引言

　　隨著(zhù)國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高及居住條件的改善，大面積多居室的單元房、復式住宅及別墅、小型的辦公寫(xiě)字樓、商店、賓館等建筑越來(lái)越多，與之相配套適用的戶(hù)式中央空調形成了新的發(fā)展潮流，正成為空調行業(yè)發(fā)展的熱點(diǎn)，市場(chǎng)潛力巨大。

　　當前戶(hù)式中央空調可分為三種主要型式：風(fēng)管系統、冷熱水系統和制冷劑系統。其中冷熱水系統是由小型風(fēng)冷冷水（熱泵）機組和室內末端裝置組成。通過(guò)室外主機生產(chǎn)出空調冷熱水，由管路輸送到室內各末端裝置，進(jìn)行空調。該系統的核心設備是風(fēng)冷冷水（熱泵）機組，該機組是由壓縮機、風(fēng)冷冷凝器、蒸發(fā)器等部件組成，還內置了循環(huán)水泵、膨脹水箱等部件；末端裝置通常為風(fēng)機盤(pán)管和新風(fēng)機組搭配使用，風(fēng)機盤(pán)管一般可以調節其風(fēng)機轉速或通過(guò)旁通閥調節流過(guò)盤(pán)管的水量，從而調節送入室內的冷熱量，既滿(mǎn)足了室內空調負荷的需求，又保證了室內空氣品質(zhì)。

　　在《蒸氣壓縮循環(huán)冷水（熱泵）機組　戶(hù)用和類(lèi)似用途的冷水（熱泵）機組》（GB/T18430.2-2001）國家標準中，對戶(hù)式中央空調系統中用的小型風(fēng)冷冷水（熱泵）機組進(jìn)行了統一規范和定義，稱(chēng)其為戶(hù)用冷水（熱泵）機組，并明確規定“機組除配置所有制冷組件外還應包括冷水循環(huán)水泵”，且“機組配置的冷水循環(huán)水泵其流量和揚程應保證機組的正常工作，也可根據用戶(hù)要求或實(shí)際用途配置合適揚程的循環(huán)水泵”。由于室內輸送的是冷媒水，所以在冷熱水系統的戶(hù)式中央空調中，水系統的正常合理運行是至關(guān)重要的。

　　本文旨在借鑒大型中央空調水系統運行狀況及控制，來(lái)分析探討戶(hù)式中央空調水系統的實(shí)際運行狀況，并提出了有關(guān)問(wèn)題的改進(jìn)建議，使之更適于我國居住建筑節能方針政策和可持續發(fā)展的要求。

　　1、水系統運行分析

　　中央空調系統實(shí)質(zhì)上是大型集中式空調的小型化，對于該系統的設計目前沒(méi)有統一的規范，安裝驗收也沒(méi)有統一的標準。筆者查閱了國內外許多生產(chǎn)戶(hù)用冷水（熱泵）機組的廠(chǎng)家產(chǎn)品資料，對該類(lèi)型機組的水系統設計安裝，大多廠(chǎng)家均只提供了簡(jiǎn)單的水系統管路安裝示意圖，而且都籠統地指出，現場(chǎng)安裝參照設計規范或施工安裝規范。綜合各廠(chǎng)家在產(chǎn)品樣本中提供的安裝說(shuō)明指導，典型的戶(hù)式中央空調水系統簡(jiǎn)圖如圖1所示。

　　該空調系統類(lèi)似于大型集中式空調冷源側定流量、負荷側變流量的單級泵變水量水系統型式，系統采用一臺戶(hù)用冷水（熱泵）機組作為冷（熱）源，室內末端為風(fēng)機盤(pán)管，每臺風(fēng)機盤(pán)管回水支管上均安裝有電動(dòng)二通閥（配溫控開(kāi)關(guān)），由室內溫控器控制風(fēng)機盤(pán)管上的電動(dòng)二通閥的開(kāi)啟與關(guān)閉。當某一空調區域的溫度達到設定溫度時(shí)，該風(fēng)機盤(pán)管的電動(dòng)二通閥關(guān)閉，該支路不再有循環(huán)水流過(guò)，當風(fēng)機盤(pán)管停止運行時(shí)，該閥也關(guān)閉。整個(gè)空調水系統配備了一臺循環(huán)水泵。循環(huán)水泵通常放置于機組內部。

　　在室外氣溫較適中的季節，房間空調負荷不是很大，空調系統主機的運行也相應是低負荷工況。各空調房間要達到設定的溫度范圍所需要的時(shí)間較短，而偏離設定溫度所需的時(shí)間較長(cháng)，又由于風(fēng)機盤(pán)管水量和熱量的非線(xiàn)形關(guān)系（比如50%的冷凍水量就可使盤(pán)管提供75%的冷量），因此房間風(fēng)機盤(pán)管水路電動(dòng)二通閥在大部分時(shí)間里處于關(guān)閉狀態(tài)，處于開(kāi)啟狀態(tài)的時(shí)間很短，流過(guò)每臺風(fēng)機盤(pán)管的水流量很不穩定，綜合所有風(fēng)機盤(pán)管的狀況，整個(gè)水系統的總水量波動(dòng)就比較大，影響空調系統的正常運行。

　　在空調季節，房間空調負荷較大，主機運行處于滿(mǎn)負荷或高負荷工況，各空調房間達到所設定的溫度范圍所需要的時(shí)間較長(cháng)，房間風(fēng)機盤(pán)管水路電動(dòng)二通閥在大部分時(shí)間內處于開(kāi)啟狀態(tài)，而關(guān)閉的時(shí)間較短，流過(guò)每臺風(fēng)機盤(pán)管的水量比較穩定，整個(gè)水系統的水量波動(dòng)比上述季節水量波動(dòng)要小，能保證空調系統的正常運行。

　　2、水系統改進(jìn)與分析

　　從前面分析可知，在水系統運行過(guò)程中水量波動(dòng)比較大的季節，整個(gè)系統的穩定性較差。為了平衡系統的水流量，可以采取增加旁通的方法，即在室外主機的供回水干管之間增加旁通管和壓差旁通閥，旁通電動(dòng)閥控制主機進(jìn)出水管的壓力差為恒定值，保證主機的水量恒定。戶(hù)用冷水（熱泵）機組蒸發(fā)器側水流量一般均按冷凍水溫差為5℃的恒定流量設計，并要求在蒸發(fā)器出水口上設有水流量開(kāi)關(guān)作為機組的斷水保護，所以運行過(guò)程中要確保主機的水流量恒定。當末端風(fēng)機盤(pán)管的電動(dòng)二通閥關(guān)閉時(shí)，該支路進(jìn)出水口水壓將發(fā)生變化，進(jìn)而引起主管供回水的壓力變化。增加旁通管路后，在機組部分負荷運行時(shí)，流過(guò)風(fēng)機盤(pán)管的水量波動(dòng)較大，引起供回水管路之間的水壓發(fā)生變化，根據壓差的變化來(lái)調節旁通電動(dòng)閥的開(kāi)度，控制旁通水量的多少，調節系統的水流量使之與負荷相適應，以維持整個(gè)水系統的穩定運行。

　　2.2 水系統變流量控制

　　在國家標準GB/T18430.2-2001中要求戶(hù)用冷水（熱泵）機組自身配置循環(huán)水泵，循環(huán)水泵的選型由主機制造廠(chǎng)家設計選用，在實(shí)際使用過(guò)程中就產(chǎn)生了許多問(wèn)題。運行中，若冷（熱）水的進(jìn)出水溫差在4～5℃時(shí)，系統功耗達到比較理想的水平。但是一般戶(hù)式中央空調水系統采用定流量方式，而一年中的熱負荷變化很大，只有少數時(shí)間是滿(mǎn)負荷狀態(tài)，多數時(shí)間水量輸送運行在過(guò)剩狀態(tài)，即水系統運行在大流量小溫差狀態(tài)，使傳熱系數變小，效率降低。而水泵始終運行在額定轉速狀態(tài)，導致水泵機械磨損。

　　筆者查詢(xún)了部分主機廠(chǎng)家的戶(hù)用冷水（熱泵）機組內置循環(huán)水泵的產(chǎn)品樣本資料，如McQuay（麥克維爾）的MAC-C系列、TICA（南京天加）的TCA系列等產(chǎn)品，其循環(huán)水泵的功耗最大要占機組總功率（壓縮機、冷凝風(fēng)機電機和控制電氣部分之和）的20%左右，最小的達到8%，可見(jiàn)循環(huán)水泵在整個(gè)空調系統中的能耗占了相當大的一部分。通常在戶(hù)式中央空調系統設計選型過(guò)程中，人們只注意到機組性能系數（COP）的高低，而COP的大小只是反映了制冷系統的工作效率。因此，如何改進(jìn)水泵的運行，達到整個(gè)系統節能的目的，采用變水量技術(shù)就是發(fā)展以水系統為主的戶(hù)式中央空調的關(guān)鍵。

　　借鑒目前大型集中式空調水系統變流量控制的模式，對目前戶(hù)式中央空調水系統也實(shí)行變流量控制，通過(guò)循環(huán)水泵的變頻控制來(lái)實(shí)現，控制器通過(guò)溫度傳感器采集冷（熱）水進(jìn)出口溫度信號作為參考信號，經(jīng)過(guò)數據分析處理，確定空調負荷狀況，根據負荷狀況通過(guò)變頻器控制循環(huán)水泵的水流量。當水泵運行的頻率降到設定最小值時(shí)，變頻器停止頻率的繼續降低，以起到對機組的斷流保護，如圖3所示。

　　當前各戶(hù)式中央空調機組生產(chǎn)廠(chǎng)家產(chǎn)品研發(fā)的注意力都集中于制冷劑變流量技術(shù)方面，如果能從水系統方面入手，借鑒大型集中式空調中水系統變流量技術(shù)的控制思路，并結合戶(hù)式中央空調的具體狀況將這項技術(shù)應用到戶(hù)式中央空調水系統中，完全是切實(shí)可行的。

　　3、結束語(yǔ)

　　1）我國戶(hù)式中央空調的發(fā)展日益成熟，其中水系統型式的發(fā)展非常迅速，因此它的正常合理運行是非常重要的；

　　2）目前戶(hù)式中央空調水系統運行存在穩定性差、能耗高等問(wèn)題，可以通過(guò)增加旁通調節、水系統變流量控制等手段以達到節能和穩定運行的目的；

　　3）變水量技術(shù)將是水系統型式戶(hù)式中央空調發(fā)展的新方向和關(guān)鍵技術(shù)。