小议风冷热泵型家用中央空调

摘　要： 随着人类社会物质文明的不断进步，我国的空调事业经历了从无到有，从小到大，从点到面的发展过程。到了九十年代后，中央空调才开始在大中型公共建筑中推广应用，如综合办公楼、高档宾馆、大型购物场所等。中央空调以其无可比拟的舒适性，极大的改善了人们的工作、生活环境，得到了社会各界的广泛赞誉,.进入二十一世纪后，社会的物质财富进一步壮大，人们对生活环境的要求更加高，中央空调逐渐在家庭使用中越来越受欢迎了。

关键词：风冷热泵 ；家用空调； 改造； 应用
1.关于风冷热泵的定义
　　风冷热泵，是空调行业内区别于风冷冷水机组的一种空调机组。除具备风冷冷水机组制取冷水的功能外，风冷热泵机组还能切换到制热工况制取热水。风冷热泵的基本原理是基于压缩式制冷循环，利用冷媒做为载体，通过风机的强制换热，从大气中吸取热量或者排放热量，以达到制冷或者制热的需求。
　　对比风冷冷水机组，风冷热泵在机组内部至少增加了一个四通换向阀，做为制冷或制热的功能切换。风冷热泵的适用环境温度一般不得低于-5℃，否则会因为结霜除霜过于频繁而导致机组效率下降或者不能正常运行。但根据不同厂家的技术能力，适用范围有一定的偏差。目前比较先进的涡旋机中，采用了低温喷焓技术的机组往往能够适应更低的环境温度，同时拥有更高
机组效率。当然，此类机组的成本以及售价也都有一定程度的升高
2.风冷热泵空调系统设计
　 空调负荷包括空调冷负荷和空调热负荷。空调冷（热）负荷指为将室内的空气参数维持在设计参数状态，单位时间内需向建筑提供的冷（热）量。这是一个受室内设计参数，室内人员、设备等散热和散湿量，围护结构性质，室外空气环境参数（包括温度、湿度、气流速度等），太阳辐射强度等诸多因素影响的变量。让空调系统恰如其分地提供冷（热）量，以满足设计计算状态下建筑物的需求,
并随时适应建筑物空调冷（热）负荷及其变化的需要是空调设计的根本目的。
　　在空调系统设计过程中，空调负荷计算是第一步。空调负荷的计算应包括空调设计计算负荷的确定和各时段负荷的分析；其次，设备的容量必须满足空调设计计算冷（热）负荷的要求；另外设备的配置应适应空调负荷变化的特点。在以空气源热泵型冷热水机组为冷源的空调系统设计中，热泵机组的容量既要考虑到大楼各部分的同时使用系数，还应考虑到热泵的实际制冷量和实际供热量会因设备间距限制等原因造成通风不畅，部分气流短路（这部分的出力损失约占5%左
右）而受到影响，和室外换热器表面积灰和表面结垢、设备衰减等因素的影响，故所选择的热泵机组应考虑安全系数。
3.家用分体式空调存在一些弊病：
　　3.1目前市场供应的空调整机性能系数COP比较低，只能在2.7～3.1之间俳徊。家用空调器是一般家庭中能耗最大的电器。以上海为例，上海有400万个家庭，空调拥有量应不少于360万台，耗电量较大。如COP值降低0.1，总耗电量就增加3.4%.
　　3.2由于分体式空调的空气只能在室内循环，没有新风供应，致使室内空气品质难以保证，CO2量增加使室内的空气污染。而且空调器的过滤效率不高，尤其是对粒径在10μm以下的可吸入粉尘几乎不起作用，因此易导致空调综合症和某些疾病的交叉感染，对人体健康产生不利的影响。
　　3.3对老式建筑，分体式空调的室外安装机一般在墙体立面上竖架悬挂，既破坏了墙体，又有碍观瞻。且冷凝水随处排放，室外机的噪声和废气也对环境造成污染。大量的悬挂室外机对人身安全也存在着隐蔽的威胁。
　　根据上述分析，对某些大面积、多居室的住宅建筑一室一机，一户多机的模式已违背绿色建筑的要求，发展小型的家用中央空调系统势在必行。
　　4家用中央空调系统的特点
　　家用中央空调系统是一种新概念的超微型中央空调。采用家用中央空调系统的建筑需专用管道，所以较适合相对独立（使用面积在90～250㎡持续增长到，至大到1000㎡持续增长到）的住房、别墅、办公室、餐厅和娱乐场所。本设计采用空气-水热泵型家用中央中调系统，其优点是：
（1）整套或整幢建筑中央空调有一台主机带动多台末端设备，夏天制冷，冬天供热。机组可根据负荷变化自动调节，在满负荷运行条件下比普通分体式空调节能20%左右。
(2)机组可安装在阳台屋顶和庭院中，无须另设机房，不用破坏墙体立面，灵活方便。
(3)综合利用资源，可利用制冷时排出热量供应热水。
(4)设置节能型新风系统，给室内送清新空气，改善室内空气质量，提供舒适健康的生活环境。
(5)由于该系统专属于每家每户，不存在住宅集中空调的收费问题。避免了由于计费方式和使用情况的不同引发的矛盾，有利于物业管理。
4.风冷热泵型家用中央空调系统的设计应用
　　风冷热泵型家用中央空调是以室外空气为“热源”，通过机械做功，输出热量，解决中央空调的冷热水供应，调节室内空气温度。所谓“热泵”，凡是可以在低温环境下吸收热量，并将其位能提高后，向高温环境输出热量的装置机械，都可称作“热泵”。其优点是不用水冷，可省略冷却塔，水泵组成的冷却水循环系统，节能、节水还可降低总投资。
　　风冷热泵型家用空调系统的应用条件为：
　　①冬季室外空调计算温度应在-10℃以上，机组蒸发温度<-8℃，连续运作时间<110h.②冬季空气温度较低，即每年累计除霜时间500～1000h，每kg干空气累计除霜量7～20kg.对长江中下游地区此条件比较适宜。热泵型空调系统见图1.风冷热泵型家用中央空调系统的主机是风冷式冷（热）水机组，其配置系统见图1
　　
　　对一般使用面积在100～120㎡房间，机组功率采用3kW主机，以每增加20～30㎡递增0.75kW计算，就可初步确定机组选用功率，其制冷能力10.8～19.5kW，热能力达11.5～21.3kW。
　　风冷热泵空调系统的设计关键是必须按最佳平衡点温度（即风冷热泵的传热量等于建筑物耗热量的室外计算温度值）来选用热泵。是否增设辅助热源，要视冬季室外温度而定。如果室外温度在平衡点以下，要添加辅助热源。辅助热源一般采用电加热器。其制冷工况为环境温度35℃，回水温度12℃，出水温度7℃；制热工况为环境温度7℃，回水温度40℃，出水温度45℃。
　　其次，设计的关键是防霜和除霜。现在常用的防霜办法是增设辅助室外换热器；常用的除霜方法是用电子膨胀阀来转换工况用热气反冲。由于除霜必然引起能耗加大和热水温度的波动，因此要合理安排除霜周期。
　　另外，设计时也必然考虑机组的安装位置和噪声控制。一般机组安装位置要进风通畅，风速控制在3～4m/s，排风不受阻挡，尤其是出风口的上方不应有阻挡物，否则会引起排风气流短路，热保护动作而停机。
5.结束语
　　 以上分析了风冷热泵家用中央空调系统的特点，应用和设计应注意的问题。风冷热泵空调系统与其它类型的空调系统相比热效率稍低，但由于其自身独特的分体结构，组合比较方便，机组可根据负荷变化，尤其在部分负荷运行工况下，自行调节，有显著的节能功能，具有冷、暖、洗浴供水功能，适合于中小型建筑和一般家庭使用，应得到更多的推广和使用。