中央空调

中央空调，简单来说，就是一套用来调节空气温度的系统。它的内部构造挺复杂，包括了冷冻水泵、闸阀、压力表和膨胀水箱这些部件。它的工作原理，就是靠室外主机先把冷水或热水造出来，然后通过管路系统送到每个房间的末端装置（比如风机盘管），在室内进行热交换，这样就能调节房间的温度了。如今，无论是在大型商场、写字楼，还是普通住宅和工厂里，中央空调的应用都非常普遍。

说到中央空调的起源，得从1902年7月17日说起。那天，威利斯·哈维兰·开利（Willis Haviland Carrier）为纽约一家印刷厂设计了世界上第一套科学空调系统，这被视为空调业的开端。到了1922年，开利博士又发明了里程碑式的离心式空调机，它的高效率使得为大空间调节空气成为可能。有趣的是，在这之前，空调主要是给机器降温的，从这以后，人类才开始享受空调的服务。但普通空调对付不了商场、医院、酒店这种大面积的制冷需求，正因如此，中央空调才应运而生。

世界上最早的中央空调出现在1923年，安装在洛杉矶的葛罗曼大都会剧院。紧接着的1924年，中国也迎来了第一台商用中央空调，地点在上海延安西路164号的嘉道理大理石大厦，也就是现在的中国福利会少年宫，用的是美国约克公司的产品。到了1936年，南京新都大剧院也装上了约克公司的制冷机组，这成为中国影剧院里第一台使用氟利昂制冷剂的中央空调系统。

技术革新的脚步没停。1952年，美国开利公司率先研制出家用中央空调。1962年，美国麦克维尔公司为中央空调研制出正压冷水机组，这为后来的环保政策奠定了基础。1975年，麦克维尔又推出了超110冷吨的活塞式冷水机组。视线转向日本，20世纪60年代末，为了节能环保，日本全国上下大力推动燃气空调，只用了大约10年，燃气空调就占了日本中央空调市场85%的份额。1982年是关键一年，日本大金公司造出了全球第一台多联机空调系统（VRV系统），开启了楼宇空调的新时代；同年，开利公司也推出了使用钛传热管的商用离心机，彻底解决了管道腐蚀的难题。1985年，开利公司发明的电子膨胀阀，让中央空调的调节变得更精确，减少了能源浪费。

到了20世纪末，中国的空调企业开始在家用市场发力。格力、美的、海尔、志高等品牌迅速成长，逐渐在家用空调领域站稳脚跟，成为了市场的主导力量。目光转向中央空调市场，2014年的数据显示，中国市场上有15家企业的出货额都超过了10亿，它们合计占据了市场84.6%的份额。同年，出货额5亿以上的品牌也增加了2个，总出货额突破700亿大关，同比增长9.0%。而在技术前沿，2016到2021年间，麦克维尔公司又推出了一系列新技术产品，如四管制冷热一体机、能源站专用离心机、A+变频户式水机、磁悬浮机组以及高温热泵热水机MHAS等。

一套中央空调系统，大致可以分成两个部分：冷热源和空气调节系统。冷热源好理解，制冷设备提供冷量（冷源），制热设备（像锅炉或热泵）提供热量。而空气调节系统则由处理设备、输送设备、管道和分配装置构成。这其中，空调处理设备是核心中的核心，它负责搞定空气的温度、湿度和洁净度。虽然中央空调种类很多，但万变不离其宗，原理都差不多：室外主机集中产生冷/热水，通过介质和管路系统输送到每个房间的末端，在室内进行热交换来调控温度。简单概括就是“集中制冷/热，分散处理”。

传输介质不同，中央空调的结构和原理也会有差异。这里，我们就拿以风为传输介质的中央空调来举例说明。

冷冻水泵一般装在风冷机组的末端。它的任务就是把机组出来的冷冻水加压，推进管路里去。这些冷冻水在室内末端吸热、升温后，再被水泵抽回冷水机组去放热，这样就完成了一个循环。为了匹配循环水量，通常会用多台水泵并联，或者一台机组配一台水泵。它和冷却水泵长得差不多，大都是空调制冷行业专用的那种单级离心泵。

风冷机组，顾名思义，就是用“风”（空气）作为冷源或热源，用水作为供冷或供热的介质。中央空调工作时，风冷机组就负责把冷冻水管里的水变冷（或变热）。然后，这些处理过的水被送到室内的风机盘管等末端设备里，与室内空气进行热交换，最终调节室内的温度。

风机盘管就是我们装在室内的那个末端设备。它里面有风扇，强制让室内空气和盘管里的冷水（或热水）进行热交换，然后把调节好温度的空气吹出来。它有两管制和四管制两种结构，是非常常见的一种末端，夏天走冷水，冬天走热水。

闸阀组件是一堆阀门的统称，包括Y形过滤器、水流开关、止回阀、旁通调节阀和排水阀等等。Y型过滤器是用来过滤水里杂质的；止回阀是保证水只能朝一个方向流，不能倒流；而旁通调节阀，顾名思义，就是通过改变旁通的流量，来调节整个系统里的水量。

按用途来分，中央空调主要就两大类：商用的和家用的。

商用中央空调的特点是“个头大”、结构复杂，但它也相对节能、便于统一管理。常见的有风冷风循环、风冷水循环和水冷式这几种。它主要用在企业、酒店、饭店这类公共场所。模式通常是一台或几台主机，通过风管或水管连着一堆末端出风口，把冷气或暖气送到各个区域。

家用中央空调，也叫户式中央空调，可以看作是商用的小型化版本，专门用在家里。它也是一台主机通过管路连着好几个室内的末端设备，给不同房间送冷暖风。现在家里装得最多的就是“多联机”系统，它的最大特点就是一台室外机能拖带好几台室内机，这样一来，不仅安装成本降低了，控制和维护也都方便多了。

如果按照应用类型来划分，中央空调又可以分为工艺性和舒适性两种。

所谓工艺性空调，是指定制冷暖的。它主要服务于工业生产和科研，目的是创造一个符合特定工艺要求的环境，比如恒温恒湿，以保证设备运转或物品储存，同时也会尽量照顾一下在里面工作人员的卫生需求。像车间、仓库、机房、交换机房里的空调，基本都属于这一类。

舒适性空调就好理解了，它就是为了“人”服务的，目标是满足人们生活和工作的需求。它主要考虑的是创造一个让人体感到舒服、卫生的室内气候。我们家里、写字楼、商场等民用和公共建筑里装的，绝大多数都是舒适性空调。

根据空气处理设备放的位置不同，中央空调系统又可以分为集中式和半集中式两种。

集中式中央空调系统，就是把所有的空气处理设备（风机、冷却器、加湿器等）全都塞在一个集中的空调机房里。空气处理需要的冷量和热量，也由集中的冷冻站、锅炉房来统一供给。

半集中式中央空调系统，就是“集中”和“分散”相结合。它既有集中的空调机房来处理新风，也有集中的冷热源，但同时，在每个房间里还装了分散的“二次设备”（也就是末端装置），这些末端装置会承担一部分空调负荷，对要送进房间的空气再做一步补充处理。比如，很多办公楼和酒店用的系统，新风是机房集中处理的，然后再和室内风机盘管处理过的循环风混在一起送入房间，这就是典型的半集中式。

如果按用什么介质来承担室内的热湿负荷来分，中央空调可以分为全空气系统、全水系统，以及空气—水系统这三种。

全空气系统，顾名思义，就是房间的制冷、制热、加湿、除湿全靠“空气”来搞定。但空气的比热容小，“搬运”能量的效率不高，所以得用很大的风量才行。这就导致风道要做得很大，或者风速要很高。因此，对噪音控制严格或者层高比较紧张的地方，用这种系统得谨慎。

全水系统，就是全靠“水”作为冷热介质来承担室内的热湿负荷。水的好处是比热容大，效率高，一点点水就能“搬”很多能量，所以管子可以做得很细，不占空间。但它的缺点也很明显：它只管冷热，管不了通风换气。所以，这种系统一般不单独使用。

空气—水系统就是上面两种的“混合版”，它取了前两者的优点。具体来说，就是让“水”来承担大部分的冷热负荷（因为水效率高），同时再单独用一套“空气”系统（新风系统）来满足通风换气和卫生的要求。我们常见的诱导空调系统，或者带新风的风机盘管系统，都属于这一类。目前，这也是大型建筑里最常用的一种中央空调系统。

根据系统里的空气是从哪儿来的，中央空调又可以分成封闭式、直流式和混合式三种。

封闭式系统，就是只用房间里自己的空气“内循环”，完全不从室外抽新鲜空气。这样做的好处是省电（冷热不流失），但坏处是空气质量差，很“闷”。所以它只适合基本没人的地方，比如很少有人进出的仓库。

直流式系统正相反，它用的空气“全”是室外来的。新鲜空气处理后送进屋，屋里的浊气“全”排出去，不循环。这种系统卫生条件最好，但也是最耗能的。它适用于那些绝对不允许回风的地方，比如放射性实验室，或者对卫生要求极高的医院病房。

混合式系统就是上面两者的折中，它既抽一部分室外新风，也“掺”一部分室内回风。这种方式既保证了卫生要求，又比较省钱，所以是目前应用最广泛的一种。

和分体空调相比，中央空调的优点很突出。首先，它能实现全年性的空气调节，冬暖夏凉还能通风换气，管理起来也灵活。当制冷量需求大时，它的运行费反而比分体机更低，而且能统一控制。其次，中央空调的故障率相对较低，因为主机和风道系统都比较皮实，制冷设备集中在机房，坏了也好修；不像分体机，压缩机到处挂在外墙，维修很麻烦。最后，中央空调更“长寿”，公用分体机可能3-5年就得换，中央空调设备用上8到15年没问题。而且，它的运行噪音也更小。

当然，缺点也有。和立式、壁挂机比，中央空调的安装要麻烦得多，得铺设各种隐藏的管道，还要用到不少辅材，所以“第一笔投入”（初投资）会高出不少。而且，中央空调的管道系统装起来和后期清洁，都比较复杂。

中央空调的普及也带来了一些环境问题。比如早期的CFC制冷剂会破坏臭氧层，大量的化石能源消耗导致资源枯竭，还有污染问题。夏天空调外机排出的热量，更是加剧了城市的“热岛效应”。因此，为了可持续发展，“绿色建筑”和“绿色空调”成了必然方向。“绿色建筑”的核心是，在提供健康舒适环境的同时，不损害大环境，并高效利用可再生资源。而符合这种理念的空调，就是“绿色空调”。这也是中央空调未来发展的必由之路。在“世界绿色建筑委员会”的推动下，中国北京、深圳、哈尔滨等地也已在积极践行“绿色建筑”理念。

中央空调是众所周知的“耗电大户”，造成的能源消耗非常可观。因此，“节能减排”成了全社会的共识。为了节约能源、保护环境，许多国家开始尝试将新能源与空调系统结合，比如用新能源来发电，以减少对化石能源的依赖。为了真正把节能减排落到实处，研究人员正努力将新能源与智能化空调技术融合起来，这样既能保证系统稳定运行，也能提高新能源的利用率。举个例子，利用太阳能驱动空调系统，再配合智能技术，分析当地天气规律，有针对性地去调节太阳能的储存和使用。通过这种方式合理利用新能源，就能大量节约电能，为城市的节能减排工作出一份力。

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目前中央空调系统的感知和调控技术还有提升空间。因此，在设计中央空调时，融入更先进的自动控制技术是一个大趋势。这能让系统更稳定，也能让空调根据实时的温度、湿度等情况“自主”调节，大大提升使用价值。更重要的是，自动控制能帮我们更合理地配置资源，减少人工操作，减轻工作人员的负担，同时保证系统数据的准确性，让中央空调运行得更安全。所以，自动化和智能化是中央空调设计的新方向。

珠海格力电器股份有限公司（1991年成立，1996年上市）现已发展成一个多元化、科技型的全球工业集团，产业横跨家用消费品和工业装备。其产品远销190多个国家和地区，在全球拥有77个生产基地和16个研究院。格力开发的产品线极其丰富，涵盖家用空调、家庭中央空调和商用中央空调，共20大类、100多个系列、3000多种规格，在空调品类的齐全度上，位居中国空调行业首位。

约克公司1874年在美国约克镇成立。到1986年，它已成为全球最大的独立空调及冷冻公司。约克被公认为是世界制冷技术应用的“领路人”，产品覆盖家用中央空调、商用中央空调和工业冷冻设备三大块，客户遍布全球。值得一提的是，1992年巴塞罗那和1996年亚特兰大奥运会的主场馆，用的都是约克的产品。

麦克维尔的历史可以追溯到1872年，它最早是制造蒸汽机的，推动了工业革命。经过长期的技术革新，公司专注于科技创新，在中央空调领域不断推出先进技术和产品，比如四管制冷热一体机、风冷磁悬浮冷水机组、变频风冷螺杆热泵，以及复叠式高温热泵热水机MHAS等。

长时间待在中央空调环境里，也可能对健康有影响。冷气容易刺激呼吸道，空调系统里如果清洁不当，滋生的病菌也可能侵入人体。轻一点的，会鼻塞、流涕、咳嗽，就像感冒一样；严重的，甚至会引起肺炎。不少调查都指向了这一点。例如，2012年深圳一项对4个工厂的调查发现，在集中空调车间工作的人，确实比在自然通风车间的人，更容易出现鼻塞、胸闷、咳嗽、咽喉痛等呼吸道症状。

如果中央空调使用和管理不当，很容易造成室内空气质量变差，这个问题已经引起了全球关注。空调环境里的空气质量一旦恶化，会严重影响健康，导致各种疾病增加，也就是我们常说的“病态建筑综合症”。现在的建筑为了节能和舒适，密闭性越来越好，这导致室内外的空气交换量变小，室内环境和室外的差异更大了。大量研究都表明，很多时候，室内的空气污染程度甚至高于室外。鉴于室内空气污染的普遍性和危害性，有专家甚至认为，继“煤烟型”和“汽车尾气型”污染之后，人类可能已经进入了以“室内空气污染”为标志的“第三污染时期”。

随着经济发展和生活水平的提高，中央空调的应用领域极其广泛，从国防军工、航空航天到机械电子、化工冶金，再到电力交通、环保轻工，几乎无处不在。空调系统已经成了我们日常生活和生产中不可或缺的一部分。可以说，中央空调是和工农业生产、国民经济、人民生活都息息相关的重要机械装备，是现代经济活动中必需的生产资料和生活资料。制冷空调行业也因此成为了中国装备工业里的一支重要力量。