風冷熱泵型家用中央空調系統(tǒng)

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　1、家用空調和綠色建筑

　　近幾年來，隨著人民群眾生活水平的大幅度提高，上海市人均居住面積從4ｍ²持續(xù)增長到10ｍ²持續(xù)增長到，人民的生活質量有了極大的提高。對住宅需求猛增且不再滿足于60—70ｍ²持續(xù)增長到類似的二房一廳范疇，而是朝著90—250ｍ²持續(xù)增長到 多居室、小別墅的方向發(fā)展，在小區(qū)綠化環(huán)境、文化氛圍、房型設計、功能要求和室內裝修均已達到小康水平的條件下，空調成了家居、辦公樓、娛樂場所必備的電器設備并對空調的應用方式提出了更高的要求。據統(tǒng)計到2 0 0 0年上海每百戶居民擁有的空調數已達90 %左右，許多家庭已實現(xiàn)一戶多機或一室一機，使上海的空調擁有量已超過了一些發(fā)達國家，不僅如此，房地產開發(fā)商還適時提出了“綠色建筑”的新概念。所謂“綠色建筑”，就是“資源有效利用 （ＲｅｓｏｕｒｃｅＥｆｆｉｃｉｅｎｔＢｕｉｌｄｉｎｇｓ）”的建筑。即具備“Ｒｅｄｕｃｅ”，減少建筑材料，各種資源和不可再生能源的使用：“Ｒｅｎｅｗａｂｌｅ”，利用再生能源和材料：“Ｒｅｃｙｃｌｅ”，利用回收材料和“中水”，設置廢棄物回收系統(tǒng)：“Ｒｅｕｓｅ”，重新使用舊材料的4“Ｒ”建筑。總起來說，“綠色建筑”就是綜合利用資源、節(jié)能、環(huán)保、親近、回歸自然和健康，是一種可持續(xù)發(fā)展的建筑。由于“綠色建筑”對室內環(huán)境品質給予特別的重視，要求室內聲、光、熱等環(huán)境物理因素和室內空氣品質中諸多物理和化學因素都能達到潔凈、清新、安全的標準，顯然所有建筑都單一使用分體式空調不能適應綠色環(huán)保的要求。家用分體式空調存在一些弊病：

　　1）目前市場供應的空調整機性能系數ＣＯＰ比較低，只能在2.7—3.1之間俳徊。家用空調器是一般家庭中能耗最大的電器。以上海為例，上海有 400萬個家庭，空調擁有量應不少于360萬臺，耗電量較大。如ＣＯＰ值降低 0.1，總耗電量就增加3.4%.

　　2）由于分體式空調的空氣只能在室內循環(huán)，沒有新風供應，致使室內空氣品質難以保證，ＣＯ₂ 量增加使室內的空氣污染。而且空調器的過濾效率不高，尤其是對粒徑在10μｍ以下的可吸入粉塵幾乎不起作用，因此易導致空調綜合癥和某些疾病的交叉感染，對人體健康產生不利的影響。

　　3）對老式建筑，分體式空調的室外安裝機一般在墻體立面上豎架懸掛，既破壞了墻體，又有礙觀瞻。且冷凝水隨處排放，室外機的噪聲和廢氣也對環(huán)境造成污染。大量的懸掛室外機對人身安全也存在著隱蔽的威脅。

　　根據上述分析，對某些大面積、多居室的住宅建筑一室一機，一戶多機的模式已違背綠色建筑的要求，發(fā)展小型的家用中央空調系統(tǒng)勢在必行。

　　2、家用中央空調系統(tǒng)的特點

　　家用中央空調系統(tǒng)是一種新概念的超微型中央空調。采用家用中央空調系統(tǒng)的建筑需專用管道，所以較適合相對獨立 （使用面積在90—250ｍ²持續(xù)增長到，至大到1000ｍ²持續(xù)增長到）的住房、別墅、辦公室、餐廳和娛樂場所。本設計采用空氣水熱泵型家用中央中調系統(tǒng)，其優(yōu)點是：

　　1）整套或整幢建筑中央空調有一臺主機帶動多臺末端設備，夏天制冷，冬天供熱。機組可根據負荷變化自動調節(jié)，在滿負荷運行條件下比普通分體式空調節(jié)能20 %左右。

　　2）機組可安裝在陽臺屋頂和庭院中，無須另設機房，不用破壞墻體立面，靈活方便。

　　3）綜合利用資源，可利用制冷時排出熱量供應熱水。

　　4）設置節(jié)能型新風系統(tǒng)，給室內送清新空氣，改善室內空氣質量，提供舒適健康的生活環(huán)境。

　　5）由于該系統(tǒng)專屬于每家每戶，不存在住宅集中空調的收費問題。避免了由于計費方式和使用情況的不同引發(fā)的矛盾，有利于物業(yè)管理。

　　3、風冷熱泵型家用中央空調系統(tǒng)的設計

　　風冷熱泵型家用中央空調是以室外空氣為“熱源”，通過機械做功，輸出熱量，解決中央空調的冷熱水供應，調節(jié)室內空氣溫度。所謂“熱泵”，凡是可以在低溫環(huán)境下吸收熱量，并將其位能提高后，向高溫環(huán)境輸出熱量的裝置機械，都可稱作“熱泵”。其優(yōu)點是不用水冷，可省略冷卻塔，水泵組成的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，節(jié)能、節(jié)水還可降低總投資。

　　風冷熱泵型家用空調系統(tǒng)的應用條件為：

　　①冬季室外空調計算溫度應在-10℃以上，機組蒸發(fā)溫度< -8℃，連續(xù)運作時間< 110ｈ。

　　②冬季空氣溫度較低，即每年累計除霜時間500—1000ｈ，每ｋｇ干空氣累計除霜量7—20ｋｇ。對長江中下游地區(qū)此條件比較適宜。

　　對一般使用面積在100—120ｍ²房間，機組功率采用3ｋＷ主機，以每增加20—30ｍ²遞增0.75ｋＷ計算，就可初步確定機組選用功率，其制冷能力10.8—19.5ｋＷ，熱能力達11.5—21.3ｋＷ。

　　風冷熱泵空調系統(tǒng)的設計關鍵是必須按最佳平衡點溫度 （即風冷熱泵的傳熱量等于建筑物耗熱量的室外計算溫度值 ）來選用熱泵。是否增設輔助熱源，要視冬季室外溫度而定。如果室外溫度在平衡點以下，要添加輔助熱源。輔助熱源一般采用電加熱器。其制冷工況為環(huán)境溫度35℃，回水溫度12℃，出水溫度7℃；制熱工況為環(huán)境溫度7℃，回水溫度40℃，出水溫度45℃。

　　其次，設計的關鍵是防霜和除霜。現(xiàn)在常用的防霜辦法是增設輔助室外換熱器；常用的除霜方法是用電子膨脹閥來轉換工況用熱氣反沖。由于除霜必然引起能耗加大和熱水溫度的波動，因此要合理安排除霜周期。

　　另外，設計時也必然考慮機組的安裝位置和噪聲控制。一般機組安裝位置要進風通暢，風速控制在3—4ｍ/ｓ，排風不受阻擋，尤其是出風口的上方不應有阻擋物，否則會引起排風氣流短路，熱保護動作而停機。

　　4、結束語

　　以上分析了風冷熱泵家用中央空調系統(tǒng)的特點，應用和設計應注意的問題。風冷熱泵空調系統(tǒng)與其它類型的空調系統(tǒng)相比熱效率稍低，但由于其自身獨特的分體結構，組合比較方便，機組可根據負荷變化，尤其在部分負荷運行工況下，自行調節(jié)，有顯著的節(jié)能功能，具有冷、暖、洗浴供水功能，適合于中小型建筑和一般家庭使用，應得到更多的推廣和使用。