鄭婉君，趙 亮

（1.廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 機器人學(xué)院，廣東 珠海 519090；2.珠海格力電器股份有限公司，廣東 珠海 519070）

1 變頻變?nèi)菁夹g(shù)

變頻變?nèi)菁夹g(shù)是近年來應(yīng)用在多聯(lián)式中央空調(diào)上的一種新技術(shù)，采用該技術(shù)的壓縮機，有兩個氣缸，在低負荷情況下單缸運行，在高負荷情況下雙缸運行，該技術(shù)能有效降低中央空調(diào)能耗[1]。《中國制冷空調(diào)實際運行狀況調(diào)研報告》顯示，家用多聯(lián)機60%的運行時間都是單開一臺室內(nèi)機，有近60%的時間在30%以下的低負荷運行，特別是在負荷率低于20%時，運行時間占比超過40%，低負荷下壓縮機低頻運行，由于電機效率和容積效率的下降，使壓縮機總效率下降。壓縮機的最低頻有可能相對輸出過高，所以整機總能效也會相應(yīng)地下降。在整機負荷率低于25%時，家用多聯(lián)機能效隨負荷率減小而急劇下降。同時，壓縮機在低負荷運行的情況下，容易達到室內(nèi)設(shè)定的溫度點停機，這就導(dǎo)致壓縮機在運行過程中出現(xiàn)頻繁的開停，這樣室內(nèi)溫度就會出現(xiàn)波動，影響用戶的舒適性，整機能耗隨著不斷開停機而增加。

變頻變?nèi)菁夹g(shù)是為解決多聯(lián)式中央空調(diào)的運行效率不高的問題而研發(fā)的技術(shù)。搭載變頻變?nèi)輭嚎s機的多聯(lián)機，運用單雙缸切換的運行模式，使壓縮機能夠滿足不同工況下的運行要求，減小最小制冷量，提升低負荷能效。該系統(tǒng)具有兩種運行模式，在室外溫度較高或較多室內(nèi)機運行的情況下，采用雙缸運行模式，兩個氣缸同時運行，滿足中、高負荷需求。在室外溫度較低或是只有一臺室內(nèi)機運行的情況下，采用單缸運行模式，僅一個氣缸運行，滿足低負荷需求，在滿足用戶正常制冷制熱需求的同時，最大限度地降低了能源消耗，避免了大馬拉小車的現(xiàn)象，解決家用多聯(lián)機產(chǎn)品最小輸出過大、低負荷能效低這兩大突出問題。在低負荷運行狀態(tài)下，壓縮機單缸模式運行，運行噪聲更低，同時避免了空調(diào)頻繁開停機造成的溫度波動，舒適性更高。

2 蓄熱化霜技術(shù)

冬季在寒冷地區(qū)，尤其是在低溫高濕地區(qū)，空調(diào)制熱運行時室外機經(jīng)常會結(jié)霜，結(jié)霜后為了保證機組的正常運行，通常過一段時間就會進行一次化霜運行?；^程中，因為是反向制冷化霜，室內(nèi)蒸發(fā)器變?yōu)榈蜏貜氖覂?nèi)吸熱，為了避免吹冷風，室內(nèi)的風機一般會停止運行，這樣就造成了室內(nèi)溫度的波動。通過大數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)化霜過程室內(nèi)溫度降低2～7 ℃，平均下降4.5 ℃，化霜過程溫度波動大，用戶舒適性差。結(jié)霜和化霜過程嚴重影響制熱效果和舒適性，該過程能耗高，該問題屬于行業(yè)難題。

目前，部分多聯(lián)式中央空調(diào)搭載了蓄熱化霜技術(shù)，室內(nèi)機蓄熱化霜技術(shù)是持續(xù)制熱技術(shù)的一種形式，系統(tǒng)通過在室內(nèi)增加一個蓄熱模塊，來達到化霜不降室溫的目的。冬季在制熱模式下，在室內(nèi)機正常制熱的過程中，壓縮機會旁通一部分高溫高壓的冷媒進入到蓄熱模塊，加熱模塊中的蓄熱材料，這部分熱能就通過蓄熱材料儲存起來。等到需要化霜時，低溫低壓的冷媒不從室內(nèi)環(huán)境中吸取熱量，而是吸取蓄熱模塊中儲存的熱能，這樣就避免了室內(nèi)溫度的下降，就可以很好地解決化霜過程中的舒適性問題。搭載蓄熱模塊的多聯(lián)式中央空調(diào)機組，化霜時間更短，室內(nèi)溫度波動更小，更受消費者的歡迎。

蓄熱模塊一般作為一個選配件供用戶選擇使用。蓄熱模塊和風管式內(nèi)機一樣，安裝在室內(nèi)天花內(nèi)，有氣管和液管兩個連接管，連接方式和普通的內(nèi)機一樣，只不過沒有制冷或制熱的作用，只是用來協(xié)助室外機除霜。蓄熱模塊主要由三部分組成，分別是換熱器、蓄熱材料及節(jié)流元件。換熱器一般為普通的銅管翅片式換熱器，結(jié)構(gòu)與普通室內(nèi)機換熱器大致相同。蓄熱材料一般選用相變材料，因為相變潛熱高，儲能密度大。

蓄熱材料有以下要求：合適的相變溫度，相變過程可逆性好；導(dǎo)熱系數(shù)高；物理、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；材料無毒、無腐蝕、無污染；材料來源廣、成本低。蓄熱材料根據(jù)熔點，可分為低溫相變材料（100 ℃以下）、中溫相變材料（100～250 ℃）、高溫相變材料（250 ℃以上）。蓄熱模塊中使用的為低溫相變材料分類，低溫相變材料又分為無機相變材料、有機相變材料、復(fù)合相變材料。無機相變材料蓄熱密度大，相變點固定，導(dǎo)熱性好，材料成本低，物理穩(wěn)定性差，使用過程易出現(xiàn)過冷、相分離，部分具有腐蝕性。有機相變材料蓄熱密度大，相變體積變化小，無腐蝕，無相分離，綠色環(huán)?？稍偕牧铣杀镜?，導(dǎo)熱性差，部分材料易揮發(fā)、氧化。復(fù)合材料由儲熱材料與支撐材料組成，儲熱材料為無機或有機材料，支撐材料有膨脹石墨、陶瓷、膨潤土、微膠囊等，儲熱密度大，導(dǎo)熱性好，根據(jù)支撐材料的不同，具有耐高溫、耐腐蝕、耐氧化等不同特性，但是相變潛熱相對較低，工藝復(fù)雜，技術(shù)成熟度低，尚難以大批量工業(yè)化應(yīng)用，材料成本高。節(jié)流元件用來控制冷媒流量。冷媒流量分配策略優(yōu)劣直接決定了制熱效果、蓄熱過程和化霜的效果。

3 空調(diào)的多功能化設(shè)計

隨著人們生活水平的提高，人們對于空調(diào)功能的需求不局限于制冷和制熱?？照{(diào)在制冷或制熱的同時，室外機排放的冷量或熱量未得到充分利用，導(dǎo)致了能源的浪費。由此誕生了多功能空調(diào)系統(tǒng)[2-3]。多功能一體空調(diào)除了可以滿足基本的制冷和制熱以外，還可以實現(xiàn)熱水、干衣、除濕、地暖等功能，實現(xiàn)了一機多用，有效降低了人們的購機成本，提高了整體的舒適性，節(jié)省了生活空間，有效地利用能源。

該技術(shù)的原理為中央空調(diào)室外機通過連接不同的模塊實現(xiàn)不同功能。熱水已是人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚沫h(huán)節(jié)，傳統(tǒng)燃氣熱水器的安全性得不到保證，排放物又會污染環(huán)境，電熱水器能耗高，同樣也存在電氣安全性問題。采用熱泵系統(tǒng)作為熱水器，不僅能耗低，而且安全可靠，對環(huán)境無污染。夏季在制冷的同時可以進行制熱水的過程，普通的空調(diào)一般都會將廢熱排放到大氣中，但是多功能中央空調(diào)通過一個熱水發(fā)生器，可以將高溫高壓的冷媒用于制熱水，滿足人們的熱水需求，有效利用了能源。

室內(nèi)機的除濕功能主要通過特殊的多管制內(nèi)機來實現(xiàn)，該種內(nèi)機一般有兩片換熱器，除了正常的制冷制熱功能外，還有除濕功能。和除濕機類似，兩片換熱器可以同時制冷和制熱。濕空氣先經(jīng)過低溫換熱器，空氣中的水分被冷凝排出，然后經(jīng)過高溫換熱器，實現(xiàn)再熱。兩片換熱器的制冷和制熱通過室外機多個四通閥的切換實現(xiàn)。該種功能可有效解決南方地區(qū)春夏季的潮濕問題。

4 新風技術(shù)

相比于空氣凈化器，新風系統(tǒng)具有更廣泛的適用性，因為新風系統(tǒng)不僅能解決室內(nèi)污染問題，同時解決的還有室內(nèi)的通風問題，讓房間處在一個恒氧的健康環(huán)境之中[4]。

《中國環(huán)境電器消費調(diào)查與發(fā)展前景分析報告》顯示，新風系統(tǒng)在歐美家庭普及率已經(jīng)高達96.56%，但在中國家庭還未廣泛應(yīng)用，中國北京、上海、廣州、深圳等一些大城市普及率還不到15%，一些省會、二三線城市普及率還不到10%，而農(nóng)村幾乎還是一片空白，2019 年一系列如長租公寓、校園室內(nèi)空氣質(zhì)量安全事件被曝光，尤其是此次新型冠狀病毒的肆虐，相信更多人對新風系統(tǒng)的認知和需求會整體提升。

目前市場上出現(xiàn)的新風空調(diào)一般搭載了兩種技術(shù)，第一種為雙向流換氣技術(shù)，解決了在密閉的室內(nèi)，污濁的空氣無法排出的問題。搭載該技術(shù)的新風機有進風和出風兩個通道，能實現(xiàn)封閉空間的外循環(huán)新風凈化。該技術(shù)區(qū)別于傳統(tǒng)單向流換氣方式，通過雙向?qū)α?，將室?nèi)高濃度的二氧化碳和甲醛等污染物排出；引入室外經(jīng)過高效凈化的新風，滿足室內(nèi)新風需求，提高了室內(nèi)空氣質(zhì)量，降低了室內(nèi)二氧化碳含量。第二種為全熱交換技術(shù)，采用該技術(shù)的新風空調(diào)，內(nèi)部搭載有全熱交換芯體，用于新風和室內(nèi)空氣的熱濕交換。全熱交換芯體由透熱透濕的特殊材料制成，夏季時，當室外新風和室內(nèi)回風同時經(jīng)過交換芯體時，室外新風中的熱量和水分子透過芯體材料傳遞到室內(nèi)回風，被排出室外，而經(jīng)過凈化，降低了溫度、濕度后的新鮮空氣則被送入室內(nèi)。冬季時，當室外新風和室內(nèi)回風同時經(jīng)過交換芯體時，室內(nèi)回風中的熱量透過芯體材料傳遞到室外新風，被排出室外，而經(jīng)過凈化，升高了溫度后的新鮮空氣則被送入室內(nèi)。在室內(nèi)外空氣循環(huán)過程中，室內(nèi)和室外空氣的熱量通過全熱交換器進行無融合熱接觸，使新風接近室內(nèi)溫度，保持室溫穩(wěn)定，避免室內(nèi)外空氣溫差導(dǎo)致的室內(nèi)溫度波動。通過雙向流換氣和全熱交換技術(shù)，新風空調(diào)實現(xiàn)了熱量回收，回收排風的熱量用于預(yù)熱（冷）新風，使新風溫度接近室內(nèi)溫度，提高新風舒適度，同時也降低了室內(nèi)控溫能耗。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文對中央空調(diào)節(jié)能及舒適性的新技術(shù)以及應(yīng)用進行了簡要的闡述和分析，指明了當今中央空調(diào)的發(fā)展趨勢。