4、中央空调的应用（住宅节能，工程） 引言3第一章 家用中央空调的简介1 家用中央空调的工作原理和结构42 家用中央空调的系统分类.73 三种系统的综合比较8 第二章 家用中央空调的历史与现状1 美国家用中央空调92 日本家用中央空调.103 家用中央空调在我国的发展状况研究.114 影响我国中央空调的主要因素.12第二章 家用中央空调的应用1 三种类型系统在我国的应用推广情况分析.122 家用住宅空调的现状和解决方案.133 家用中央空调在工程中的应用.164 家用中央空调在住宅节能中的应用.20第四章 家用中央空调的发展前景1 对建筑业的发展影响.242 地源热泵应用于家用中央空调的发展前景.

5、253 我国家用中央空调市场发展趋势分析.26结论28引言家用中央空调一般指可满足60600m2 之间的各种户型多个房间的要求, 带有集中冷热源的空调形式。现被广泛应用于各种别墅、大面积住宅、各类区域分隔式办公建筑以及较小建筑面积的办公建筑。目前, 经济发达国家的家用中央空调的普及率已达到50%以上, 而我国普及率还不到1%, 从发展趋势上看, 家用中央空调将成为住宅、办公室空调的主流产品。家用中央空调系统自1999年推向社会以来，得到迅猛的发展，生产厂家如同雨后春笋般在全国崛起家用中央空调俨然形成了一个新的产业。目前市场流行的家用中央空调主要有三种形式：水管式家用中央空调、风管式家用中央空调

6、、冷剂式家用中央空调水管式家用中央空调以其舒适、使用范围广、使用方便等特点，在市场上占有相当大的比重。但是，由于设计、施工等方面的原因，造成家用中央空调系统的主机启停频繁；主机在冬季除霜时，系统水温较低等现象。主机启停频繁，会缩短压缩机的寿命，同时对电网冲击较大，对用户而言，增加运行费用；系统水温较低，会使系统水的热品质下降，末端设备将吹冷风，使室内温度达不到舒适标准。 近年来,随着大面积的高档次住宅和别墅区的增加,空调方式的选择已渐为房产开发商所关注。传统家用空调的室外机影响了建筑外立面整体美观,其在密集型建筑中已遭摒弃,为适应现代住宅要求,融合了传统中央空调和家用空调特点的家用中央空调应运

7、而生,其在节能、空间利用、分户控制等方面具有独特优势。随着市场的扩展,家用中央空调在产品设计和节能等方面的问题也逐渐凸显,节能意味着降低初投资和运行费用,这对推广家用中央空调十分重要,值得我们思考研究。第一章 家用中央空调的简介一 家用中央空调的工作原理和结构中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和冷却塔组成。首先我们来看一下它的结构图，如下：其三种系统的工作原理分别如下：1冷(热)水机组的基本工作过程是：室外的制冷机组对冷(热)媒水进行制冷降温(或加热升温)，然后由水泵将降温后的冷媒(热)水输送到安装在室内的风机盘管机组中，由风机盘管机组采取就地回风的方式与室

8、内空气进行热交换实现对室内空气处理的目的。 2风管(道)式机组的基本工作过程是：供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送液体制冷剂。供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂，室内机组通过布置在天花板上的回风口将空气吸入，进行热交换后送入安装在室内各房间天花板中的风管(道)内，并通过出风口上的散流器向室内各房间输送空气。在风管(道)上设计有新风门和排风门，可以按一定比例置换空气，以保证室内空气的质量。 3变频一拖多机组的基本工作过程是：供冷时，室外的制冷机组吸收来自室内机组的制冷剂蒸气经压缩、冷凝后向各室内机组输送

9、液体制冷剂。供热时，室外的制冷机组吸收来自冷凝器的制冷剂蒸气经压缩后向各室内机组输送汽体制冷剂。各室内机组通过暗装的方式布置在天花板上。通过其回风口将空气吸入，进行热交换后送入，再从送风口将处理后的空气采取就地回风的方式送回室内。机组在能量调节方式上由微电脑控制，室外机组的变频式压缩机根据室内冷热负荷的变化，自动调节压缩机的工作状态，以满足室内冷热负荷的要求。图如下： 二 家用中央空调系统分类 家用中央空调是一种节能、舒适的家用空调系统,主要有冷热水系统、风管式系统和VRV系统等3种型式。现在我先简单阐述一下这三种系统。2.1冷热水系统输送介质通常为水,也有用乙二醇溶液的。它通过室外主机产生出

10、空调冷热水,由管路系统输送到室内的各末端装置,在末端装置处冷热水与室内空气进行热量交换,产生冷热风,从而消除房间空调负荷。它是一种集中产生冷热量,但分散处理各房间负荷的空调系统形式,该系统的室内末端装置通常为风机盘管。目前风机盘管一般均可以调节其风机的转速(或通过旁通阀调节经过盘管的水量),从而调节送入室内的冷热量,因此该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,同时其节能性能也较好。此外,由于冷热机组的输配系统所占的空间很小,因此一般不受建筑物层高的限制。但此种系统一般难以引进新风,因此对于通常密闭的空调房间而言,其舒适性较差。2.2风管式系统风管式系统以空气为输送介质

11、,其原理与大型全空气中央空调的原理基本相同,是一个小型的全空气中央空调系统。它利用室外主机集中产生冷/热量,对室内回风进行冷却/加热处理,再送入室内,达到消除室内负荷的目的。室外主机均采用水冷方式,也可采取风冷方式。另外,由于该系统集中对空气进行处理,因此较易引入新风。新风可单独处理后送入空调房间,也可送入空调箱尾部,与回风混合后统一进行处理。与其他家用中央空调比较起来,风管式系统的初投资较小,并且该系统引入处理后的新风难度也远小于另两种形式,因此,室内空气品质较有保障。但是,风管式系统的送回风管道需占较大空间,这就要求建筑物有较大的层高。此外,它采用统一送风的方式,在没有变风量末端的情况下,

12、难以满足不同房间的不同空调负荷要求。而变风量末端的引入将会使整个空调系统的初投资大大增加。2.3VRV系统变制冷剂流量(简称VRV)空调系统以制冷剂为输送介质,它的基本原理同小型的家用分体式空调类似。该系统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。台室外机通过管路能够向若干台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,对室内负荷进行自动调节。VRV系统具有节能、舒适、运转平稳等优点,而且各房间可独立调节,可满足不同房间的不同空调负荷要求。但该系统控制复杂初投资高。三 三种系统的综合比较3.1对风管式系

13、统而言：空气分布完全可按需布置（如上送下回等），可提供新风，在过度季节仅使用全新风便可消除室内负荷，空气过滤器、消声器也便于设置；初投资较小，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。但其存在一定的缺点：由于在室内布置风道，对层高有一定要求；如要分室调节需设专门的风阀；立柜式室内机组要占室内空间。风管式系统所占用的建筑空间大,而且通常是采用同一送风的方式,在没有变风量的情况下,难以满足不同房间不同空间的空调负荷要求,而变风量末端的引入将会使系统的初投资增大.，同时存在回风的问题。在这方面,南华大学的刘泽华等人进行了该

14、系统的测试,得出：对风道式户用空调的风系统,因要占用一定的室内空间,故应该作好与装修的配合再次,如果采用门缝回风,则易导致空调房间送风量的不足,在门或墙上开风口又不好解决隔声问题。在舒适性方面，主要是易换新风，从而室内空气品质好。目前，在四川绵阳我们还没有涉及此类系统。正因层高问题，其用于别墅型住宅较多。此类系统目前在美国应用比较广泛。3.2对风冷冷/热水机组而言：该系统由于输配管线所占用的建筑空间小,因此,一般不受住宅层高的限制,故室内局部吊顶对建筑影响较小，与室内装修很容易协调；其末端装置常为风机盘管,可调节送入室内的冷热量,故其可对空调房间单独调节,其空气分布设计易满足舒适要求（一般为上

15、送上回）。但其缺点是：无新风供应,集水盘容易滋生细菌,而且存在漏水可能.；蒸发温度相对偏低；需设板式热交换器、水泵、膨胀水箱。在初投资上，费用相对高些，空调用电每kw大约是风管式的2倍。由于此系统可在冬季用小型锅炉供热，故增加了安全隐患，对环境保护存在影响。这种系统室外机一般置于阳台上，将噪音隔在居室之外。此类系统适用较广泛，对于别墅型，多层或高层公寓均可采用。我们在绵阳的部分小区安装有长虹户用风冷式冷水机组，室内末端设备采用卧式暗装风机盘管，同时对冷凝水取用一定的坡度，使用效果不错。业主比较满意。在工程安装上难度较高，系统管道需保温，以防凝露滴水。但它应用的是二次热交换技术，采用小温差、大风

16、量的送风方式，拥有的大风量室内风机盘管可达到每小时8次以上的换气能力。使室内温、湿度更加均匀。正是基于它所具有的优点和特点，目前在我们国家一些小区建筑中应用较多。3.3对VRV系统而言：该系统具有占用空间小,安装方便,并且由于它是冷媒直接蒸发式系统,能效比很高,冬季制热效果比热泵好,住者可控制所在房间的室内机,也可控制其它房间,其节能效果十分明显。广东美的公司的金培耕等人对VRV系统进行实验，发现VRV在部分负荷如50%时COP为3.3，而热泵COP仅为2，当部分负荷更小时，VRV更节能。经使用运用，VRV系统具有灵活设计、运转费用低,比常规空调可以节约40%以上的耗电量。可以有效的利用空间、

17、且安装时间短，控制使用方便等。且安装、维护工作量小。传热效率高，其每kg所传输的能量几乎是水的9倍,空气则更多。是一个极具发展潜力的系统。但是，其投资费用高，大约是风管式系统的2.53倍，对一般的工薪阶层来说，目前较难承受。同时它也有同冷/热水机组一样无新风供应，而且安装要求高，且易发生冷媒泄露，不易找到漏点，不易维修等。其舒适性较好，如调节温湿度精度高、噪声小、快速制冷制热、低温制热能力强；但换新风稍难，空气品质一般。第二章 家用中央空调的历史与现状一 美国家用中央空调美国的家用小型中央空调普及率较高，其技术路线主要走的是“风系统”的道路，即该国的家用小型中央空调的系统型式以风管式系统为主顶

18、:美国是世界第一经济大国，人民生活水准较高，对居住的舒适性要求也较高，这些都促进了该国家用小型中央空调的使用普及率。美国由于经济发达，人口密度相对不高，其住宅条件较为优越，很大一部分是别墅型住宅，具有宽敞、高大的特点。由于其层高较高，具有足够的建筑空间用于布置风道，因此在美国，风管式系统在家用小型中央空调中所占的比重相当大:同时，由于美国居民对家用空调舒适性的要求较高，因此多采用有新风的风管式系统。目前，美国风管式系统的年产量约为600万台/年，占其家用空调产量的一半左右。集成了燃气炉的家用小型中央空调系统在美国的应用也非常普遍:此种家用小型中央空调系统在供冷季由制冷机组提供冷量，在供热季由燃

19、气炉提供热量，对室内回风和新风进行处理，消除房间空调负荷，同时也可以满足家庭生活热水的需求。二 日本家用中央空调日本人口密度高,土地资源稀缺,因而必然以高密度的公寓式住宅为主体。另外,由于住宅的层高受到限制,不适合布置需要占用较大层高的风管式系统,只能考虑另两种形式。对于日本来说,其家用空调技术发展相当成熟,从窗式空调器到定速分体式空调器,再到变频分体式空调器,日本的制冷剂系统始终走在世界前列,这便使得日本在家用中央空调的研制上,仍然以制冷剂系统为主。同时,日本国内资源匮乏,能源大量依靠进口,对节能非常注重,家用空调作为能源消耗大户,其节能技术的开发尤其受到重视,VRV系统的节能性是其在日本受

20、到广泛使用的重要原因。与美国以风管式系统为主的特点不同日本的家用空调走的是一条“氟系统”为主的发展道路，从窗式空调器到定速分体式空调器，再到变频分体式空调器。同样，日本的家用小型中央空调也以冷剂式空调即VRV系统(包括一拖多)为主5，7一:在世界冷剂式空调行业中，在20世纪90年代以前，60%的市场被日本所占有，并且在设备开发和控制技术上都处于世界最前沿。这为日本发展VRV系统提供了技术保证。同时日本国土面积小而人口众多，人口密度非常大，其住宅多属于高密度住宅，建筑结构较为紧凑。一般层高均较低，不适于布置需要用较大层的风管式空调系。而且日本是个国内资源匾乏的国家，其能源消耗主要依赖于从国外进口

21、，因此该国非常强调节能。家用空调作为能源消耗大户，其节能技术的开发尤其受到重视。VRV系统的节能性是其在日本得到广泛应用的一个重要原因。另外，对于专业的空调安装队伍来讲，VRV系统的安装非常规范，施工费用低。以上这些因素决定了日本家用小型中央空调的型式以VRV系统为主。三 家用中央空调在我国的发展状况研究 根据国务院发展研究中心市场经济研究所中国家电市场调查研究课题组在我国54个具有代表性的城市 21300户家庭，针对我国空调市场状况展开的连续性调查，研究发现：近年来家用中央空调的市场需求呈逐渐上升趋势，特别是收入较高城市的普及速度异常迅速。据调查数据显示，在即将过去的2005年，我国家用中央

22、空调市场容量将突破100亿元。 调查结果显示，随着我国城市建设的迅猛发展和房地产业持续升温，而国内大、中型城市是家用中央空调的主要消费市畅 据我们分析得出，截止2005年10月，我国家用中央空调城市市场容量，北京、上海、江苏和广州等发达城市市场需求占到了市场总额的40左右：其中，上海地区市场容量达到了15亿元左右的规模，北京地区和江苏地区市场容量已经超过了10亿元的规模，广州地区市场容量也保持在6亿元左右的规模。 从区域市场看，华北、华东、华南三个区域对家用中央空调的需求市场比重占全部市场的78，与2003年度区域市场容量需求结构相比较，这三个区域的市场集中度进一步加强。这一点与我国房地产也的

23、发展有相当大的关联性。 对比全球家用中央空调的市场发展来看，在欧美、在亚洲的新加坡、日本和我国香港、台湾等国家及地区早已成为一个较为成熟的产业，目前在欧美、日本的公寓、住宅、别墅均已普遍使用，据有关资料统计数据表明 ：美国拥有空调的家庭约有72%，其中家用中央空调约占48%，窗式空调器、分体空调器只约占24%，即家用中央空调约占美国家庭空调的2/3；在日本，家用中央空调在城市居民中的拥有率也已经达到了15以上，而我国家用中央空调产品城市的普及率只在5以下，国内主要一级市场上，普及率相对较高的北京、上海等城市的普及率也不会超过10左右。因此可以说，我国中央空调市场，尤其是家用中央空调市场的发展才

24、刚刚开始。 四 影响我国中央空调的主要因素 影响我国中央空调的发展主要有以下几个方面： 1)技术上的考虑。冷/热水机组的室外主机采用风冷热泵装置,室内末端为FCU。目前我国的风机盘管技术已处于世界领先水平,风冷热泵技术经过多年的探索和研究,也已基本成熟。2)建筑形式上的考虑。冷/热水机组不需占用太多层高,在住宅内布置较为方便,且施工简单、安装费用低。而风管式系统的设置需与建筑结构相配合,占用建筑空间大,且施工不方便。对于VRV系统,目前国内在此领域的技术尚不完善,还存在着流量控制、管道材质、现场焊接、管道施工等需要进一步研究和解决。3）中央空调行业作为一个生产、安装专业性很强的产业，其使用效果

25、的好坏在于“三分产品，七分设计安装”，必须根据房屋的具体情况进行设计，由专业安装队伍进行施工安装。设计的科学性、合理性，施工质量的好坏，将直接影响到使用效果，甚至造成系统不能正常运行。而正视家用中央空调安装工程领域，至今国家没有统一的家用中央空调系统设计、施工验收、运行管理规范；工程设计、安装企业的员工也没有建立岗位培训、持证上岗制度；对于家用中央空调更没有单列的工程安装专业资质认证制度；家用中央空调维护保养缺乏统一指导价格和维修资质认证制度，家用中央空调安装工程行业处于一个无规范、无序的激烈竞争之中，这无疑阻碍了我国家用中央空调行业的发展。第三章 家用中央空调的应用一 三种类型在我国的应用推

26、广情况分析全空气系统投资最小，性能也非常可靠，适合人们当前的消费水平，但它要求有较高的层高。假如在房屋建设初期就把空调布置纳入规划，这样处理就可以解决层高的问题。但如果这样实施，对于一般购房者来讲，买房费用从目前市场来看已相当的高，而且很多人实行的是按揭付款，如果还要安装中央空调的话，那将超过家庭的承受能力。对大多数普通住宅用户，由于该系统对层高的要求，使得这种类型的空调失去了选择的可能。所以，目前这种系统在我国未能广泛应用。它更适合于别墅型的高薪家庭。而VRV系统具有较明显的性能优势，它技术先进，高效节能，制冷制热快，应用范围广，舒适性好，性能可靠，维护量少，属于高科技创新产品，而且目前这一

27、模式有很大的研发空间，可以说，VRV技术代表了未来空调技术发展的方向。但由于这一系统价位的原因，目前推广有很大的困难，市场占用分额较低。推测可能在最近23年时间内，它在户用中央空调中所占的比例将不会有飞跃性的变化。但是随着空调业技术的发展，产品价位的降低，人们收入的提高，相信这种系统将会占有巨大的市场。对于风冷冷/热水机组而言，风冷冷水型小型家用中央空调机采用了一台主机带多个末端装置（风机盘管），满足了多居室住宅的空调要求，制冷剂的充注量也很少，减少了制冷剂可能的泄漏而造成对环境的污染及导致的维修费用，机组可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。大多

28、数用户对中央空调的末端设备首选的是风机盘管机组，这是由于风机盘管形式多样，可根据业主喜好、功能使用、室内装饰等进行选择，且安装方便，质量可靠，可与室内整体装修融为一体。该系统的室外机设于阳台上，将噪音阻隔于户外。且不受层高的限制，同时价位能够让多数人所接受，维护及运行费也较低。基于以上诸多因素，目前在我国户用中央空调市场应用广泛。当然，由于各系统有自身的特点，在施工中，对各工程的具体情况，应进行经济，技术等方面的分析比较，最后确定出适合工程空调的方案来，切记盲目跟随。二 家用住宅空调的现状和解决方案我国现有住宅普遍采用家用空调器,其中以分体空调器为主。它的特点是价格适中,安装方便,使用灵活,住

29、户可随便开关,自行掌握使用费用。其存在的问题是:(1) 空调器一般由各户购房后自行安装,对于高档住宅来说尚未达到入住条件,而且由于室内机与室外机之间距离不能太长(一般小于5m) ,使室内机的布置受局限,影响住房装修,降低了家居装修的档次。(2) 室外机挂在住宅建筑的外墙面,上下各层位置可能不一,破坏了建筑物的外观,而且室外机的检修不方便。基于以上两点,少数高档住宅楼采用了全水集中空调系统,即所谓的中央空调。与家用空调器相比,中央空调系统除能实现本身功能外,还不影响家居装修的档次,显示家居装饰的豪华、气派,但是中央空调系统,规模庞大,设备复杂,要求建立集中机房,需要专门的技术人员管理,投资巨大;

30、且难以独立控制使用和独立计费。这些局限性限制了它在中、高档住宅开发中的广泛应用。目前主要用于大型公共建筑物。因此,在住宅开发中需要一种新的空调方式,它既能提高住宅档次,创造良好的室内环境,又能解决计量、收费问题,且开发商和住户均能承受其使用费用。针对上面提到的种种问题的存在，应该使用家用的中央空调比较合适。 现在我用一房产案例的应用来针对上述问题,我们在某房地产开发项目中,采用了家庭式中央空调系统图1、图2。（图在下方）这是一套由制冷主机、供暖热源和末端装置构成的系统。制冷主机选用风冷式冷水机组,供暖热源选用小型燃气热水炉,室内末端装置采用卧式暗装风机盘管。主机与末端装置间用铝型复合管连接。夏

31、季,制冷主机生产冷水,通向风机盘管,向室内供冷;冬季,关闭单冷机的管道阀门,改为由热水炉向风机盘管和生活用水设备提供热水供暖。制冷主机、燃气热水炉、风机盘管组合成一个完整的家庭式中央空调系统,除了实现其自身功能外,同时还解决了生活热水问题。在设备布置方面,制冷主机放置在室外平台上,该平台是建筑师结合建筑立面效果,专为放置该机组而设的,一般布置在外墙隐蔽处,不会破坏整栋建筑的外观。燃气热水炉采用壁挂式,不影响厨房使用面积。该系统采用的膨胀水箱也为壁挂式,放在厨房内,体积约为510L 。而风机盘管的安装形式和位置与内装修结合起来,又可达到完美的使用效果,使该系统与建筑布局融为一体。 此方案的特点如下：(1) 舒适性强。用户可根据自己的需要选择制冷或供暖时间,调节室内温度,并随时使用生活热水。(2) 便于计量。燃气热水炉可使用磁卡燃气表实现用热分户计量,将传统的“取暖费”按面积计算的方式直接转换为燃气的使用量,方便用户和物业管理,解决供暖费常年亏欠的难题。最主要的是将整个小区或整栋公寓的取暖、制冷化整为零。而制冷费用也直接量化为单一的耗电量指标,由电表计量。(3) 节约投资。此家庭式中央空调系统投资约为3 万元左右(按每户面积120m2 计算)