论空调系统的未来发展方向

论空调系统的未来发展方向

一、现代空调系统的发展历程及背景

空调已有百年历史,说起空调我们不应该忘记它的发明者,被称为“空调之父”的威利斯·哈维兰·卡里尔 , 是他给我们带来了四季如春的气候。威利斯·哈维兰·卡里尔 , 美国人 ,1876 年 11 月生于纽约州 ,24 岁在美国康奈尔大学毕业后 , 供职于制造供暖系统的布法罗锻冶公司，当机械工程师。 1901 年夏季，纽约地区空气湿热，纽约市布鲁克林区的萨克特·威廉斯印刷出版公司由于湿热空气生产大受影响，油墨老是不干，纸张因温热伸缩不定，印出来的东西模模糊糊；为此 , 印刷出版公司找到了布法罗锻冶公司，寻求一种能够调节空气温度、湿度的设备。布法罗锻冶公司将此任务交给了富有研究精神的年轻工程师卡里尔。卡里尔想：充满蒸汽的管道可以使周围的空气变暖，那么将蒸汽换成冷水，使空气吹过水冷盘管，周围不就凉爽了；而潮湿空气中的水份冷凝成水珠，让水珠滴落，最后剩下的就是更冷、更干燥的空气了。基于这一设想，卡里尔通过实践，在 1902 年7月17日给萨克特·威廉斯印刷出版公司安装好了这台自己设计的设备，取得了较好的效果 ，世界上第一台空气调节系统 ( 简称空调 ) 由此产生。 在空调历史中，美国已经发展和改进了有风管的中央单元式系统，并得到了正在现场安装和修理有风管的单元式空调系统的空调设备分销商和经

销商的强力支持。WRAC是最简单和最便宜的系统，能够很容易的在零售商店中购得，并在持续高温来的时候自己安装。同时，无风管的SRAC和SPAC自70年代起在有别于美国市场的动力下在日本得到发展和改进。之后，设备设计和制造技术在90年代被转让到中国，这是通过与当地公司(包括主要元件如压缩机、热交换器、电动机、精细阀和电子控制器的本地制造商)组成的合资公司进行的。在90年代中国也从其它先进国家吸收了较大型空调设备的先进高新技术，并与多数是美国的大公司组成合资企业。现今中国已是一个顶级国家，她的当地主要工厂和合资企业制造了大量SRAC和SPAC以满足增长的国内市场和出口需要。日本过去几年在把SRAC和SPAC机组出口到中国、欧洲和中东以建立新的市场。但是中国现今已是最大的空调出口国，在2001年出口的WRAC，SRAC和SPAC机组总数达500万台，2002年预计有750或800万台机组出口，而日本正在失去出口的地位。 2008年1-10月，中国空调工业企业实现累计工业总产值143,283,146千元；实现累计产品销售收入151,410,493千元；实现累计利润总额5,165,862千元。

二、现代空调系统与建筑物功能“智能化”的相互关系

智能化建筑是为了适应现在信息社会对建筑物功能，环境和高效率管理的要求，特别对建筑物因具有信息通信，办公自动化和建筑设备自动控制和管理的一系列的功能要求而在传统的基础上发展而来的。伴随着我国经济的飞速，蓬勃发展，不但提高了我们的国家的经济实力和国际地位，而且提高了我国民的物质生活水平，同时许多人民群众开始对生活品质有不断新的追求和新的理解，不在单一的追求的比较不太可能的目标。于是更多的人对建筑物的功能作用有更多的追求，利用科学合理的施工技术来对人们心目中对理想建筑的构造，并同时与之配套先进的实施服务，在这其中对建筑物的“智能化”有更多的理解和看法。建筑的功能化是一个比较大体的方面而“智能化”是其中对未来空调的发展起着尤其重要的影响作用。空调是空气调节的简称，是按照人们的生活，工作和生产工艺的要求，对空气的温度，湿度，洁净度，空气速度及噪声气味等进行控制并提供足够的新鲜空气的工程技术，建筑设置空调的目的是控制环境的温度，湿度来满足舒适的要求；控制房间的空气的流速及洁净度来满足特殊工艺的空气质量的要求空气调节（简称空调），就是把经过一定处理后的空气，以一定的方式送入室内，使室内空气的温度、相对湿度、清洁度和流动速度等控制在适当的范围内以满足生活舒适和生产工艺需要的一种专门技术。中央空调系统是由一台主机（或一套制冷系统或供风系统）通过风道送风或冷热水源带动多个未端的方式来达到室内空气调节的目

的的空调系统。。2空调系统分类

空调根据不同的分类标准,可以分为如下几类:

按输送工作介质分类

全空气式空调系统

空调房间内的热湿负荷全部由经过处理的空气负担的空调系统，称为全空气空调系统，又叫做风管式空调系统。全空气空调系统以空气为输送介质，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/热处理后，再送人室内消除其空调冷／热负荷。

全空气空调系统的优点是配置简单，初始投资较小，可以引入新风，能够提高空气质量和人体舒适度。但它的缺点也比较明显：安装难度大，空气输配系统所占用的建筑物空间较大，一般要求住宅要有较大的层高，还应考虑风管穿越墙体问题。而且它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。 冷/热水机组空调系统

空调房间内的热（冷）湿负荷全部由水负担的空调系统，称为冷/热水式空调系统。冷/热水式空调系统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，从而消除房间空调冷/热负荷。

冷/热水机组中央空调系统

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），从而调节送人室内的冷／热量，因此可以满足各个房间不同需求，其节能性也较好。此外，它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。

空气—水式空调系统

空调房间内的热湿负荷由水和空气共同负担的空调系统，称为空气—水式空调系统。其典型的装置是风机盘管加新风系统。空气—水式空调系统是由风机盘管或诱导器对空调房间内的空气进行热湿处理，而空调房间所需要的空气由集中式空调系统处理后，再由送风管送入各空调房间内。

空气—水式空调系统解决了冷/热水式空调系统无法通

风换气的困难，又克服了全空气系统要求风道面积比较大、占用建筑空间多的缺点。

按空气处理设备的情况分类

集中式空调系统

集中式空调系统是指在同一建筑内对空气进行净化、冷却（或加热）、加湿（或除湿）等处理，然后进行输送和分配的空调系统。

集中式空调系统的特点是空气处理设备和送、回风机等集中在空调机房内，通过送回风管道与被调节空气场所相连，对空气进行集中处理和分配；集中式中央空调系统有集中的冷源和热源，称为冷冻站和热交换站；其处理空气量大，运行安全可靠，便于维修和管理，但机房占地面积较大。 半集中式空调系统

半集中式空调系统又称为混合式空调系统，它是建立在集中式空调系统的基础上，除有集中空调系统的空气处理设备处理部分空气外，还有分散在被调节房间的空气处理设备，对其室内空气进行就地处理，或对来自集中处理设备的空气再进行补充处理，如诱导器系统、风机盘管系统等。这种空调适用于空气调节房间较多，而且个房间空气参数要求单独调节的建筑物中。

集中式空调系统和半集中式空调系统通常可以称为中央空调系统。

分散式系统

分散式系统又称为局部式或独立式空调系统。它的特点是将空气处理设备分散放置在各个房间内。人们常见的窗式空调器、分体式空调器等都属于此类。

根据冷凝器冷凝方式

根据冷凝器的冷却方式可以将主机分为风冷式和水冷式，主要区别在于水冷式的有冷却循环系统，存在冷却泵和冷却塔风机。

水冷式制冷原理图

普通型水冷式冷水机组在结构上的主要特点是冷凝器和蒸发器均为壳管换热器，它有冷却水系统的设备（冷却水泵、冷却塔、水处理装置、水过滤器和冷却水系统管路等），冷却效果比较好。

风冷式制冷原理图

风冷式的冷水机组，是以冷凝器的冷却风机取代水冷式冷水机组中的冷却水系统的设备（冷却水泵、冷却塔、水处理装置、水过滤器和冷却水系统管路等），使庞大的冷水机组变得简单且紧凑。

风冷机组可以安装于室外空地，也可安装在屋顶，无需建造机房。

5. 中央空调构成及工作原理

中央空调系统的基本组成形式可分为三大组成部分，分别是：冷热源设备（主机）、输送部分（水泵系统及管道）和空调末端设备。

中央空调制冷原理

图中分别是中央空调常用的两种制冷方式压缩式制冷和吸收式制冷的工作原理。

中央空调的制冷工作原理可以分为以下三个循环: 空调主机制冷原理

主机系统主要由制冷压缩机（吸收器—发生器）、冷凝器、蒸发器和节流部件四个基本部件组成，它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断循环流动，发生状态变化与外界进行热量交换。主机系统制冷剂在冷凝器中冷凝释放出来的热量由冷却水循环带走，在蒸发器中蒸发吸收冷冻水的热量，达到制冷的目的。主机系统的

制冷原理在前面的制冷方法里有详细的介绍。

图5.6 中央空调压缩式制冷原理图

图5.7 中央空调吸收式制冷原理图

冷却水循环系统

冷却水循环系统主要有主要由冷却水泵、冷却塔和管道系统组成。高温高压气体在冷凝器中放热与冷却循环水进行热交换，冷却水泵将带来热量的冷却水送到散热水塔上，由水塔风扇对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。

冷冻水循环系统

冷冻水循环系统主要由冷冻水泵、风机盘管和管道系统组成。低温低压的制冷剂液体在蒸发器中吸热与冷冻循环水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻水泵将冷冻水送到各风机的冷却盘管中，由风机吹送冷风达到降温的目的。 中央空调制热原理

中央空调制热，其实就是通过四通阀，将制冷剂的流向进行转换，使得原来的蒸发器变为冷凝器，原来的冷凝器变为蒸发器。其原理和制冷还是一样的。

图5.8 中央空调制热原理图

三、结论

通过以上材料的证明：表明了现代空调系统的发展新与衰于建筑智能化有着密切的联系，必须迎合现代社会的不断发展

要求且符合社会主流建筑潮流和设计时尚。随着我国的施工技术的不断完善不断进步，在未来的社会发展过程中，人们对建筑智能化的不断理想构思，不断对现代空调系统进行一番巨大的变革和巨大冲击，只有经过巨大的思想变更，才能纠正人们最初对建筑的理解和认识，让更多的人了解，建筑物真正的内涵和价值，建筑智能化是与现代空调系统的关系简单而复杂，单一而又交叉，“智能化”对我们以后人类的生活有着不可磨灭的作用和巨大的提升。建筑化对空调系统的核心要求：以人为本，二个主要的发展方向，一是对环境的可持续发展，符合国家的战略发展方针，坚持“绿色化，科学化，合理化，人性化”二是对现有的空调系统进行不断的改革和创新，不断去改变，利用“智能化”理解对其有一个新的见解和认知。智能的作用就在于跟好的使人们接受带来的方便，在伴随着我国市场经济的不断发展和遵循客观经济规律的双重作用下，空调系统在未来的发展中大放异彩。