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1、2021/9/24,1,户式中央空调系统,建筑学院建筑技术科学系,2021/9/24,2,内 容 简 介,家用和小型楼宇空调型式 户式中央空调的行业分析 户式中央空调的系统型式 户式中央空调的技术路线 户式中央空调的发展方向 发展户式中央空调需要解决的课题,2021/9/24,3,目前家用和小型楼宇空调型式,房间空调器是现阶段的主要系统型式 房间空调器(约90%) 窗式空调器（穿墙式空调器）(10%) 分体空调器 壁挂式分体空调器(70%) 立柜式分体空调器(10%) 其它型式(约10%),2021/9/24,4,每百户拥有空调器数目,2021/9/24,5,目前的家用空调: 1998, 北京
2、,2021/9/24,6,目前的家用空调: 2000, 北京,2021/9/24,7,家用和小型楼宇空调型式的发展,房间空调器是现阶段的主要系统型式,一户一机一室一机（一户多机）,一户多机户式中央空调,为何有这种要求？,2021/9/24,8,户式中央空调系统对于用户而言意味着家居品质更加更加完美,小型化的中央空调系统，满足用户多居室需求 以家庭为单元，可适应用户的个性化需求，不受其它用户的影响 保证了宁静的家居环境 室内末端采用暗装方式，适宜室内高档装修 方便于家庭单独计费 自动调节系统出力，节约冷源及运行费用,2021/9/24,9,户式中央空调系统对于房地产商意味着物业档次全面升级,不设
3、机房，无设备层，减少公用设施和土地投资 根据物业发展情况，分期分批投资添置各用户的空调系统，有效利用开发资金 空调系统为用户所有，产权关系明确，可减少空调设施物业管理 可避免破坏物业整体外观，又可使用户分享高档家居环境，全面升级所开发物业档次水平，利于物业发售,2021/9/24,10,美观的家居环境,2021/9/24,11,美观的办公环境,2021/9/24,12,美观的建筑外观,2021/9/24,13,户式中央空调的行业分析(1),家用空调发展的方向 舒适性、健康性、节能性要求 住宅业发展的影响 住宅业的迅速发展对我国空调行业的发展起了决定性作用 住宅业的飞速发展为家用小型中央空调提供
4、了广阔的市场 从房地产开发商的角度看，安装户式中央空调，不仅可以提升住宅的档次，而且其初投资在总成本中的比例并不高 家用空调企业产品结构调整 房间空调器生产能力约2000万台，生产能力过剩、价格战 户式中央空调和家用空调器均属于高度集成产品，其生产、组织、管理与家用空调器类似,2021/9/24,14,户式中央空调的行业分析(2),需方：用户对家用空调的要求和住宅业的发展需要户式中央空调 供方：家用空调企业产品的结构调整和生产设备、管理方式决定了户式中央空调的生产能力 上述两方面的原因，决定了户式中央空调系统具有广阔的市场前景,2021/9/24,15,户式中央空调的系统型式,风系统 水系统
5、制冷剂系统（VRV系统）,2021/9/24,16,风系统户式中央空调(1),风管式系统以空气为输送介质，其原理与大型全空气中央空调系统的原理基本相同，是一个小型化的全空气中央空调系统 室外主机集中产生冷/热量，将从室内引回的回风进行热湿处理后，再送入室内消除其空调冷/热负荷,2021/9/24,17,风系统户式中央空调(2),1 冷却塔 2 冷却水泵 3 水冷冷凝器 4 压缩机 5 节流装置 6 空调箱 7 风机 8 水冷换热器 9 直接蒸发式 换热器,室外机,室内机,连接管,将空气直接与内部是制冷剂流动的直接蒸发式换热器相接触，由制冷剂直接对空气进行处理,2021/9/24,18,室内机与
6、风管连接,2021/9/24,19,风系统户式中央空调(3),1 冷却塔 2 冷却水泵 3 水冷冷凝器 4 压缩机 5 节流装置 6 空调箱 7 风机 8 水冷换热器 9 直接蒸发式 换热器,室外机,室内机,连接水管,由冷机产生冷/热水，然后将冷/热水送入空调箱内，由冷/热水集中处理空气,2021/9/24,20,风系统户式中央空调(4),1 冷却塔 2 冷却水泵 3 水冷冷凝器 4 压缩机 5 节流装置 6 空调箱 7 风机 8 水冷换热器 9 直接蒸发式 换热器,室外机,室内机,连接管,在系统中加上新风道引入一部分新风，将之与回风混合后进行集中处理,2021/9/24,21,有新风的风系统
7、户式空调,2021/9/24,22,高静压风管式户式中央空调,2021/9/24,23,风系统户式中央空调(5),相对于其它的家用小型中央空调型式，风管式系统初投资较小 如若引入新风，其空气品质能得到较大的改善 但风管式系统的空气输配系统所占用建筑物空间较大，一般要求住宅要有较大的层高 对于采用统一送风的方式，在没有变风量末端的情况下，难以满足不同房间不同的空调负荷要求。而变风量末端的引入将会使整个空调系统的初投资大大增加,2021/9/24,24,水系统户式中央空调(1),输送介质通常为水或乙二醇溶液，它的基本原理与通常所说的风机盘管系统类似 通过室外主机产生出空调冷/热水，由管路系统输送至
8、室内的各末端装置，在末端装置处冷/热水与室内空气进行热量交换，产生出冷/热风，从而消除房间空调负荷 是一种集中产生冷/热量，但分散处理各房间负荷的空调系统型式,2021/9/24,25,水系统户式中央空调(2),1风冷换热器2换热器风扇3压缩机 4节流装置 5水冷换热器 6分水器 7集水器 8空调水泵,室内末端,2021/9/24,26,水系统示意图,2021/9/24,27,水系统的安装,2021/9/24,28,水系统的安装,2021/9/24,29,水系统的各种室内末端 风机盘管 (FCU, Fan-coil Unit) ）,(卧式暗装),(嵌入式明装),2021/9/24,30,水系统
9、室外机结构(1),2021/9/24,31,水系统室外机结构(2),2021/9/24,32,水系统户式中央空调(3),该系统的室内末端装置通常为风机盘管 目前风机盘管一般均可以调节其风机转速，从而调节送入室内的冷/热量，可以对每个空调房间进行单独调节，满足不同房间不同的空调需求 由于水系统的输配系统所占空间很小，因此一般不受住宅层高的限制 但此种系统一般难以引进新风，因此对于通常密闭的空调房间而言，其舒适性较差。,2021/9/24,33,制冷剂系统户式中央空调(1),变制冷剂流量（Varied Refrigerant Volume，简称VRV）空调系统是一种冷剂式空调系统 以制冷剂为输送介
10、质 室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成 室内机是由直接蒸发式换热器和风机组成 一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体,2021/9/24,34,制冷剂系统户式中央空调(2),通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，适时地满足室内负荷要求 室内侧调节电子膨胀阀 室外侧调节压缩机频率换热器容量（面积风速） 是一种节能、舒适、环保的空调系统,2021/9/24,35,VRV空调系统具有的技术难度,系统设计 系统匹配 多台压缩机均油 均液控制 远距离传输（高度过冷） 系统控制 控制方法 控制网络,2021/9/24,36,制冷剂系统户式中央空调(3),20
11、21/9/24,37,制冷剂系统户式中央空调(4),2021/9/24,38,制冷剂系统户式中央空调(5),2021/9/24,39,制冷剂系统户式中央空调(6),VRV系统的安装位置,2021/9/24,40,制冷剂系统户式中央空调(7),2021/9/24,41,制冷剂系统户式中央空调(8) VRV空调原理图,2021/9/24,42,热泵型变频多元VRV空调系统,制热模式,2021/9/24,43,热回收型VRV空调系统,2021/9/24,44,热回收VRV空调系统的5种运行模式,全体制冷： 主体制冷： 冷热回收： 主体制热： 全体制热：,热回收型VRV系统包含单冷和热泵系统，是最复杂
12、的系统，能代表各型VRV系统,2021/9/24,45,3管式热回收型变频VRV空调系统,2021/9/24,46,2管式热回收型变频VRV空调系统,2021/9/24,47,室内机型式(1),2021/9/24,48,室内机型式(2),2021/9/24,49,室内机型式(3),2021/9/24,50,室内机型式(4),2021/9/24,51,制冷剂系统户式中央空调(7) VRV系统的控制原理：室内、外机有（多）通讯控制,2021/9/24,52,室内机读取室温和设定温度之差，计算出所需的制冷（热）量，决定相应的指令频率值Fi 室外机根据室内外机容量大小进行修正，计算出各室内机的运转频率
13、Fi，再计算出压缩机的运转频率Finv 按各室内机的运转频率Fi调节各电子膨胀阀的开度Vi,例：通讯控制法（东芝）,2021/9/24,53,制冷剂系统户式中央空调(7) VRV系统的控制原理：室内、外机无(少)通讯控制,2021/9/24,54,制冷剂系统户式中央空调(7) VRV系统室外机的控制原理,lgP,h,lgP,h,lgP,h,Pd,Ps,lgP,h,Pd,Ps,lgP,h,Pd,Ps,lgP,h,f,KeAe,KcAc,2021/9/24,55,制冷循环的9种状态和状态矩阵,2021/9/24,56,例：自律分散协调控制,压缩机吸、排气压力的变化,调节量的计算,调节量向量,被控对
14、象向量,增益矩阵,2021/9/24,57,压缩机的容量调节方法,单台压缩机,多台压缩机,2021/9/24,58,制冷剂系统户式中央空调(7) VRV系统的室内机控制原理,风扇：三速、无级调速 电子膨胀阀： 室温 过热度（制冷）；过冷度（制热）,如：制冷时,2021/9/24,59,制冷剂系统户式中央空调(7) VRV系统的室内机控制原理,2021/9/24,60,制冷剂系统户式中央空调(7) VRV系统的室内机控制原理,2021/9/24,61,户式中央空调的技术路线（1）,户式中央空调所采用的技术路线与该国的地理气候条件、经济与技术发展水平、人民生活水准、居住住宅形式以及社会人文环境等因
15、素密切相关的 分析各国所采用技术路线对于我们确定未来家用户式中央空调的发展方向具有重要意义,2021/9/24,62,户式中央空调的技术路线（2）,美国：风系统 原因:(1)美国经济发达，人口密度相对不高，住宅条件优越，很大一部分是别墅型住宅，具有宽敞、高大的特点，具有足够的建筑空间用于布置风道；(2)舒适性要求高（温度、新风），节能性要求相对偏低；(3)变风量技术成熟 规模：美国风管式系统（包括燃气炉供热、热水）的年产量约为600万台/年，占其家用空调产量的一半左右,2021/9/24,63,户式中央空调的技术路线（3）,日本：制冷剂系统（VRV） 原因:(1)在世界冷剂式空调行业中，日本在
16、设备开发和控制技术上都处于世界最前沿；(2)国土面积小而人口众多，人口密度非常大，其住宅多属于高密度住宅，建筑结构紧凑，建筑层高均较低；(3) 舒适性、节能性要求高；(4)施工水平高 规模：一拖多系统和VRV系统比例非常高，占世界同类产品产量的90以上，其中日本大金公司占全日本的70以上,2021/9/24,64,户式中央空调的技术路线（4）,中国：水系统为主 原因:(1)冷/热水机组的室外主机是一个风冷热泵装置，室内末端是风机盘，热泵技术基本成熟，风机盘管技术国际领先；(2)水系统不需要占用太多建筑层高，在住宅内布置较为方便，且施工简单，安装费用低；(3)方便地进行各房间的独立控制和调节，同
17、时也能达到节能的目的 规模：我国户式中央空调的年产量约为10万台/年，数目虽然不大，但增长速度较快,2021/9/24,65,我国户式中央空调的发展方向,型式多样：我地理、气候条件复杂，消费水平、住宅型式不同系统型式多样性 节能、舒适：提高能效变流量技术、蓄能技术、能源综合利用技术 环保保护：“热岛”效应、空气污染等新型制冷剂、降噪 技术开发：自主技术短缺自主开发与技术引进相结合，提高系统设计与控制系统设计能力 营销、安装：不同于房间空调器建立专门的营销、施工与售后服务队伍,2021/9/24,66,发展户式中央空调需要解决的课题,冷暖合一制系统 压缩机变容量控制技术 空调末端 多末端通讯控制
18、技术 蓄能利用技术,2021/9/24,67,冷暖合一制系统,除霜、融霜控制判据与方法 内部因素（蒸发温度、冷凝温度） 四通阀换向、热液、热气；研究磁流体、材料等 低温适应性 辅助热源（燃气） 变频控制喷液 准双级压缩机 双级压缩 生活热水 冷凝热回收,2021/9/24,68,压缩机变容量控制技术,变频调节（PWM、PAM等） 价格问题 算法问题（效率、噪声问题） EMC、EMA问题 EMC压缩机电磁阀 多机调节（上海大金）,2021/9/24,69,空调末端,超薄设计：向家庭推广 智能控制 风盘直流无刷电动机驱动 自适应,2021/9/24,70,多末端通讯控制技术,无极性 自动寻址,20
19、21/9/24,71,蓄能利用技术,冰蓄冷技术在户式中央空调中应用将大幅度实现“移峰填谷” 在VRV系统中应用蓄冷技术优势明显 高压液体高度过冷，实现制冷剂远距离传输 制冷运行：降低冷凝温度 制热运行：提高蒸发温度,2021/9/24,72,方案1,E1,室内机组,EV1 EV2 EV3,室外机,V1,蓄热槽,E2,蓄热槽模块,制冷、取冷模式,关闭电磁阀E1、E2，电子膨胀阀V1全开,2021/9/24,73,方案1,E1,室内机组,EV1 EV2 EV3,室外机,V1,蓄热槽,E2,蓄热槽模块,蓄冷模式,关闭电磁阀E1、开启电磁阀E2，V1 节流,2021/9/24,74,方案2,E4,室外机,室内机组,蓄热槽,V1,V2,V3,EV1 EV2 EV3,E3,蓄冷+部分制冷模式,2021/9/24,75,方案2,E4,室外机,室内机组,蓄热槽,V1,V2,V3,EV1 EV2 EV3,E3,取冷模式,2021/9/24,76,方案2,E4,室外机,室内机组,蓄热槽,V1,V2,V3,EV1 EV2 EV3,E3,蓄热+部分制热模式,2021/9/24,77,方案2,E4,室外机,室内机组,蓄热槽,V1,V2,V3,EV1 EV2 EV3,E3,取热模式,2021/9/24,78,方案3,2021/9/24,79,谢谢各位！,2021年9月24日星期五,