戶式中央空調系統的概念自1999年推向社會以來，獲得了迅猛的發展，生產廠家也如雨后春筍般在全國崛起，戶式中央空調產業已初具規模。目前市場上流行的戶式中央空調主要有三種形式：水管式戶式中央空調、風管式戶式中央空調和冷劑式戶式中央空調。其中水管式戶式中央空調以其舒適、使用范圍廣、使用方便等特點，占有相當大的份額。但是，由于設計、施工等方面的原因，造成該系統的主機啟停頻繁和主機在冬季除霜時，系統水溫較低等現象。主機啟停頻繁，會縮短壓縮機的壽命，同時對電網沖擊也較大，這對用戶而言無疑將增加運行費用;系統水溫較低，則會使系統水的熱品質下降，末端設備將吹冷風，從而使室內溫度達不到舒適要求。因此，研究以上兩種現象，并提出解決方案，對水管式戶式中央空調的推廣和運行是很有必要的。
概念介紹：
2.1 熱容：
通常而言，物體升高1℃或降低1℃所吸收或放出的熱量，我們稱之為此物體的熱容。相應的，以水管式戶式中央空調系統的水為研究對象，將其升高1℃或降低1℃所吸收或放出的熱量，稱之為水管式戶式中央空調系統熱容，簡稱系統熱容。根據熱容特性可以知道：吸收或放出的熱量越大，說明系統的熱容越大，系統的熱穩定性也越高;反之，吸收或放出的熱量越小，說明系統的熱容越小，系統的熱穩定性也越低。
2.2系統熱穩定性：
指單位時間內，在熱干擾作用下，水系統本身的溫度波動的大小。單位時間內，在單位熱量干擾作用下，水系統溫度波動越小，說明水系統熱穩定性越好;反之，說明水系統熱穩定性越差。
2.3 系統水容量：
我們把戶式中央空調系統中所儲水的總和稱之為系統水容量。
2.4 三者之間的關系
系統水容量越大，系統熱容就越大，系統越穩定;則該系統越穩定，系統熱容也就越大。但系統熱容大，卻并不表明系統水容量就大。因為系統在吸收或放出熱量時，系統溫度變化的大小，取決于系統的水量和所經歷的過程。也就是說，系統水溫的變化，不僅與系統的水量有關，還與其所經歷的過程有關。前文所提及到的兩種現象，可以通過改變系統的水量或所經歷的過程來改變系統水溫的變化，如增加系統水容量;改變主機的啟停參數(夏季制冷時，將回水溫度12℃設定為14℃停機;冬季制熱時，將回水溫度40℃設定為38℃開機);冬季制熱時，增設輔助熱源(電加熱鍋爐、電加熱器、燃氣爐等)。
三 具體計算
從以上分析可以看出，如果想提高系統熱慣性、增加系統的熱容，可以通過以下途徑：增加系統水容量、增設輔助熱源、改變系統運行參數等。而改變系統運行參數，則相當于改變了主機本身的運行特性，因此并不可取。本文將就另外兩種途徑以定性、定量的方式分析系統水溫變化時，需增加的水容量和輔助熱量。
3.1 計算基本條件
① 夏季制冷、冬季制熱時壓縮機啟停次數≤6次/時;
② 夏季制冷時，系統水溫波動不宜過大，建議取≤5℃，即最高水溫t=12℃;
③ 冬季除霜時，系統水溫波動不宜過大，建議取≤10℃，即最低水溫t=35℃;
④ 最不利除霜時間長度為5分鐘;
⑤ 本文所有計算，均以系統水容量為參照物;
⑥ 所有單位均為國際單位。
3.2 壓縮機啟停頻繁情況
3.2.1 夏季制冷時壓縮機啟停頻繁情況夏季制冷時，系統所發生的冷、熱量情況如圖1所示，Q機—壓機向系統制冷量;Q泵—水泵向系統散熱量; Q管—水管向外界散冷量(含不開啟末端設備散冷量); Q末—末端設備向系統散熱量;Q水—水系統本身溫度降低時所散出的冷量(5℃溫降或5℃溫升)。在以上能量中，Q泵、Q管、可以近似認為0忽略不計，那么，系統中發生能量變化的僅為Q機、Q末、Q水三種能量。為計算方便，可以將整個過程分成兩種工況：壓縮機運行時的時間和壓縮機不運行時的時間;此時Q水的能量變化為Q水溫升、Q水溫降兩種情況。兩種工況時間之和應不小于1/6時，即10分鐘，也就是，每小時壓縮機啟停次數≤6次/時。
因水溫升和水溫降的溫差值相同，所以，Q水溫降 = Q水溫升 = Q水，上式可以簡化為：
Q水≥[Q末(Q機-Q末)]/6Q機
又 G系統水= Q水/(1.163ΔT)
所以 G≥[Q末(Q機-Q末)]/(6.978 Q機 ΔT) ⑵
由⑵式可知，當主機制冷量一定時，系統水容量與末端設備制冷量之和成拋物線關系;當末端設備制冷量之和一定時，系統水容量與主機制冷量成反比函數關系。
3.2.2 冬季制熱時壓縮機啟停頻繁情況
冬季制熱時，系統所發生的冷、熱量情況如圖2所示，Q機—壓機向系統制熱量;Q泵—水泵向系統散熱量;Q管—水管向外界散熱量(含不開啟末端設備散熱量);Q末—末端設備從系統取熱量;Q水—水系統本身溫度降低時所散出的冷量(5℃溫降或5℃溫升);Q輔—輔助熱源制熱量。在以上能量中，Q泵、Q管同樣可以近似認為0，那么，系統中發生能量變化的為Q機、Q末、Q水、Q輔四種能量。為計算方便，可以將整個過程分成兩種工況：壓縮機運行時的時間和壓縮機不運行時的時間;此時Q水的能量變化為Q水溫升、Q水溫降兩種情況。兩種工況時間之和應不小于1/6時，即10分鐘，也就是，每小時壓縮機啟停次數≤6次/時。計算公式如下：
1)當Q輔-Q末>0上式可以簡化為：因水溫升和水溫降的溫差值相同，所以，Q水溫降 = Q水溫升 = Q水，所以上式可以寫成：
Q水≥[(Q機+Q輔-Q末)(Q輔-Q末)]/6(Q機+2Q輔-2Q末)
又 G系統水= Q水/(1.163ΔT)
所以G≥[(Q機+Q輔-Q末)(Q輔-Q末)]/[6ΔT(Q機+2Q輔-2Q末)] ⑷
由⑷式可以發現，系統水容量與主機制熱量、末端設備制熱量之和及輔助熱量都有關系，且相對復雜。輔助熱量相對主機的制熱量、末端設備制熱量而言，小的很多，此工況未進行考慮。
(2)當Q輔-Q末<0，又水溫升和水溫降的溫差值相同時，Q水溫降 = Q水溫升 = Q水，所以⑶式可以寫成：
Q水≥[(Q機+Q輔-Q末)(Q輔-Q末)]/6/Q機
又 G系統水= Q水/(1.163ΔT)
所以G≥[(Q機+Q輔-Q末)(Q末-Q輔)]/(6Q機 ΔT) ⑸
由⑸式可知，當主機制熱量和輔助熱量一定時，系統水容量與末端設備制冷量之和成拋物線關系;當輔助熱量與末端設備制熱量之和一定時，系統水容量與主機制熱量成反函數關系;當主機制熱量與末端設備制冷量之和一定時，系統水容量與輔助熱量成反拋物線關系。
3.3 冬季主機除霜時情況
3.3.1 除霜過程
主機除霜過程是制熱的逆循環，對系統而言，是制冷過程，向系統散冷。根據實際經驗，主機最長除霜時間不宜超過5分鐘;主機除霜過程中的制冷量可以參照主機標況下的制冷量。主機除霜前供水溫度為45℃;除霜后，最大水溫降為10℃，即最低水溫為35℃。主機除霜時，系統所發生的冷、熱量情況如圖2所示，Q機—壓機向系統制冷量;Q泵—水泵向系統散熱量;Q管—水管向外界散熱量(含不開啟末端設備散熱量);Q末—末端設備從系統取熱量;Q水—水系統本身溫度降低時所散出的熱量(10℃溫降);Q輔—輔助熱源制熱量。在以上能量中，Q泵、Q管、可以近似認為0，那么，系統中發生能量變化量為Q機、Q末、Q水、Q輔四種能量。計算公式如下：
又 G系統水=Q水/(1.163ΔT)
所以G≥(Q機+Q末-Q輔)/(1.163ΔT) ⑺
由⑺式可知，當主機制冷量和輔助熱量一定時，系統水容量與末端設備制熱量之和成正比關系;當輔助熱量與末端設備制熱量之和一定時，系統水容量與主機制冷量成正函數關系;當主機制冷量與末端設備制熱量之和一定時，系統水容量與輔助熱量成反比關系。
3.3.2 除霜結果分析
由⑺式計算可以發現，在主機、輔助熱源一定的情況下，隨著風機盤管制熱量的增加，系統水容量也急劇上升，但是，在實際使用中，風機盤管輸出熱量小于或略大于主機+輔助熱源的熱量。另外，住宅在使用時，白天風機盤管開啟率很低，在晚上，風機盤管開啟率一般只有10%—50%，對于別墅或大面積住宅時，只有10%—40%。根據實際經驗，建議主機制冷量小于23kW時，風機盤管的最大開啟量為主機滿負荷的40%;主機制冷量大于23kW時，風機盤管的最大開啟量為主機滿負荷的30%(特殊工程另計)。
3.4 計算結果統計
根據以上公式進行計算，可以得到系統的水容量
四 總結
4.1 系統水容量過小或過大都不好，系統水容量過小，會造成系統熱容、系統熱穩定性降低;系統水容量過大，會增加系統的惰性，延長壓機運轉時間和造成系統能量的浪費。
4.2 改變系統水容量是改變系統熱穩定性的最直接、最根本的方法，增加輔助熱源或改變系統運行參數，僅是輔助形式。
4.3 輔助熱源可以設置在主機的入口，也可以設置在主機的出口，應結合實際情況進行選擇、確定。
4.4 加大系統水容量，既可以通過加大系統水管管徑，也可以通過增設系統閉式水箱。
4.5 輔助熱源與系統水容量之間沒有直接的關系，增設輔助熱源，使系統的水容量變化很小。輔助熱源在系統運行時可以改變系統的熱容和熱穩定性。
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