户式中央空调、风冷冷水机、Chiller

这篇文章是我在2000年左右，在约克亚太设计中心工作时写的，此后10多年来，一直位于《暖通空调》网站论文TOP10之列。并被大量暖通空调网站和技术爱好者转载。

一. 户式中央空调的由来

为解决干旱缺水地区的空调冷热源问题,风冷式冷水机在美国问世已经有几十年历史,其正确的英文名称是:Air cool Chiller,简称为Chiller。

小型风冷式冷水机的能力范围一般在3~50HP，属于商用空调(Commercial Air-Condition)范围,又称为单元机（Unitary Products）。

欧美的小型风冷式冷水机一般都设计成卧式结构，如York 1995年就开始在中国生产的阳光系列中小型中央空调，就是来自意大利的设计，McQuay 1999年投产的风冷冷水机就是来自法国的设计。

大约在20多年前，台湾空调业根据台湾地区的住宅条件设计开发出了一种用于家庭的立式风冷冷水机（又称阳台机），能力范围在3~30HP。由于Carrier和Trane在台湾都有合资企业，所以也在台湾生产这种立式风冷冷水机。

随着外资空调企业进入中国，这种立式风冷冷水机很自然的就进入了中国市场，如天津开利，太仓特灵，上海新晃，福建国本等台资或有台湾市场经历的美资公司七，八年前就已经在中国大陆生产这种立式风冷冷水机了。

遗憾的是虽然他们带着立式风冷冷水机技术很早就进入了中国市场，但只注重了开发商用市场，忽略了庞大的家用空调市场。

1995年York公司推出的阳光系列中小型中央空调，第一次大胆地将小型风冷冷水机命名为中小型中央空调而进入了家用空调市场。喝了头嘢汤，获得了可喜的效果。同时也惊醒了国内一些有识之士，猛然间在1999年短短的一年时间内所谓“别墅中央空调”,“户式中央空调”,“户用中央空调”，“家用中央空调”等等名称的空调产品如雨后春笋般地在中国大地冒出来了。但万变不离其宗，其风冷（热源側为空气冷却或吸热）冷水（使用側为冷、热水）机组的基本涵义是无法更改的。只是将一个老产品（风冷冷水机）打开了新市场（从商用到家用），所以在制定“户用及类似用途的冷水（热泵）机组”标准时就比较实际了，并不象广告宣传和市场推广那样对“风冷冷水机”冠以各种不同的好听名称并加以无限的想象，该标准只是对JB/T4329-1997《容积式冷水（热泵）机组》的修订，并等效采用美国空调制冷协会ARI-550/590-1998《采用蒸汽压缩循环的冷水机组》标准。当然，由于是属于家用范畴，使用与操作者已不是专业人员，所以需要提高机组的安全性能要求。因此该标准的安全要求非等效采用了GB4706.32-1996《家用和类似用途电器的安全热泵空调器和除湿机的特殊要求》，并与GB4706.1-1992《家用和类似用途电器的安全 通用要求》协调一致。

二. 家用（分体壁挂）空调发展所面临的问题

分体壁挂空调是日本人的得意之作，经过二十多年的市场开拓，已经在世界范围内得到认可。但其自身所存在的缺点也在其成长过程中不断暴露出来。如：

1. 超过2.5HP以上的家用空调应用场合都存在有温度场不均匀现象；

2. 由于系统太小，对制冷剂的充注量特别敏感，制冷剂量稍有变化就会引起制冷量急剧下降；

3. 室外机的安装--美观与安全要求。如果由于市容市貌方面的要求，像新加坡规定一户只能安装一个室外机，并且不能悬挂在外墙；

4. 没有新风系统；

5. 现场安装连接制冷剂管路，属于机械式密封，难免有制冷剂泄漏现象;

6. 经过二十多年的技术开发，分体壁挂空调有过几次重大技术改进，才有了今天的地位。其室外机结构最近的一次重大改进是在1996年，很多日本空调厂商都采用了卧式压缩机，及塑料外壳，使分体壁挂空调的室外机更加小巧玲珑。其室内机的改进工作要多一些，如室内机盘管在1991年为平板式，1993年改为两段式，到1996年大多数日本厂商都使用了三段乃至圆弧状室内盘管。贯流扇的设计也经历了几次重大改进，如，材料从金属转为塑料，平行叶片改进为扭曲叶片，等分叶片改进为不等分叶片。由于其技术已近乎“完美”，再难以向前推进，因此一些空调厂商在宣传和它推广其产品时根本不敢提及空调的制冷与空气调节技术（因为也确实没什么可说），只能大吹控制系统如何，如何，有喧宾夺主的味道，但消费者毕竟要买的是空调器，不是控制器；

7. 由于压缩机回油与制冷剂管路压降等问题的制约,分体壁挂空调室内外机组的连结管路不能太长。

三. VRV系统与传统中央空调之争

二十多年来中国的家用空调行业一直尾随着日本空调的发展路线，从分体壁挂，到变频空调，乃至目前甚嚣尘上的VRV系统。

日本人开发VRV空调系统的初衷是为了延续变频空调的发展，因为对单纯的变频空调而言，其所谓的节能优势确实很难体现，因为到目前为止就是在日本也没有变频空调统一的技术标准与实验设备，充其量是都在东京地区建一个类似的住宅，让他的空调在里面制冷运行几个月，制热运行几个月，得到一个所谓季节能效比（SEER）来评价其节能效果。其节能效果都是各家吹各家的，SEER是否科学——与老百姓实际使用空调时有多大程度的类似——还需要认真探讨。）VRV空调系统的出现，才使得变频空调的节能优势更容易体现出来。

另外VRV空调系统也是日本人为了抗衡美国人在传统中央空调方面的垄断地位，想另辟蹊径，出奇制胜。从1981年东芝公司第一次推出变频空调，至今已有二十个年头，日本人举国上下锲而不舍的努力精神确实值得我们学习。但我总觉得一直不停的紧跟着日本人的步伐走，已进入一个死胡同，将是永无出头之路的。从技术和资金承受能力两个方面看，VRV系统是否适合中国国情，还是值得探讨的。大量的资金将不断的用在购买技术上，据说有些日本公司已经通过向中国公司出售VRV技术而全数收回了他们开发VRV系统的研制费用。

虽然日本人搞VRV系统已有二十多年时间，但没有一家美国公司为之所动。至今一些美国工程师仍然对日本人开发VRV系统不屑一顾，当然这里面可能存在民族感情因素，也有可能是他们对亚洲地区的市场不够熟悉。但多少也能看出一点，各国都应该根据自己的国情来开发空调产品，不能盲从。

VRV系统虽然能克服分体壁挂空调存在的一些问题，但制冷剂泄漏问题却变得更加严重可怕，制冷系统一旦出现一处泄露现象，故障查找起来不是一件轻而易举的事。如果查找不到，也只能靠不断地补充制冷剂来维持制冷系统的正常运行了。

四. 户式中央空调（风冷冷水机）的优点

把风冷冷水机用于家庭应该说是炎黄子孙（不论他是台湾的中国人还是大陆的中国人）的创造。基本解决了分体壁挂空调所面临的所有问题。其主要优点是：

1. 可根据室内空间来进行末端的合理布局，细化，使温度场均匀；

2. 所有制冷剂充注在一套系统，其充注量即便有少量变化，对系统制冷量影响也不大；

3. 可以安装新风装置；

4. 主机为全封闭制冷系统，不会因安装因素的影响而产生制冷剂泄漏现象；

5. 如果制冷系统设计为双回路制冷系统，一套水系统（如图1所示），则系统具备卸载功能，其节能优势大于变频空调，因为压缩机始终在额定转速下高效运转，不会偏离额定转速作低效运行；

6. 负荷选配的合理性，分体壁挂空调的室内，外机组需要一一对应，即每间房都需要配备一套室，内外机组，如果不装（像厨房，厕所等空间）就享受不到空调的温馨，总的安装容量为需要容量的100%。而户式中央空调主机容量最多为需要容量的60%即可，室内空调末端的总容量为需要容量的100%即可，甚至大于100%都行。因为我们现在还没有同时开启全部居室空调的习惯，往往是人在那一间就开那一间空调；

7. 只需安装一台室外主机，主机与室内末端的连接是冷冻水管，只要增加足够的水泵扬程，就可以增加水管的长度，实现远距离供冷；

8. 在北方地区可以与城市热网共用一套室内末端装置，在冬季（热泵难以供热的极低温条件下）提供暖气服务。

五.户式中央空调的技术前景

由于户式中央空调是个新生事物，正处于发展的旺盛期，其技术发展空间还很大，如：

1. 由于目前户式中央空调的末端都是借用中央空调使用的风机盘管，对室内装修要求高。需要开发出适合于家用的，不需要装修或只进行少量装修就能使用的室内末端；

2. 在现有系统中加一个保温水箱，就可以实现简单的水蓄冷。也可以进一步考虑将中央空调的冰蓄冷技术用于户式中央空调。但这一切都需要国家的能源产业政策（抑制高峰用电，奖励低峰用电）支持才能发挥功效。

丁成章

2000/10/30日于深圳