針對三種常見的戶式中央空調形式分別對其系統能耗比、性價比、控制系統等方面進行了比較，分析了其優缺點，并總結了在戶式中央空調設計時應考慮的問題。最后結合目前市場上推出的戶式燃氣中央空調，介紹了用于別墅的一種新型的、較為高檔的戶式中央空調形式的優越性。
1 前言
自從改革開放以來，隨著我國國民經濟的持續增長，人均生活水平不斷提高，人們對生活的質量、居住的環境、室內熱舒適性程度、空氣品質等的要求越來越高。而傳統的家用分體式空調或窗式空調則由于熱舒適性較差、無新風供給，室內空氣品質很難得到保證、室外機安裝在一定程度上影響大樓建筑外立面美觀等多種因素已漸漸成為一種季節性商品越來越難以適應環境要求。因此，戶式中央空調的設計理念越來越廣泛地在高級住宅、別墅等場所作為一種空調系統形式被接納和采用。
戶式中央空調打破了中央空調與家用分體空調的界限，繼承了中央空調系統的良好效果和家用分體空調布置靈活和高度智能化的特點。戶式中央空調與分體空調相比，是家庭個性化的一種體現，是現代化建筑時尚、潮流、高檔的必備設施。同時，戶式中央空調高效節能、熱舒適性高、穩定可靠、運轉噪音低等優勢也成為其發展的一種主旋律被高檔公寓、別墅用戶廣泛認可。
2 幾種常見的戶式中央空調系統
戶式中央空調是一種節能，舒適的家用空調系統。常見的主要有冷/熱水系統、多聯機系統和風管式系統等三種形式。針對其能耗比、性價比、控制系統等也各有其優缺點。
2.1 冷/熱水系統
室外機為小型空氣-水熱泵機組，制備空調冷(熱)水通過空調管路系統輸送至室內的各末端裝置(風機盤管)。風機盤管采取就地回風的方式與室內空氣進行熱交換來實現空氣處理。室內溫度可由設于每臺風機盤管回水支管上與各房間室內溫度傳感器連鎖的電動三通閥調節。亦可由風機盤管三速開關調節(定水量運行時)。
該系統優點控制較為簡便，能滿足各房間獨立控制調節的要求，較為節能。同時由于該管道系統為水系統，與風管式系統相比對建筑層高要求不高。末端裝置風機盤管機組體型小，型式多樣，布置和安裝方便。運轉噪音較小，室內環境安靜。
但該系統存在的缺點是水路系統進入室內，較為復雜，安裝運行不慎以及冷凝水排放都容易引起吊頂漏水隱患，破壞室內裝潢。并且冷凝水盤管可能滋生細菌、微生物，對身體健康有影響。維護工作較難進行。解決新風較為困難，室內空氣品質相對較差。
該系統初投資適中，運行費用較低，在別墅、多層和高層公寓均可采用。
2.2 多聯機系統
一種冷劑式空調系統。以制冷劑為輸送介質，室外主機由室外側換熱器、壓縮機和其他制冷附件組成。末端裝置是由直接蒸發式換熱器和風機組成的室內機。一臺風冷熱泵型室外機通過管路能向若干臺室內機輸送制冷劑，室外機通過壓縮機控制實現能量調節，以滿足室內冷熱負荷要求。新風處理可采用新風處理機HRV(Heat Reclaim Ventilation)全熱交換器送新風。全熱交換器通過通風設備在回收損失的熱能的同時，抑制了室溫的變化，從而保持了舒適清新的環境，同時減少空調負荷，節省能源。
多聯中央空調系統最突出的優點就是節約能源，運行費用較低。如今市場上多聯中央空調系統多采用變頻式或數碼渦漩式壓縮機。室外機的輸出可根據室內負荷的大小自動調節，并且在部分負荷時的能耗比(cop值)相當高。當系統僅一臺室內機開啟時，室外壓縮機能相應調節轉速或卸載，合理輸出室內機所需能量，從而避免了傳統中央空調“一開全開”的不必要的能源浪費。并且由于該系統采用直接蒸發制冷，在熱交換過程中能量的損耗極小。而冷水機組采用水作載冷劑，冷量由冷媒傳遞給水，再將水送至室內制冷，此過程中有兩次熱交換，能耗較大。
多聯系統空調室內外機均帶有電腦板，可單獨或分區實現控制。空調室外機可準確地根據室內房間的負荷變化，迅速調整能量的輸出，避免浪費。并且利用DSP高速芯片可將室內溫度波動誤差控制在±0.5℃范圍內，避免了普通空調忽冷忽熱的感覺，可帶來恒溫的舒適。
多聯系統空調室內機運行噪音較低，最低噪音僅為27dB。而風機盤管噪音一般都在40 dB左右。系統采用冷媒銅管連接，室內、外機最大配管長度可達120m，不同于分體空調安裝需受室內、外機連接管的限制。冷媒管很細安裝無坡度要求，且室內機都可配有冷凝水提升泵，可節約吊頂高度。而且冷凝水提升泵能避免冷凝水回流，避免夏季冷凝水滲漏，破壞室內裝潢。
多聯系統室、內外機通過信號線連接，運行穩定可靠，一般壽命都可達15年以上。該系統還具有寬廣的運轉范圍，即使在寒冷的北方還能制熱。
該系統存在的缺點是由于直接輸送制冷劑至空調室內機，一旦制冷劑泄漏，不易檢漏，因此對冷媒管安裝要求極高。相對于冷/熱水系統和風管式系統而言，對空調室內機和室外主機之間的距離和位差有要求。
該系統初投資費用較貴，運行費用較低，在別墅、多層和高層公寓均可采用。
2.3 風管式系統
每套系統由一臺風冷熱泵型室外機和一臺室內機組成。室外機和室內機通過冷媒管連接，由從室內機接出的風管對各房間進行送回風。室內機可方便地引入室外新風，從而改善房間空氣品質，房間室溫由設于各送風口與室內溫度傳感器連鎖的變風量調節裝置調節，并利用變風量中央控制自動控制室內機總風量處在高/中/低三檔中任一檔位置。
風管式系統的優點是各房間采用風管集中送回風，室內噪音低。而安裝有空調室內機某一間房間（一般為客廳）相對噪音會偏高。便于引進新風，室內氣流組織可根據風口布置合理化。室溫波動小，舒適度高，而且由于是直接蒸發式，耗電少，能效比高。風管式系統較為簡單，易施工，工程造價低。
缺點是該系統很難同時滿足多個空調房間不同的空調負荷要求，分室調節要設專門的風閥。對房間層高有一定要求。
該系統初投資較低，運行費用適中。我國住宅房屋因層高問題，采用此系統局限很大，一般僅適用于別墅型住宅。
3 戶式中央空調設計中應考慮的問題
戶式中央空調在中國的發展市場越來越大，風管式系統由于風道占用較大的室內空間以及各房間溫度單獨控制困難等原因，不適合在中國住宅建筑中應用。多聯系統由于初投資較高，一般房產開發商難以接受，對一些高檔住宅、別墅是個最佳選擇。對一些初投資預算較小的建筑，冷/熱水系統倒更易于推廣及采用。而中國目前戶式中央空調的技術路線則以冷/熱水機組為主。
因此，隨著人們居住觀念的轉變以及對住宅室內空氣品質保證的要求，目前戶式中央空調設計首先必須考慮與IAQ相關的問題(1)新風量;(2)空調設備部件對室內空氣的污染;(3)氣流組織。
3.1 新風量
大多數戶式中央空調設計，新風量不足,有的甚至沒有新風，尤其冷/熱水系統。造成此原因大致因為：(1)開發商建造住宅層高較低，限制新風管路的布置；(2)受傳統空調方式的影響，沒有意識到新風與室內空氣品質關系。因此，設計應嚴格按照住宅居室送風換氣量來確定新風量，以滿足住宅新風要求。并且新風方式的選擇從少損失室內冷量和節能的角度出發，應盡量優先選擇具備熱回收功能的全熱交換機。
3.2 空調設備部件對室內空氣的污染
戶式中央空調由于必須和室內裝飾密切配合，臥式暗裝風機盤管、直接蒸發式換熱器及各種管路、閥門一般被限制在較小的吊頂空間內。設備的清洗、維護較為困難，污染源位置隱蔽，積蓄時間長，使室內空氣品質長期處于不良狀態，而且污染程度會不斷加劇。表現在：(1)風機盤管凝水盤長期在陰暗潮濕的環境中易滋長微生物和細菌，導致污染物和氣味會由風機送入室內房間嚴重影響室內空氣品質；(2)送、回風口過濾網長期不清洗易于積聚塵粒、滋生細菌；(3)風管系統風道內表面不清潔，微生物也容易在其內聚積、繁殖。
3.3 氣流組織
戶式中央空調氣流組織形式很大程度上受室內裝修的影響和制約，以至于為追求室內裝飾效果而犧牲氣流組織。室內送回風短路、活動區氣流組織效果極差，這些問題均應在設計中避免。
此外，一般在設備選型時，室內機容量應根據空調房間負荷的計算結果，再按系統型式和實際使用情況考慮1.0~1.2的負荷系數。而室外機容量則根據負荷計算結果得出系統逐時綜合最大負荷后，再乘上一個同時使用系數。因為一般家庭住宅中，各房間同時開啟空調的概率很小。對冷/熱水系統而言，同時使用系數一般可按0.5~0.7選取，這樣最終確定冷/熱水機組的容量就不會太大，造成不必要浪費。總之，設備選型應按內機冷量選取要偏大而外機冷量選取要偏小的指導原則設計。
冷/熱水系統限制建筑吊頂高度的主要因素就是冷凝水管排放的坡度問題。因此，在設計時也應充分考慮到此問題，冷凝水排放應采用就近有效排放的原則。在實際安裝中，按《采暖通風與空氣調節設計規范》(GB50019-2003)規定，冷凝水盤泄水支管沿水流方向坡度不宜小于0.01，冷凝水平干管不宜過長，其坡度不應小于0.003的設計要求施工。
戶式中央空調空調的冷、熱水供回水管、制冷劑管道、冷凝水管、空調送回風管、等有冷熱損失或結露可能的設備、材料、部件均應作好絕熱保溫措施，并應按相應標準選取保溫層厚度。水溫為7~65℃的空調冷熱水管最小保溫層厚度可參見下表（一）。保溫材料應采用不燃和難燃材料，保溫管道支架應防止“冷橋”產生。
4 戶式燃氣中央空調的應用
隨著人們不斷對自身生活質量、居住環境、室內空氣品質要求提高的同時，人類生存的大氣環境也在不斷惡化。常用電制冷空調設備的制冷劑氟利昂從環保要求來講已嚴重破壞臭氧層，使用將受嚴格控制。因此筆者認為從環保角度出發，目前市場上推出的戶式燃氣中央空調將作為一種新型戶式中央空調方式越顯其優越性。
戶式燃氣中央空調以天然氣為能源，采用溴化鋰和水為天然冷媒，實現穩定的夏季制冷、冬季制熱，并還能提供全年恒溫的衛生熱水。天然氣是一種理想的清潔高效能源，采用天然氣可提升整個社會的能源設施投資回報率，化解夏季電力緊缺、燃氣富余這個困繞全球能源領域的矛盾。并且隨著“西氣東輸”管道工程的建設，天然氣資源會有根本性的氣源保證。
4.1 工作原理
戶式燃氣中央空調的工作原理等同于一般的燃氣直燃機。制冷循環時通過制造室外機容器內的真空條件，利用蒸發除熱的原理來實現。溴化鋰溶液就可以創造這種真空條件，因為溴化鋰(LiBr)是一種吸水性極強的鹽類物質，可以連續不斷地將周圍的水蒸汽吸收過來，維持容器中的真空度。
4℃的冷劑水噴灑在蒸發器管束上，管內14℃的空調水降為7℃，冷劑水受熱后蒸發，溴化鋰溶液將蒸發的水蒸汽熱量吸收，然后通過冷卻器釋放到大氣中去。變稀了的溶液經過燃燒加熱濃縮，分離出的水再次去蒸發，濃溶液再次去吸收，如此循環不已。
制熱循環時燃燒的火焰加熱溴化鋰溶液(LiBr+H2O)，溶液產生的水蒸汽將主體換熱管內的空調溫水加熱，凝結水流回溶液中，被溶液泵送回高溫發生器，再次被加熱，如此循環不已。
4.2 性能特點
戶式燃氣中央空調的室內機由傳統中央空調風機盤管與家用分體空調室內機兩類構成，款式多樣，選擇自由，可滿足各類型的家庭需要。其室內機的優缺點與前述三種戶式中央空調的基本相似。但該戶式燃氣中央空調的室內機又有其獨特的優勢。室內機配套齊全，裝有電動閥，可控制單臺室內機空調水的通斷，停機時避免能源損失；裝有自動排氣閥，無氣堵，管道不需坡度，大幅度節省房屋高度空間；裝有水過濾器，能確保盤管不會因施工不慎造成的堵塞；裝有風堵傳感器，能準確提示濾網清洗，確保室內空氣潔凈；特殊的風機設計，使室內運行噪音值低，環境安靜。內機安裝方便可靠，自動排氣閥和電磁閥組成上閥組，水過濾器和流量調節閥組成下閥組，閥組和銅波紋軟管均為室內機標準配置，避免用戶采用劣質配件而造成終身質量隱患。控制方便，配置線控器，內設溫度傳感器，可根據室溫自動控制風機的變風達到恒溫調節。
室內新風機選擇同樣建議考慮具備熱回收功能的，如此可節省50-70%的熱能。新風機應具備空氣過濾功能。
戶式燃氣中央空調室外機夏季制冷、冬季制熱不同于熱泵機組會受周圍環境溫度影響而有不同程度衰減，其不受環境波動影響。缺陷在于：（一）外機體積較大（受吸收式制冷原理限制）；（二）需排除水蒸氣和燃燒氣體；（三）每年需定期做好保養。因此，限制了其安裝場所應便于人員進出，避開人員視線。一般最好安裝在后院或可上人屋面，周邊應留有足夠空間以便保養。
4.3 熱水系統
戶式燃氣中央空調不同于一般戶式空調的另一大優勢在于它的外機在不影響夏季制冷、冬季制熱的同時能全年提供住宅內生活熱水系統，無須設置專門的熱水系統裝置。
該系統初投資較高，僅一臺室外機費用就較為昂貴。因此，該系統一般僅適用于高檔別墅型住宅。但這種戶式中央空調方式從適用性、環保性等方面的總體評價來講將會漸漸成為一種首選的趨勢。
5 結語
總之，戶式中央空調在我國市場上發展需求的前景廣闊，我國戶式中央空調的發展方向也應充分考慮中國住宅建筑自身的特點，開發出更適合中國國情的中央空調系統。“健康建筑”是人類對21世紀住宅提出的基本要求，而“綠色建筑”則提出了對室內環境和節能環保方面的要求，強調室內環境要滿足居住者的舒適感、身心健康和室內空氣品質，這將與暖通空調專業對戶式中央空調研究課題息息相關。
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