1、家用小型中央空调的行业现状分析与展望彦启森 陈华俊 石文星 邵双全 马杰（清华大学建筑技术科学系）PRESENT SITUATION ANALYSIS AND PROSPECT OF RESIDENTIAL CENTRAL AIR CONDITIONING SYSTEMYAN Qisen CHEN Huajun SHI Wenxing SHAO Shuangquan MA Jie(Department of Building Sciencee Tsinghua University 100084) 摘要介绍了家用小型中央空调的基本原理和系统型式，以及美国、日本和中国各自发家用小型中央空调的技术
2、路线。在分析我国家用小型中央空调发展现状的基础上，结合中国国情特点，特别是家用空调行业特点，提出了我国发展家用小型中央空调的思路。关键词：家用小型中央空调 技术路线 现状分析 发展趋势ABSTRACT This paper introduces the fundamental principle and system type of residential central air conditioning system (RCACS), and analyzes the different technical ways carried by the United States, Japan a
3、nd China. With the description of the present development situation of RCACS in China, and the situation characteristics of China, the development direction of RCACS is analyzed.KEYWORDS:Residential Central Air Conditioning System. Technical Ways, Present Situation Analysis, Development Direction. 1
4、 引言相对于传统的分散式家用空调型式而言，家用小型中央空调具有节能、舒适、容量调节方便、噪声低、振动小、不破坏建筑外观等突出的优点1,2,3,4。因此，它受到了市场的青睐和生产厂家的重视。国外在这方面的工作开展得较早，美国和日本早在七、八十年代即已开始大量地应用家用小型中央空调系统。从 90 年代中后期开始，我国开始了在这方面的研究和开发，并已有成功的工程应用。许多国内知名的空调企业都逐渐认识到这一市场的重要性，加大力度进行相关产品的研制和生产。本文在介绍目前家用小型中央空调行业发展现状的基础上，结合中国国情特点特别是家用空调行业特点，提出了我国发展家用小型中央空调的思路。2 家用小型中央空调
5、系统型式中央空调是集中处理空调负荷的系统型式，其冷/热量是通过一定的介质输送到空调房间里去的。按照家用小型中央空调的输送介质的不同，常见的家用小型中央空调可以分成以下三种主要型式。21 风管式系统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。它利用室外主机集中产生冷/热量，将从室内引回的回风（或回风和新风的混风）进行冷却/加热处理后，再送入室内消除其空调冷/热负荷。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。而且它采用统一送风的方式，在没
6、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。22 冷/热水机组冷/热水机组的输送介质通常为水或乙二醇溶液。它通过室外主机产生出空调冷/热水，由管路系统输送至室内的各末端装置，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。它是一种集中产生冷/热量，但分散处理各房间负荷的空调系统型式。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（或通过旁通阀调节经过盘管的水量），从而调节送入室内的冷/热量，因此该系统可以对每个空调房间进行单独调节，满足各个房间不同的空调需求，同时其节
7、能性也较好。此外，由于冷/热水机组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。23 VRV 系统变制冷剂流量（Varied Refrigerant Volume, 简称 VRV）空调系统是一种冷剂式空调系统，它以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成，末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机。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。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，可以适时地满足室内冷、热负荷要求5。VRV 系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多
8、优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间不同空调负荷的需求。但该系统控制复杂，对管材材质、制造工艺、现场焊接等方面要求非常高，且其初投资比较。除了风管式系统、冷/热水机组、VRV 系统这三种基本的系统型式外，还可以互相交叉，衍生出一些新型的系统。例如，将冷/热水机组和风管式系统进行组合，往室内送冷热水处理房间空调负荷，而新风统一由室外机处理后分别送入各个房间。此外，在燃气利用便利的地区，冬季由燃气炉提供热量的方式使用得也较多。燃气炉可以集成在家用小型中央空调系统里，也可以单独设置6。3 家用小型中央空调技术路线分析虽然同样是家用小型中央空调，但美国、日本和中国的技术路线并不相同。分析清楚它们
9、各自的特点，对于我们确定未来家用小型中央空调的发展是有重要意义的。而一个国家家用空调的发展是与该国的地理气候条件、经济发展水平、人民生活水准、居住住宅形式以及社会人文环境等因素密切相关的，脱离了这些因素来谈家空调的发展是不现实的。因此，应当结合这些因素来分析各国家用小型中央空调发展的技术路线。3.1 美国家用小型中央空调技术路线美国的家用小型中央空调普及率较高，其技术路线主要走的是“风系统“ 的道路，即该国的家用小型中央空调的系统型式以风管式系统为主6。美国是世界第一经济大国，人民生活水准较高，对居住的舒适性要求也较高，这些都促进了该国家用小型中央空调的使用普及率。美国由于经济发达，人口密度相
10、对不高，其住宅条件较为优越，很大一部分是别墅型住宅，具有宽敞、高大特点。由于其层高较高，具有足够的建筑空间用于布置风道，因此在美国，风管式系统在家用小型中央空调中所占的比重相当大。同时，由于美国居民对家用空调舒适性的要求较高，因此多采用有新风的风管式系统。目前，美国风管式系统的年产量约为 600 万台/年，占其家用空调产量的一半左右。集成了燃气炉的家用小型中央空调系统在美国的应用也非常普遍。此种家用小型中央空调系统在供冷季由制冷机组提供冷量，在供热季由燃气炉提供热量，以室内回风和新风进行处理，消除房间空调负荷，同时也可以满足家庭生活热水的需求。32 日本家用小型中央空调技术路线与美国以风管式系
11、统为主的特点不同，日本的家用空调走的是一条“氟系统“ 为主的发展道路，从窗式空调器到定速分体式空调器，再到变频分体式空调器。同样，日本的家用小型中央空调也以冷剂式空调即 VRV 系统（包括一拖多）为主5,7。在世界冷剂式空调行业中，在 20 世纪 90 年代以前，60%的市场被日本所占有，并且在设备开发和控制技术上的都处于世界最前沿。这为日本发展 VRV 系统提供了技术保证。同时日本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，建筑结构较为紧凑。一般层高均较低，不适合于布置需要占用较大层高的风管式空调系统。而且日本是个国内资源匮乏的国家，其能源消耗主要依赖于从国外进口，因此该国
12、非常强调节能。家用空调作为能源消耗大户，其节能技术的开发尤其受到重视。VRV 系统的节能性是其在日本得到广泛应用的一个重要原因。另外，对于专业的空调安装队伍来讲，VRV 系统的安装非常规范，施工费用低。以上这些因素决定了日本家用小型中央空调的型式以 VRV 系统为主。3.3 我国家用小型空中央空调技术路线从 20 世纪 90 年代后期开始,我国逐渐开始对家用小型中央空调进行研究和应用相对于美国和日本,我国在这方面的研究起步较晚,技术还不完全成熟。目前，我国家用小型中央空调的年产量约 10万台/年，数目虽然不大，但增长速度较快。与美国和日本选择的家用小型中央空调发展道路不同，我国的家用小型中央空
13、调走是的“水系统“的道路，主要发展的是冷 /热水机组的型式，目前其产量占我国家用小型中央空调总量的 70%以上。此外也有风管式系统，但其数量比冷/热水机组少得多，VRV 系统的数量就更少，国内主要厂家基本上还处于研发阶段。之所以会出现目前这种格局，有如下几个方面的原因：冷/热水机组的室外订同实际上就是一个风冷热泵装置，室内末端是风机盘管。而目前我国的风冷热泵技术经过多年的探索和研究，已经基本成熟。面晨风机盘管技术上我国目前已经处于世界领先水平。因此我国发展冷/热水机组在技术上有保证。冷/热水机组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。而风管式系统的设置需与建筑结构
14、相配合，占用建筑空间大，且施工不方便。对于 VRV 系统，目前国内在此领域的技术尚不成熟，还存在流量控制问题、管道材质问题、现场焊接问题、管道施工问题等需进一步研究和完善的方面。而且 VRV 系统的初投资太高、限制了它的推广。从舒适的角度考虑，风管工由于调风/调温的问题解决得不好，无法同时满足多个空调房间不同的空调负荷需求。而冷/热水机组则可以很方便地进行各房间的独立控制和调节，同时也能达到节能的目的。从以上的分析可以看出，决定我国家用小型中央空调发展现状的主要因素是技术上的考虑，这也是一中新型产品在其发展的初期阶段所具有的必然特征。4 家用小型中央空调行业分析对于国内众多的空调企业来讲，相对
15、于成熟的家用空调器市场，家用小型中央空调市场还是一个家用空调器市场，家用小型中央空调市场还是珍上新的话题。如何分析它的市场潜力，把握它的发展方向，对于行业的发展和企业的决策都将起到非常重要的作用。41 家用空调发展的方向随着我国经济的逐步增长，居民居住条件的日益改善，人们对家居环境的舒适性和健康性的要求越来越高。舒适性和健康性的研究是空调行业一直致力进行的课题，同时也是决定家用空调产品品质的一个非常重要的方面。家用空调器由于其会导致较差的室内空气品质，因而用户抱怨甚多。而家用小型中央空调具有良好的舒适性，因而在国内市场上一出现即引起了众多的关注。此外，家用空调对节能性的要求也很高。目前，建筑能
16、耗在社会总能耗中所占的比重较大，而空调的能耗又在建筑能耗中占了非常大的比重。所统计，我国建筑能耗在总能耗中的比例约为20%，而空调能耗又占建筑能耗的 85%左右8。如何开发节能技术、降低空调能耗，是行业内的重要课题。由于家用小型中央空调采用的是集中处于是房间空调负荷的形式，因此其制冷系统的能效比较高，是一种比较节能的家用空调型式。这不仅可以降低住宅能耗，而且可以为用户节约运行费用。42 住宅业发展的影响我国住宅业的发展十分迅速，这对我国近 10 年来空调行业的发展起了决定性的作用。目前住宅业仍处在高速发展阶段，大量的新建住宅投入使用。而随着住房贷款等政策的进一步完善，个人购房的规模将继续增大，
17、这也将促进家用空调行业的继续繁荣。同时，随着人民生活水平的提高和支付能力的上升，尤其是随着东部大城市的人均国民生产总值达到 3000 美元以上，一系列适合于中高收家庭使用的中高档住宅纷纷出现，包括许多豪华的别墅型住宅9。100 平方米以上的住宅在新建住宅中的比例越来越大。在这种类型的住宅中，家用小型中央空调显得十分适用。因此，住宅业的飞速发展为家用小型中央空调提供了广阔的市场前景。另外，从房地产开发商的角度来讲，在新建的中高档住宅中布置家用小型中央空调，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，因而目前许多开发商对家用小型中央空调抱有浓厚的兴趣。43 家用空调企业产品结构调整
18、目前我国的家用空调行业以生产家用空调器（包括分体机、窗机和柜机）为主，去年年产量在1200 万台左右，生产能力约 2000 万台，生产能力大大过剩。家用空调器市场的竞争非常激烈，从去年开始的“价格战 “上可见一斑。如何在竞争激烈的市场上占据优势地位，是每一个家用空调企业所必须思考的问题。家用小型中央空调和家用空调器一样都是属于可以高度集成的产品，其生产组织与家用空调器类似。因此，从管理和组织上来讲，各家用空调器生产厂家转型生产家用小型中央空调的难度并不大。而且，与家用空调器市场已经处于成熟期不同的是，目前国内家用小型中央空调器的市场还处于上升期，具有非常大的市场潜力，市场前景非常广阔。基于上述
19、种种分析，可以预见，在未来的数年内，国内家用小型中央空调的市场将出现较快的增长，这就要求我们的空调企业对此加以足够的重视，切实把握机遇，加大在这方面的开发力度，树立起自己的品牌，在家用小型中央空调市场上占领优势地位。 5 家用小型中央空调发展方向51 我国家用小型中央空调发展趋势中国的国情与美国和日本都有很大的不同，因此，在发展家用小型中央空调的道路上，如若一味地照搬他们的经验是行不通的。应当结合中国自身的特点，在仔细分析中国具体国情的基础上，推进我国在家用小型中央空调领域中的研究和应用。我国是一个幅员辽阔的国家，地理、气候条件极为复杂，拥有多种多样的气候类型。这就必然要求我们的家用小型中央空
20、调具有多样性的特点。同时，我国经济发展水平地区差异性大，在不同的地区人们对家用空调的需求不一样。即使在同一地区，由于人们的收入水平不一样，住宅形式也千差万别，而且生活习惯也不尽相同，因此对家用空调的需求也是多层次的。如何根据不同的气候特征选择合适的空调形式，如何针对不同层次的用户设计不同型式的家用空调，这是我们在发展家用小型中央空调时应当考虑的问题。从能源的角度来看，我国虽然能源总量很大，但由于人口众多，人均能源拥有量不高，能源供应相对较为紧张。而住宅空调在当前的能源消耗结构中所占的比重是非常大的。这就要求我国的家用小型中央空调的发展必需注重节能性，一方面要注重提高机组本身的能效比，另外一方面
21、应当注意能源的综合利用。这样也就对变流量技术、蓄能技术、能源综合利用技术等提出了更高的要求。另外，从能源结构的调整来看，近几年来，随着众多新建电厂陆续投入使用，我国部分地区出现了电力过剩的现象。据推断，目前全国电力富余容量约为 10%，而且仍有 7500 万千瓦的在建规模，约占目前全国装机总容量的 30%4。因此，未来使用电力驱动的空调产品的比重将会上升。在研究和开发家用小型中央空调时也应当注意这一变化，大力发展电力驱动的家用小型中央空调系统。从环境的角度来看，目前我国环境污染的问题较为突出，许多城市出现了诸如“热岛“ 效应、空气污染等现象。考虑上述问题，一方面是要求所开发的家用小型中央空调必
22、须具有环保的特点，把对环境的影响尽量减小到最小；另一方面是要充分考虑到环境污染对空调系统本身的性能带来的影响，针对它进行一些相应的设计。例如，在使用风冷热泵作为室外主机时，目前我国大城市中污染较为严重的空气对机组换热性能的影响就应当充分考虑。从技术研究的角度来看，由于家用小型中央空调的技术含量相对较高，而目前我国许多空调企业研发实力不足，众多的技术人员集中在高校和研究所内，因此企业应当加强与各高校和研究所的横向合作，积极地引进技术。而高校和研究所也应当说充分利用雄厚的科技实力，促进科技向生产力的转化。从营销和安装的角度来讲，家用小型中央空调与家用空调器有了很大的区别。家用空调器由于其体积小，安
23、装方便，因此生产厂家可以直接面对消费者。但家用小型中央空调由于其安装相对更为规范，需要专门的施工队伍，而且很多情况下是与土建施工同时进行的，因此生产厂家需要更多地与房地产开发商、设计单位等打交道，其销售体系有所改变。52 发展家用小型中央空调的关键技术家用小型中央空调的发展离不开技术的支持。要很好地研究和开发适合于我国国情的家用小型中央空调系统，首先应当发展一些关键技术。只有掌握了这些关键技术，家产小型中央空调才能够真正达到节能、舒适的目的。这些关键技术主要包括：热泵除霜技术；压缩机变容技术；变流量技术，包括变制冷剂流量技术，变水量技术，变风量技术；家用空调的蓄能技术等。 6 结论家用小型中央
24、空调是一种节能、舒适的家用空调系统，主要有风管式系统、冷/热水机组和 VRV系统等 3 种型式。美国、日本和中国的家用小型中央空调的技术路线各不相同，美国以负管式系统为主，日本以VRV 系统为主，而中国目前以冷/热水机组为主。各个国家春家用小型中央空调的发展技术路线的选择均与各自国情相适应。分析我国的具体国情特点可以看出，家用小型中央空调在我国的市场需求很大，市场前景广阔。在考虑我国的家用小型中央空调的发展方向时，不能照搬国外的经验，而应当充分考虑中国自身的特点，遵循多样化、多层次的原则，开发出适合中国国际的家用小型中央空调系统。研究和开发家用小型中央空调要求我们忙掌握多项关键技术，以开发出更
25、舒适、节能的家用小型中央空调。参考文献 1 刘长城. 别墅空调方案选择J.暖通空调,1994,24(4):41 42.2 战泰文.别墅建筑的几种空调设计方案J .暖通空调,1998,28(4):4748.3 周平义.刘彦君.家用中央空调的发展及制约因素.全国暖通空调制冷 2000 年学术年会资料集,2000:4787781.4 周平义.我国中央空调行业未来 510 年的发展趋势.制冷与空调,2001,1(2)79.5 石文星.变制冷剂流量空调系统特性及其控制策略研究(D).北京 :清华大学.2000.6 ASHRAE,Inc. ASHRAE Handbook: HVAC Applications. SI Edition, 1995:1.11.7.7 空气调和.卫生工学会编.空气调和.卫生工学便览:II 卷-空气调和篇.改定第九版 L5625748 张国强,龚光彩,Fariborz Haghighat,能源、环境与空调制冷(J).制冷学报,2000,(1):16.9 龙惟定. 面对 WTO 的中国暖通空调业(J).暖通空调,2000,30(6):3438.
