浅谈现代建筑户式中央空调设计中存在的若干问题

摘　要：随着我国经济的快速发展，当下的住宅向舒适型发展．人们对室内外居住环境的要求越来越高，传统的家用空调方式已经满足不了现代住宅的各方面的要求，户式中央空调是介于家用空调和中央空调之问的一种空调模式。本文就现代建筑户式中央空调设计中存在的若干问题进行论述，从中寻找解决的办法。
关键词：现代建筑；户式中央空调；若干问题
前言
　　随着国家住房政策改革的深入,人们的居住观念从单一注重居室的实用性、功能性等低水平要求向注重舒适性、室内空气品质等高层次需求转变。维持良好的居住内环境与许多因素有关,暖通空调系统由于关系到住宅的热舒适性、室内空气品质(IAQ)等,目前已经成为决定室内环境优劣的关键因素。由于户式中央空调在中国的发展刚刚起步,在设计和运行中出现了许多问题,如对室内空气品质重视不够、热舒适性差、湿污染、设计方案缺乏可持续性发展观念等。如果这些问题得不到重视和很好的解决,不仅无助于居室内环境的改善,而且会恶化室内环境,与人们最初的良好愿望背道而驰。本文分析了户式中央空调冷热水系统的若干问题，并提出了相应的改进建议，希望能对提高住宅内空气品质的舒适性有所帮助，使之更适于我国居住建筑节能方针政策和可持续发展的要求。

一、现代建筑户式中央空调系统的设计
　　家用中央空词系统设计内容主要包括：负荷计算、系统选择和设计、管路布置。
　　1.1 室内设计标准
　　根据国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》，舒适性的室内标准为：夏季温度：22～28℃。相对湿度4O％～65％，风速O.3m/s；冬季温度l8～240c，相对湿度30％～60％ ，风速O.2m/s；新风量：30m3/h·P。

　　1.2 空调负荷的计算
　　空调负荷计算为合理选择空调末端处理设备和确定冷、热源设备容量提供依据。空调负荷计算包括夏季冷负荷计算和冬季热负荷计算。在方案设计阶段，可采用负荷估算指标进行负荷计算。在施工图设计阶段，根据规范要求，空调系统的夏季冷负荷应根据所服务空调区域的同时使用情况、空气调节系统的类型及调节方式，按各空气调节区逐时冷负荷的综合最大值或各空气调节区夏季冷负荷的累计值确定，并应计入各项有关的附加冷负荷。空调系统的冬季热负荷可参照《采暖通风与空气调节设计规范》的第4．2节的规定计算。
　　确定空调负荷时。对于住宅等以围护结构负荷为主的房间。应考虑间歇负荷附加系数1.10～1.20。同时，还应考虑邻室无空调时温差传热所引起的负荷。
确定空调系统总负荷时，应充分考虑住宅使用的特殊性。住宅主要由卧室、客厅、餐厅、厨房和卫生间组成，厨房和卫生问一般不设空调．而卧室、客厅、餐厅同时开户空调的概率很小。因此同时使用系数较低．一般可按0.5～O.7选取。
　　负荷计算时还应考虑新风负荷。没有新风引入的空调系统不是完整的家用中央空调系统。

　　1.3 设计选型
　　(1)确定主机型号：首先要考虑房屋的面积和朝向．看是否有大面积的玻璃窗， 以此来计算空调最大的同时使用系数。一般而言，在普通家居环境中，实际使用时所需要的冷量往往不是全部房间冷量的综合。而是低于后者。前者大约只需要达到后者的60％～70％即可。这样可节省投资．避免不必要的浪费。
　　房间实际所需冷量可通过以下公式计算：
　　实际受冷面积=房屋建筑面积×房屋实用率×65％(除去厨房、洗手问等非制冷面积)。
　　实际所需冷量=实际受冷面积×单位面积制冷量。
　　(2)确定室内机与风口：根据实际所需冷量大小决定型号，每个房间或厅只需要一台室内机或者风口，如果客厅的面积较大，或者呈长方形，可以多加一台室内机或风口。工程中以每12m2需要一匹左右为准。
　　(3)确定空调布局：主机的位置要讲究通风散热良好，便于检修维护，同时位置要尽量隐蔽，避免影响房子外观和噪音影响室内。
　　(4)室内机的位置要和室内装修布局配合：一般是暗藏在吊顶内。也可以隐藏在高柜的顶部。一般室内机都是超薄型的，只需要大约25cm的高度就可以放置。安装时要注意回风良好，使室内空气形成循环，以保证空调效果和空气质量。
　　(5)管路的布置：冷水机组的冷媒管路都比较细，即使外面包上保温层，也可以方便地暗藏起来；管路需要全程保温，管件、阀件以及与管路接触的金属配件都要保温包裹起来。以防冷凝水滴漏：管路材料一般选用PP—R管、UPVC管或铝塑复合管，可以保证20年不损坏；全部的冷凝水集中或就近隐蔽排放。
　　(6)室内机可根据用户要求增加负离子发生器、净化除尘装置，以进一步提高室内空气质量。

　　1.4 管路设计
　　管路设计包括水管系统设计和风管系统设计。水管系统，对于干管，管内水流速宜低于1.2 m/s，对于支管，管内水流速宜定为0.6 m/s左右。应对水管路进行阻力计算，校核主机所配水泵扬程是否满足要求，为避免空气滞留于管内，水管的最高处应装设自动排气阀。对于冷凝水系统，水平管道一般应沿水流方向保持不小于5％o的坡度，冷凝水管可采用镀锌钢管或UPVC管，冷凝水管可采用厚度为10ram的难燃型泡橡塑材料进行保温。
　　为了降低气流噪声，风管主管内风速宜低于6m/s，支管风速宜低于4m/s，送、回风口风速宜取2m/s。

二、现代建筑户式中央空调设计中存在的若干问题
　　2.1室内新风问题
　　室内二氧化碳浓度超过一定限值会对人体健康产生很大的影响，所以我国规范都规定了最小新风量，因此在户式中央空调的房间中也应设新风，而不应取消新风。目前工程上风机盘管系统房间的新风有以下几种形式。第一种是靠房间负压渗入新风。室内不设新风系统，靠厕所排风，造成负压新风渗透。这种方式易短路，新风难以到达室内。如果无排风系统，仅靠机组循环室内空气，那是无法进新风的，所以不宜采用。第二种是设置独立新风系统，将新风处理到室内空气后再送到每个空调房间，这种方式冷量浪费大，初投资高。第三种是在靠近风机盘管机组的墙上开墙洞，用短风管引入新风接入机组回风箱，新风口设过滤网，这种形式初投资省，节约建筑空间，新风冷负荷由风机盘管承担，这种方式在户式中央空调中应用较好。如果在新风引入口处设置与回风的换热机，那么节能效果将会更为显著。
　　2.2室内湿度不够问题
　　冬季时，新风机组及空调机组只有加热设备，无加湿的手段；室内的风机盘管也是只能加热不能加湿，所以造 成室内的相对湿度很低，北方在采暖期约在 20%左右，冬季室内湿度小，时有静电产生，严重的家具表面油漆出现裂缝。采用分散的小型加湿器只是权宜之计。所以建议应用在北方干燥地区的户式中央空调，在新风机组及空调机组中应增设加湿段。
　　2.3风机盘管的布置问题
　　风机盘管机组的选型及布置与空调房间的使用性质、建筑形式有关。一般布置在门口过道顶棚内。采用卧式暗装形式。这种布置形式美观，不占用房间有效面积，噪声小。送风口采用双层百叶，可调风口，避免气流扩散不到房间的边角处。若顶棚无安装位置，采用立式机组布置在外墙窗下较好。
　　另外住宅中，厨房是设计的薄弱环节。厨房不宜采用风机盘管系统。因为厨房内的空气和设备中的表冷器接触，油雾很快会污染表冷器翅片并堵塞翅片间隙，使其传热效果大大下降，风量也大大减少，而且会出现“冒烟”现象。另外，油的存在会使凝水结成小颗粒聚集在翅片上，不能顺畅地流到节水盘中，同时降低制冷效果，使用不到一年效率大减。其改进措施是将风机盘管在厨房内的回风口堵上，再用管道将餐厅的空气引作厨房风机盘管的回风，厨房采用抽油烟机。但厨房应设计为直流送风或直流空调系统。
　　立式明装风机盘管的安装应很好地与装修配合，不少工程都因装修使回风口堵塞，造成室内温度较高。同时出风口一般总是直接斜送，坐在出风口会感觉后脑勺过凉（热）而不舒服。因此建议用一连接管使其上出风，保证制冷（热）效果。
　　2.4水系统的热稳定性问题
　　由于一般的户式中央空调系统负荷较少，空调系统水管路较短，并且管径较小，系统水容量有限，当出现部分空调负荷时，压缩机开、停机频繁空调供水温度波动较大，从而产生水系统的热稳定性问题。这主要由于以下几个原因导致。在进行住宅空调设计时如果不考虑朝向差异和房间的同时使用系数，而一律采用负荷指标估算法来计算空调负荷和选用空调设备，得到的结果往往偏大，造成的后果是使水系统热稳定性更差。水系统热稳定性差的系统，其空调房间内温度容易产生较大的波动，从而影响房间内的舒适性；由于小型集中空调系统相对比较简单，设计人员对住宅空调独有的特点缺乏足够认识，在进行空调水系统设计时，往往照搬大中型集中空调水系统的设计经验，而忽视小型集中空调水系统的热稳定性问题；房地产开发商对住宅中户式中央空调系统的设计时成本考虑较多，因此管道的管径和路径趋于短小，这样水系统内全部的水容量便较小；水系统设计一般也不会考虑用同程式布置管路，这也是影响水容量一个重要因素；施工方面，为了节省成本，对水系统管道的保温往往厚度有些不足，对防止管外壁结露无问题，但热损失仍较大，故会在停机后加剧水温的波动。如果设计和施工中不去考虑系统中水容量的大小和保温是否符合要求，则往往会在使用过程中出现室温稳定性差的问题。
　　对于户式中央空调系统来说，要解决系统温度波动问题，获得良好的热稳定度，首先应尽量准确地确定空调负荷，并选用装机容量相匹配的主机；系统的水容量越大，系统蓄冷量越大，则系统的热稳定性越好。因此，水系统设计时，应校核计算系统水容量是否满足系统热稳定性要求，当系统实际水容量不能满足要求时，应加大系统主管管径或增设一个储水箱。当然，系统水容量也不是越大越好，水容量过大，较长时间停机后，再开机时将会延长空调预冷或预热的时间。
　　风机盘管进出水管路用同程式可以使户式中央空调系统内多台风机盘管机组的进水量容易平衡和增加水系统的水容量，所以建议进出管采用同程式设计。
　　风机盘管进出水管道保温层厚度要满足要求，风机盘管进出水管保温通常采用 A 级不燃性玻璃棉管壳，其导热系数为 0.033W/m·K（平均温度24℃），容量通常采用 32kg/m3和48kg/m3，管壳的厚度通常不小于30mm。其他保温材料如橡塑管、PE 管导热系数与玻璃棉差不多，为了减少热量损失，其厚度也不小于30mm。
三、结论
　　现代建筑户式中央空调系统设计时应设置新风及进行加湿，厨房不宜采用风机盘管系统，风机盘管的系统布置要考虑人员舒适。其中水系统户式中央空调的发展日益成熟，型式的发展非常迅速，因此它的正常合理运行是非常重要的；目前户式中央空调水系统运行存在稳定性差、能耗高等问题，可以通过增加旁通调节、增大水系统流量和水管道良好保温等手段以达到节能和稳定运行。