穿墻式中央空調(diào)系統(tǒng)介紹

1、穿墻式中央空調(diào)系統(tǒng)介紹摘要： 簡要分析了現(xiàn)有空調(diào)設備存在的問題，敘述了能夠解決現(xiàn)存問題的穿墻式中央空調(diào)，它是由一只主機配若干只子機組成，主機與子機之間通過多芯電纜連接；主機設有整套裝置的控制系統(tǒng)，可單設或同設獨立制冷系統(tǒng)和新風換氣裝置，而子機僅含一套獨立制冷系統(tǒng)，沒有獨立控制裝置和四通換向閥，子機數(shù)量根據(jù)房間空調(diào)負荷的大小配置。關鍵詞： 穿墻式中央空調(diào) 獨立制冷系統(tǒng) 新風換氣 空調(diào)負荷1 現(xiàn)有空調(diào)設備存在的問題現(xiàn)今各種各樣的空調(diào)產(chǎn)品，從大型的中央空調(diào)到家用中央空調(diào)再到分體式空調(diào)器，設計、安裝、維修以及運行管理的部分環(huán)節(jié)甚至全過程都需要很專業(yè)的現(xiàn)場技術服務，現(xiàn)場技術服務不僅占到消費者總支出的很大

2、比例，而且很大程度上決定了產(chǎn)品的最終質(zhì)量?，F(xiàn)場技術服務不比工業(yè)生產(chǎn)那樣容易標準化，它總是參差不平的，而且經(jīng)濟越是欠發(fā)達的地區(qū)，技術人員的絕對數(shù)量和相對數(shù)量都越少，技術人員的平均水準也越差，因此消費者能夠得到的技術服務質(zhì)量就越差，即消費者買到次品的概率就越大，而消費者支付的價格由于營銷成本的增加反而比經(jīng)濟發(fā)達的城市要高。另外為了滿足不同房間的使用要求，現(xiàn)有的各種空調(diào)設備通常采用一一對應的方式來匹配不同房間的空調(diào)負荷，所以每種類型的機組又設計為若干種規(guī)格型號。規(guī)格型號越多，每種規(guī)格型號的產(chǎn)量就越低，單臺空調(diào)設備的綜合成本也越高，同時使得空調(diào)設備的安裝維修更加難以標準化。由于規(guī)格型號太多，使得沒有一

3、個廠家的所有型號產(chǎn)品都能達到規(guī)模產(chǎn)量，必然影響其整體經(jīng)濟效益。另外為了實現(xiàn)熱泵制熱，現(xiàn)有空調(diào)設備無一例外都需要增加一個四通換向閥以改變制冷劑流向，不僅增加了空調(diào)設備成本，也降低了整機的可靠性。隨著一級城市家用空調(diào)器的逐漸飽和，空調(diào)器的主戰(zhàn)場正日益向二、三、四級市場轉(zhuǎn)移，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的這種矛盾將會越來越突出。大家都知道，技術服務的費用隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展只會不斷的增長，而每個技術服務人員的工作時間和能力基本又是固定的，攤消到單件空調(diào)器上的安裝維修費只會越來越多。并且隨著銷售地域的擴展，技術服務的費用在一定程度上還會呈現(xiàn)加速增長的態(tài)勢。因此空調(diào)產(chǎn)品的綜合成本并不隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大按比例遞減，到了一定的生

4、產(chǎn)規(guī)模幾乎就不再變化。另外我們國家正在著手建立的中國廢舊家電產(chǎn)品回收處理體系將實行“生產(chǎn)者責任制”，毫無疑問，現(xiàn)有任何一種家用空調(diào)設備的成本都會因此增加，只不過增加的程度有所區(qū)別。從當前我國居民的實際收入水平和消費意識看，我認為造價低廉、可靠性高、獨立性強、安裝維修簡單、能滿足基本健康要求的空調(diào)器才是大眾工薪階層迫切需要的產(chǎn)品。2 穿墻式中央空調(diào)技術特征穿墻式中央空調(diào)采用獨特的模塊化結(jié)構(gòu)克服了現(xiàn)有空調(diào)設備的上述弊端。它只需一只主機和幾只子機兩種規(guī)格的空調(diào)裝置就能滿足所有房間的空調(diào)要求，同時主機和子機的制冷系統(tǒng)又是各自獨立的，安裝非常簡單，不需要專業(yè)化服務。另外子機只要旋轉(zhuǎn)180使用就能完成制冷

5、制熱的轉(zhuǎn)換，不再需要四通換向閥，除霜時也不用停機。不但降低了產(chǎn)品成本，同時也提高了機組的可靠性和房間的舒適性。每套穿墻式中央空調(diào)由一只主機配若干只子機組成，主機為整套裝置的控制中心，子機是制冷系統(tǒng)的功率擴展模塊；主機和子機均采用長方體外形，直接安放在與其尺寸對應的帶內(nèi)外翻邊的筒形安裝預埋件中，主機和子機都設有活動拉手，可方便地從墻體安裝預埋件中抽出來。主機和子機內(nèi)部均由隔熱層分隔為室內(nèi)單元和室外單元兩部分，主機外殼上設有若干只主機插座供子機使用，子機外殼兩側(cè)相同位置各設有一個相應的子機插座，主機與子機之間通過多芯電纜連接。小房間如果主機本身能夠滿足其空調(diào)負荷需求，則不需配置子機，主機單獨使用；

6、空調(diào)負荷較大的房間主機無法滿足其空調(diào)要求時，則根據(jù)房間空調(diào)負荷的大小配置相應數(shù)量的子機。圖1顯示了一只主機帶兩只子機在窗臺下并排安裝的情形。主機制冷循環(huán)流程為壓縮機冷凝器干燥過濾器毛細管蒸發(fā)器儲液器壓縮機，其流程圖如圖2所示。主機包括一套獨立的制冷裝置、一套新排風熱交換裝置以及控制系統(tǒng)等。子機僅含一套獨立的制冷裝置，沒有獨立的控制電路和空氣熱回收裝置，因而子機是不能單獨使用的。由于子機制冷系統(tǒng)運行工況遠比主機復雜，同時為了子機化霜時不停機，子機制冷系統(tǒng)比主機制冷系統(tǒng)多設有一只常閉除霜電磁閥、兩只毛細管關閉電磁閥和一根制熱毛細管及相關連接管道，如圖3所示。 子機兩只毛細管電磁閥總是一開一閉，其中

7、控制夏季制冷毛細管的電磁閥為常開電磁閥，控制冬季制熱毛細管的電磁閥為常閉電磁閥。子機制冷循環(huán)流程為壓縮機冷凝器干燥過濾器制冷毛細管關閉電磁閥制冷毛細管蒸發(fā)器儲液器壓縮機，制熱循環(huán)流程為壓縮機冷凝器干燥過濾器制熱毛細管關閉電磁閥制熱毛細管蒸發(fā)器儲液器壓縮機，制冷制熱都是單向流動，所不同的是制冷時蒸發(fā)器位于室內(nèi)側(cè)，冷凝器位于室外側(cè)，而制熱時蒸發(fā)器位于室外側(cè)，冷凝器位于室內(nèi)側(cè)。由于冷凝器和蒸發(fā)器尺寸的限制，無論是夏季制冷運行還是冬季制熱運行，都要求室外單元的通風量遠大于室內(nèi)單元的通風量，所以子機冷凝器風機電機和蒸發(fā)器風機電機均采用雙速電機，并且高低轉(zhuǎn)速情況下各自的風量差別均在2倍以上。子機不設四通換

8、向閥，制冷時蒸發(fā)器位于室內(nèi)單元，冷凝器位于室外單元，蒸發(fā)器風機低速運轉(zhuǎn)，冷凝器風機高速運轉(zhuǎn)。拔下子機與主機之間的多芯電纜插頭，把子機旋轉(zhuǎn)180重新裝上，就轉(zhuǎn)入制熱運行，制熱時蒸發(fā)器位于室外單元，冷凝器位于室內(nèi)單元，蒸發(fā)器風機高速運轉(zhuǎn)，冷凝器風機低速運轉(zhuǎn)。 主機蒸發(fā)器側(cè)面板上設有顯示面板，其外殼單側(cè)設有若干只連接子機用的主機插座。因為單向使用，所以主機僅在蒸發(fā)器側(cè)設有活動拉手。子機雙向使用，其蒸發(fā)器側(cè)面板和冷凝器側(cè)面板上都不設顯示面板，但在其兩側(cè)均設有活動拉手，并且子機外殼左右兩側(cè)均設有子機插座，在主機和子機活動拉手穿過面板的地方均有一條拉手縫隙，作為活動拉手進出通道。圖4、圖5、圖6分別顯示了

9、主機和子機的前后左右視圖。 為了拆洗過濾網(wǎng)方便，主機和子機兩側(cè)面板的下部都設有一條縫隙，從圖7主機或子機的仰視圖中可以清楚地看到這一點，當主機或子機從安裝預埋件中抽出來后就可以用小鉤把兩面的過濾網(wǎng)從底部縫隙中拉出來清洗。 下面再結(jié)合主機的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖圖8對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)作更進一步的說明。從圖中可以看到，主機壓縮機和空氣-空氣熱交換器直接安裝在底盤上。空氣-空氣熱交換器采用板式熱交換器，外形成“凹”字形，新風進風口設在空氣-空氣熱交換器室外側(cè)底部，室內(nèi)排風進風口設在空氣-空氣熱交換器室內(nèi)側(cè)底部，新風出風口和排風出風口均朝上設置，新風出風口和排風出風口處各設有一只風機，用于控制空氣-空氣熱交換器的進

10、風和排風，并且兩只風機總是同時啟動。隔熱層把主機內(nèi)部分隔成室內(nèi)單元和室外單元兩部分，冷凝器和蒸發(fā)器分別緊靠冷凝器側(cè)面板和蒸發(fā)器側(cè)面板內(nèi)側(cè)安裝，緊貼蒸發(fā)器進風口內(nèi)側(cè)和冷凝器進風口內(nèi)側(cè)均滿布過濾網(wǎng)。在空氣-空氣熱交換器風機運轉(zhuǎn)的情況下，從冷凝器進風口進入的新風經(jīng)過過濾網(wǎng)過濾后一部分進入新風進風口，另一部分則直接與冷凝器進行熱交換，從蒸發(fā)器進風口進入的室內(nèi)回風經(jīng)過濾網(wǎng)過濾后一部分進入排風進風口，另一部分直接與蒸發(fā)器進行熱交換；進入新風進風口的室外新風和進入排風進風口的室內(nèi)排風在空氣-空氣熱交換器內(nèi)進行充分熱交換后分別進入蒸發(fā)器風機和冷凝器風機，各自與經(jīng)過蒸發(fā)器和冷凝器初次熱交換后的空氣混合后再分別與

11、蒸發(fā)器和冷凝器進行二次熱交換，以增大蒸發(fā)器和冷凝器兩側(cè)的換熱溫差。子機和主機的主要區(qū)別是子機不含控制電路、熱回收裝置和顯示面板。因為子機比主機在相同的外形尺寸下有更多的內(nèi)部空間，子機整個制冷系統(tǒng)的規(guī)格要大于主機，包括壓縮機、冷凝器風機、蒸發(fā)器風機、冷凝器、蒸發(fā)器等。比如說在相同的空間尺寸下，如果主機的制冷量是1000W，子機的制冷量就有可能做到1500W。子機的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖如圖9所示。穿墻式中央空調(diào)可設計成一種具有自適應功能的智能化的空調(diào)器，通過主機微電腦對主機和所有子機同時進行協(xié)調(diào)控制，它不需要用戶進行任何設定，開機后一切全自動控制。控制策略的設計可采用如下方案：機組運行采用室內(nèi)溫度控制，夏季

12、舒適溫度區(qū)間為2428，冬季舒適溫度區(qū)間為1822，同時夏季室外溫度每增加（減少）1，則室內(nèi)舒適溫度區(qū)間上滑（下滑）0.36，冬季室外溫度每增加（減少）1，則室內(nèi)舒適溫度區(qū)間上滑（下滑）0.30。開機時采用主機和子機制冷系統(tǒng)輪流啟動的辦法解決普通定頻空調(diào)器啟動電流大、對電網(wǎng)沖擊較大的缺點。除霜運行采用室外溫度和室外濕度聯(lián)合控制。由于子機只有一種規(guī)格，可以通過實驗確定在不同的室外溫度和室外濕度組合情況下達到除霜厚度的運行時間，把實驗數(shù)據(jù)存入主機控制電路的數(shù)據(jù)存儲器，實際運行中通過檢測記錄各子機在各種室外溫度和室外濕度情況下累計的連續(xù)運行時間并與數(shù)據(jù)存儲器中的實驗數(shù)據(jù)比較，從而判定是否需要除霜。除

13、霜時只需打開除霜電磁閥，使壓縮機排出的高溫高壓氣態(tài)制冷劑直接進入蒸發(fā)器化霜，化霜完畢再關閉除霜電磁閥，子機又恢復正常運轉(zhuǎn)。通過主機程序控制可錯開各只子機化霜時間，另外在有子機化霜期間如果主機輔助電熱沒有啟動，同時室溫低于設定室溫下限，則可啟動該輔助電熱直到子機化霜完畢，以維持室溫的恒定。3 綜合比較3.1 獨特優(yōu)點相比其它類型的空調(diào)設備，穿墻式中央空調(diào)最大的優(yōu)勢就是不需要專業(yè)性很強的現(xiàn)場技術服務，即使是普通建筑工人都可以安裝。對新建建筑來說，只要在墻體砌筑的時候把安裝預埋件預埋在需要的位置，再象預埋普通電纜一樣在墻體中埋設主機和子機之間的多芯電纜，把電源預埋到主機安裝預埋件的接線盒內(nèi)就算完成了

14、穿墻式中央空調(diào)的安裝工作。土建及室內(nèi)外裝修工程竣工驗收后，再分別把主機和子機裝入相應的安裝預埋件中，插上各自的多芯電纜插頭就可以使用了。穿墻式中央空調(diào)基本不存在安裝操作可能帶來的故障機會，所以可靠性要遠遠高于變頻空調(diào)器、分體式空調(diào)器和家用中央空調(diào)。因為機組具有互換性，故障停機時間可以下降到5分鐘之內(nèi)，這是需要技術人員現(xiàn)場維修的其它任何類型的空調(diào)設備無法做到的。比如說消費者某個房間的主機或某個子機壞了，他只需用另一個房間的暫時未用的機子把壞的這臺換下來，就可繼續(xù)使用空調(diào)器。無論什么地方的用戶空調(diào)器發(fā)生故障，都可通過當?shù)氐慕?jīng)銷商馬上給用戶提供一臺備用機換回發(fā)生故障的主機或子機，在其下次進貨時再帶回

15、工廠修理，修理好的產(chǎn)品又可提供給經(jīng)銷商作為備用機使用，每臺機子的內(nèi)部印有生產(chǎn)日期，達到使用年限的機子即使能修好也不再提供給用戶使用，因此基本可以實現(xiàn)零成本回收，這是其它任何類型的空調(diào)設備都無法做到的。由于采用標準化模塊結(jié)構(gòu)，使得制造、營銷及售后服務的成本都具有潛在的大幅降低可能。因為充分杜絕了制冷劑的隨意排放，可以稱得上是真正的綠色環(huán)保型空調(diào)器。另外穿墻式中央空調(diào)不占用室內(nèi)空間，基本上與室內(nèi)裝修互不影響，也節(jié)約了房地產(chǎn)商的建筑成本和時間成本。3.2 運行能耗很多專家學者往往喜歡從理論上探討怎么樣的主機能效比高，怎么樣的系統(tǒng)設計可以節(jié)省多少多少運行費用，但中央空調(diào)系統(tǒng)能耗高的根本原因在于它的調(diào)節(jié)

16、性能無論如何也比不上分散設置的空調(diào)設備對負荷變化的適應性。盡管中央空調(diào)的主機能效比通常都在3.5以上，大型離心式機組甚至達到了7，但大中型中央空調(diào)由于系統(tǒng)龐大，單是“固有能耗”就要占到總能耗的15%以上，同時實際運行中空調(diào)平均負荷只有最大負荷（即單位面積裝機容量）的50%，再加上影響中央空調(diào)系統(tǒng)性能的人為因素紛繁復雜，無論是用于公共建筑還是居住建筑，所有空調(diào)設備中中央空調(diào)的實際能耗無疑是最大的，很多項目的調(diào)查結(jié)果已經(jīng)證明了這一點。家用中央空調(diào)裝機容量雖然不大，但相比住宅空調(diào)實際負荷而言，“固有能耗”的比重甚至會超過大中型中央空調(diào)。作為住宅來說，絕大部分時間只有不到一半的裝機面積在使用空調(diào)，所以

17、平均運行負荷不到家用中央空調(diào)總裝機容量的40%，使空調(diào)一直處于大馬拉小車的狀態(tài)，因此家用中央空調(diào)決不可能象廠家吹噓的那樣比家用空調(diào)器節(jié)能。穿墻式中央空調(diào)雖然單機能效比可能與窗式空調(diào)器相差無幾，但因為投入運行的機組能力總是與實際負荷完全匹配，并且總是處于最佳效率狀態(tài)，實際能耗未必會高于其它空調(diào)形式。3.3 與窗式空調(diào)器和穿墻式空調(diào)機組的比較我國現(xiàn)有的空調(diào)設備中，與穿墻式中央空調(diào)結(jié)構(gòu)最為接近的應該是窗式空調(diào)器。從總體結(jié)構(gòu)上來講，窗式空調(diào)器應該是優(yōu)于分體式空調(diào)器的，關鍵是它的噪音問題遲遲得不到解決，這才讓分體式空調(diào)器鉆了空子。另外其與房間一一匹配的設計思想也使它無法適應多樣的房型，因為超過1.5P的窗式空調(diào)器不但噪音讓人受不了，體型也大得讓人受不了，常常難以找到恰當?shù)陌采碇?。穿墻式中央空調(diào)通過把一臺機組的噪音分解為多臺小機組的疊加，同時采用比較規(guī)范的密封措施隔絕了冷凝器風機的噪音，使得空調(diào)房間的噪音明顯低于安裝窗式空調(diào)器的噪音。在國外，也有一系列的穿墻式空調(diào)機組（TWU），而且大多為熱泵型，單機規(guī)格也都做得很小，以700W和1100W兩種規(guī)格為主。因為在小型機組里面四通換向閥和控制系統(tǒng)要占相當高