空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在家用中央空調(diào)中的應(yīng)用日益突顯，尤其是對居室空氣環(huán)境提出了越來越高的要求。最初人們采用窗式空調(diào)器、分體式、壁掛式等家用空調(diào)器來降低室內(nèi)溫度，但由于沒有室外新風，使得住宅室內(nèi)空氣品質(zhì)難以得到保證；分體式空調(diào)的室外機和窗式空調(diào)的安裝預(yù)留洞成為破壞房屋建筑立面和破壞城市景觀的重要因素。而且，近年來隨著居住條件的不斷改善，普通居民住宅建筑面積已擴大到90～200㎡，一些別墅型住宅甚至達到500～600㎡，顯然家用空調(diào)器已越來越不適應(yīng)較高檔次住宅的需要，家用中央空調(diào)便應(yīng)運而生。

　　典型的家用中央空調(diào)系統(tǒng)大致有三種類型：家用小型空氣源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)、家用變頻多聯(lián)中央空調(diào)系統(tǒng)、風管式家用中央空調(diào)系統(tǒng)。從我國目前的技術(shù)水平和空調(diào)生產(chǎn)狀況來看，空氣源熱泵家用中央空調(diào)系統(tǒng)比較適合于我國國情。下面重點介紹家用空氣源熱泵冷熱水空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計及需要注意的問題。

　　1.系統(tǒng)冷熱負荷的確定及設(shè)備選擇

　　出住宅的冷負荷后，由于所有末端設(shè)備同時使用的可能性很小，計算系統(tǒng)的總冷負荷時，應(yīng)根據(jù)用戶的要求及使用性質(zhì)考慮不同的使用系數(shù)。供熱時，則應(yīng)根據(jù)不同的供熱方式來選取同時使用系數(shù)及考慮戶間傳熱的。確定總冷熱負荷之后根據(jù)本地區(qū)的氣象條件和能源供應(yīng)狀況進行合理的設(shè)備選擇，如空氣源熱泵冷熱水機組、空氣源單冷機組+熱水爐、空氣源單冷機組+城市熱源等。室內(nèi)末端設(shè)備一般為風機盤管和空調(diào)箱，選用末端設(shè)備時應(yīng)考慮1.2的間歇使用系數(shù)和1.2的臨室無空調(diào)時內(nèi)圍護結(jié)構(gòu)的負荷附加系數(shù)。

　　選用空氣源熱泵機組時，應(yīng)按當?shù)刈罴哑胶恻c來選擇。最佳平衡點選擇機組的一般步驟為：

　　①計算最佳平衡點溫度下的建筑物熱負荷。

　�、诎言撈胶恻c溫度下的供熱量，換算到標準工況下的制熱量選擇空氣源熱泵冷熱水機組。

　�、弁ㄟ^查詢生產(chǎn)廠家的樣本或技術(shù)資料，求得該機組在冬季空調(diào)設(shè)計工況下的制熱量，并由設(shè)計熱負荷求得輔助熱源的容量。

　�、芡ㄟ^查詢生產(chǎn)廠家的樣本或技術(shù)資料，求得該機組在夏季空調(diào)設(shè)計工況下的制冷量，如果不能滿足空調(diào)冷負荷的要求，則應(yīng)補充輔助冷源，考慮到冷機布置的方便，一般選用風冷單冷機組作輔助冷源

　　按此選擇機組，一般來說不會存在夏季空調(diào)設(shè)計工況下熱泵機組所提供的冷量遠大于空調(diào)設(shè)計冷負荷的情況。

　　2.空氣源熱泵機組的除霜

　　由于眾所周知的原因，空氣源熱泵的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(shù)HDD

　　3.水系統(tǒng)熱穩(wěn)定性問題

　　家用空氣源熱泵機組和單冷機組的壓縮機為定速壓縮機時，因為空調(diào)系統(tǒng)的水容量較小，將存在空調(diào)水系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性問題。配有定速壓縮機的空氣源熱泵家用空調(diào)系統(tǒng)，能量調(diào)節(jié)一般均根據(jù)室內(nèi)溫度的變化通過開停壓縮機來實現(xiàn)。家用空調(diào)系統(tǒng)大部分均運行在部分負荷，在部分負荷下，壓縮機運行很短時間，空調(diào)系統(tǒng)水溫就會達到設(shè)定溫度，此時壓縮機停機；當水系統(tǒng)容量較小時，經(jīng)過很短時間，空調(diào)系統(tǒng)水溫就會高出設(shè)定溫度，壓縮機又必須開機，從而造成壓縮機頻繁開停，既增加了系統(tǒng)功耗，又影響主機的使用壽命。并且，水系統(tǒng)容量較小時，冬季除霜時又會造成系統(tǒng)水溫降過大，影響供熱效果，形成吹冷風的現(xiàn)象。變頻壓縮機和定速壓縮機組合的空調(diào)系統(tǒng)，主機能自動與室內(nèi)負荷相匹配，水系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性問題不突出，但水系統(tǒng)容量過小，在變頻壓縮機和定速壓縮機銜接的負荷盲區(qū)也會造成壓縮機的多次起停。

　　系統(tǒng)的水容量越小，則系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性越差，反之，系統(tǒng)的熱穩(wěn)定性越好。但如系統(tǒng)水容量過大，又會造成蓄能循環(huán)水箱體積龐大，影響首次開機時和長期停機后的制冷（熱）速度。因此，水系統(tǒng)設(shè)計時，應(yīng)該校對計算系統(tǒng)水容量是否滿足系統(tǒng)熱穩(wěn)定性要求。當系統(tǒng)水容量不能滿足要求時，應(yīng)增設(shè)蓄能循環(huán)水箱或采取加大系統(tǒng)水管管徑的措施。

　　4.系統(tǒng)水管路設(shè)計

　　家用中央空調(diào)系統(tǒng)一般都較小，水系統(tǒng)的設(shè)計要簡單，設(shè)計需要注意的如下：

　�。�1）水系統(tǒng)循環(huán)方式

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

　�。�2）定流量設(shè)計與水泵配置

　　家用中央空調(diào)系統(tǒng)循環(huán)水量較小，宜采用定流量系統(tǒng)。室內(nèi)溫度控制可采用風機盤管自動調(diào)速溫控器或電動三通閥，建議首選風盤自動調(diào)速溫控器，通過調(diào)節(jié)風盤風量恒定室內(nèi)溫度，不宜采用電動二通閥（當只有一臺風機盤管工作時，通過制冷機的流量將嚴重不足）。因為家用中央空調(diào)系統(tǒng)大多為間歇運行且同時使用系數(shù)低，末端設(shè)備容量遠大于制冷機，通過風機盤管的流量嚴重不足，且供水溫度不能穩(wěn)定于設(shè)定溫度，設(shè)計過程中應(yīng)采取措施盡量保證通過風機盤管的流量并根據(jù)流經(jīng)風機盤管的實際流量和最不利供水溫度，對風機盤管性能進行校核。[6]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，離主機近的部分風機盤管采用電動二通閥，其他風機盤管采用電動三通閥，此時可省掉壓差旁通閥，采用此種方式時應(yīng)注意二通閥和三通閥的配比。三通閥的數(shù)量過少，有可能導致主機因流量過低而保護停機。

　�。�3）水路無故障設(shè)計

　　循環(huán)水系統(tǒng)故障在整個空調(diào)系統(tǒng)故障中所占的比重是比較高的，故障主要來源于機組、系統(tǒng)設(shè)計、系統(tǒng)安裝等多個方面。為了提高系統(tǒng)的可靠性，在機組設(shè)計和制造時，對于水系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)進行詳細的和嚴格的控制是非常重要的。如：a.系統(tǒng)排氣。家用中央空調(diào)系統(tǒng)中的水流量比較小，少量的氣體就會導致循環(huán)水中斷，凍壞蒸發(fā)器或形成保護，使系統(tǒng)無法正常工作，所以保證系統(tǒng)中的空氣及時、完全地排放非常必要。為此，在系統(tǒng)中一般都安裝有自動排氣閥，但是由于家用中央空調(diào)大都是內(nèi)置水泵、密閉式膨脹水箱，還有流量保護裝置等，機組內(nèi)部水循環(huán)管路往往較為復(fù)雜，布置起來不是十分容易，特別容易形成局部上凸的存氣彎，導致在機組的運轉(zhuǎn)過程中，經(jīng)常因為局部集氣而出現(xiàn)流量保護的現(xiàn)象，這在進行產(chǎn)品設(shè)計時是絕對要避免的。b.循環(huán)水的補充和排泄。家用中央空調(diào)是一個家電化的產(chǎn)品，因此，所有的功能應(yīng)力求機組自動完成，系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)水的補充也是這樣，必須使用自動補水閥根據(jù)系統(tǒng)的壓力實時對系統(tǒng)進行補水。而對于系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)內(nèi)的積水，以免室外過于寒冷的氣溫凍壞系統(tǒng)管路。c.水系統(tǒng)監(jiān)測和保護。為保證機組正常高效運行，水系統(tǒng)管路上應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測和保護設(shè)備。如機組進水口應(yīng)設(shè)水處理設(shè)備和Y型過濾器，以防水系統(tǒng)結(jié)垢和堵塞機組內(nèi)的換熱器；機組供回水管路上應(yīng)裝設(shè)溫度計和壓力表，以便于日常運轉(zhuǎn)檢查；機組與水管連接處應(yīng)配設(shè)軟管，以減少機體的振動對系統(tǒng)管路的；為便于系統(tǒng)調(diào)試和水流量調(diào)節(jié)，空調(diào)箱和風機盤管的支管切斷閥宜選用有一定調(diào)節(jié)作用的截止閥或球閥。

　�。�4）一體式機組和分體式機組

　　空調(diào)主機可根據(jù)當?shù)氐臍夂蚯闆r選用一體式機組或分體式機組，分體式機組將水側(cè)換熱器及循環(huán)水泵等放置在室內(nèi)機，可在室內(nèi)衛(wèi)生間或儲藏室吊頂上安裝，以防冬季冰凍現(xiàn)象發(fā)生。機組一般均自帶膨脹罐、水系統(tǒng)安全閥、自動補水閥、排水閥等，用戶可不必另行安裝膨脹水箱，但室內(nèi)機安裝時應(yīng)預(yù)留出一定的空間，以確保機組能進行維修和保養(yǎng)。

　�。�5）內(nèi)置水泵及其補水定壓

　　家用空氣源熱泵機組制冷容量不大，一般都采用內(nèi)置進口循環(huán)水泵�？照{(diào)主機內(nèi)置水泵的流量和揚程應(yīng)按照機組的制冷量和保證最大數(shù)量風機盤管的正常使用來匹配�？照{(diào)循環(huán)水系統(tǒng)補水定壓，主要有兩種即設(shè)置膨脹水箱和采用氣體定壓膨脹罐。a.系統(tǒng)設(shè)置膨脹水箱。這種方式設(shè)置的膨脹水箱，運行可靠、造價低，在有條件時應(yīng)盡量選用此方式。主要問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(shè)置位置。b.采用氣體定壓膨脹罐。這種定壓方法的優(yōu)點是：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(nèi)，減少施工工作量。其主要缺點是設(shè)備較復(fù)雜、價格高、壓力需要調(diào)節(jié)、可靠性不如膨脹水箱。

　　5.室內(nèi)外機的布置及設(shè)計

　　家用中央空調(diào)的方式和設(shè)備選型確定后，空調(diào)室內(nèi)機布置時應(yīng)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(yīng)與建筑物配合得當�？照{(diào)設(shè)備設(shè)置的場所（室內(nèi)、室外、陽臺等）和建筑構(gòu)造（方位、設(shè)備預(yù)留通道等）及住戶的房間布置（窗、家具和位置等）之間的關(guān)系應(yīng)在設(shè)計圖紙上清晰地標示出來。國家和地方法規(guī)的規(guī)定也應(yīng)在空調(diào)設(shè)備的布置和設(shè)計中得到嚴格地執(zhí)行。室外機組設(shè)計時必須考慮其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(yīng)有阻擋物，否則會引起排風氣流短路，機組因熱保護動作而停機。

　　6.新風處理

　　對于層高較高的別墅或辦公等商業(yè)用房，有條件時應(yīng)采用新風空調(diào)箱或板翅式全熱換熱器來處理新風。采用新風空調(diào)箱時，新風一般處理到室內(nèi)狀態(tài)參數(shù)的等焓點。為減輕室內(nèi)風機盤管的負擔，新風最好處理到室內(nèi)狀態(tài)點等濕線與90%相對濕度線的相交點。此外，設(shè)計中還必須重視通風的有效性：供給足夠的新風量，恰當?shù)呐棚L量，理想的送排風布局和氣流組織有助于提高通風效率，改善室內(nèi)空氣環(huán)境。SARS的爆發(fā)使人們意識到空調(diào)設(shè)備系統(tǒng)應(yīng)具備應(yīng)對生化污染的能力。首先是新風采氣口的位置選擇要合適，必須確保新風采氣口周圍環(huán)境潔凈，所吸入的空氣為新鮮清潔的室外空氣，嚴格防止與排風系統(tǒng)的氣流短路；另外，在新風采氣口處目前一般只設(shè)初效過濾器，這種設(shè)置對正常情況下大氣中的灰塵過濾效率都不高，污染物的粒徑可能比灰塵粒徑更小，過濾效率可能更低，所以為了有效的濾塵和濾菌，應(yīng)該在新風采氣口設(shè)一臺初效和一臺中效過濾器的組合，這種過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(yīng)對過濾器定期清洗、消毒或更換，減少過濾器上以及風管內(nèi)的灰塵，對于空調(diào)系統(tǒng)的表制冷器、凝結(jié)水水盤和加濕器定期進行清洗消毒。

　　7.減振降噪

　　制冷空調(diào)設(shè)備的振動和噪音無疑是影響用戶的一個重要因素，而且在家用制冷設(shè)備中表現(xiàn)得特別突出。在家用中央空調(diào)機組中，最重要的噪音源來自壓縮機和風機，因此對這兩個部件的噪聲控制非常重要。機組整體設(shè)計時必須考慮充分的減振降噪措施。對不滿足室內(nèi)噪音標準要求的室內(nèi)機在設(shè)計安裝時也應(yīng)采取相應(yīng)的措施。

　　8.機組防腐

　　由于空調(diào)主機一般均安裝在屋面或陽臺處，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(qū)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，廠家在產(chǎn)品設(shè)計和用戶在設(shè)備選型時應(yīng)引起足夠的重視。

　　9.結(jié)束語

　　總之，隨著生活水平的提高，人們對住宅環(huán)境的要求越來越高，空氣源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在家用中央空調(diào)中得到廣泛的應(yīng)用，空氣源熱泵用于家用中央空調(diào)系統(tǒng)時類似于家電產(chǎn)品，走向千家萬戶，必須具有高度的可靠性、易操作性和低故障率，保證向用戶提供一個安全、健康、高效、舒適、和諧的生活環(huán)境。

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