中央空调理论基础知识

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1、贵州汇通华城楼宇科技有限公司中央空调系统原理目 录一 中央空调系统构成及原理二 中央空调节能控制技术1 中央空调系统统的构成 大中型中央空调装置可划分为三部分： 制冷站冷水机组和供、回水设备。 空调水及其管网系统以水为介质在建筑物之间或建筑物内部传递冷量或热量的系统称为空调水系统，水系统的载体是管网。 空调末端装置空调末端装置包括组合式空调机组、风机盘管机组和新风机组等。1.1 制冷站1.1.1 空调制冷设备的种类按制冷原理的不同，制冷设备可分为两大类： 压缩式制冷机压缩机都以电能为动力，所以又称为电制冷设备。工程上所用的压缩机根据其压缩原理不同，可分为容积型和速度型两种。 吸收式制冷机吸收式

2、以热能为动力，根据使用热能的不同，又分为直燃型、蒸汽型、热水型等多种。压缩式制冷机的分类：容积型制冷压缩机速度型往复式回转式单螺杆式滑片式滚动转子式双螺杆式涡旋式离心式活塞式吸收式制冷机的分类1.1.2 压缩压缩 式制冷原理及设备设备 （1）压缩冷水机组的构成压缩式冷水机组四大部件压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器。（2）压缩式冷水机组中的循环液体 制冷剂又叫做制冷工质，简称工质 。压缩式制冷机常以氨和氟利昂为制冷剂。制冷剂的作用是在制冷系统中担当汽化吸热和冷凝放热的热力循环而达到制冷的目的。制冷剂的分类常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力Pk和正常蒸发温度T0的高低，一般分为三大类： 低压高温制冷剂，

3、如11（CFCl3），T023.7，Pk3.06Kg/cm2，适用于离心式制冷压缩 机。中压中温制冷剂，如717、12、22等， T0：-60，Pk20Kg/cm2，适用于普通单级压缩 和双级压缩 的活塞式制冷压缩 机。高压低温制冷剂，如13（CF3Cl）、14（CF4）、二氧化碳、乙烷、乙烯等， Pk20Kg/cm2，T0 70，适用于复迭式制冷装置的低温部分或以下的低温装置中。 载冷剂在间接冷却的制冷系统中，被冷却物体的热量是通过中间介质传给制冷剂，这种中间介质称之为载冷剂。载冷剂的作用，是在蒸发器中将自身的热量传给液体制冷剂，使其蒸发为气体制冷剂，自身由于失热而温度降低。低温载冷剂是空调

4、的冷源。工作温度在5以上的载冷剂系统，采用水作载冷剂，称为冷水或冷媒水。水最容易获得，且价格低廉。水的热物理性质也很适合于作载冷剂。水的比热大、化学稳定性好、不燃烧、不爆炸、无毒、对金属的腐蚀较小。 载冷剂除水以外，常用的还有盐水、二氯甲烷、三氯乙烯、乙二醇和丙酮等。 冷却剂冷却水是空调系统的冷却剂。冷却剂的作用，是在冷凝器中对气体制冷剂进行冷却，使其液化为液体制冷剂，自身由于吸收了气体制冷剂的热量而温度升高。中央空调以水冷却剂，称为冷却水。利用工质相变产生的潜热，通过压缩、冷凝、节流、蒸发4个过程的封闭循环实现制冷。（3）压缩式冷水机组的制冷原理（4）压缩机的基本性能参数 性能系数 COP

5、为了衡量制冷压缩机的动力经济性，采用性能系数COP（Coefficient of Performance），它是在一定工况下制冷压缩机的制冷量Q0与所消耗功率PZ之比，单位为kcal/kcal，COP = Q0 / PZ。性能系数还有另一种表达形式能效比EER（Energy Efficiency Ratio），其单位为W/W或Btu/(w-h)。 制冷工况以EER表示，制热工况用COP值来表示。 活塞式压缩机活塞式压缩机是容积型压缩机中最常用的一种制冷装置。活塞式压缩机是采用活塞在汽缸中的往复运动来压缩制冷剂气体的，因此，活塞式压缩机又称往复式压缩机活塞式压缩机具有结构紧凑、外形美观、配件齐全

6、、制冷系统流程简单、安装调试简捷、占地面积小、操作管理方便等。但活塞式制冷机的制冷量较小（100 KW），而且部件易磨损，吸气阀与排气阀的阀片寿命较短。（5）压缩式制冷设备制冷剂：一般多用氨（NH3）和氟利昂22（R-22），新制冷剂则有R134a等。 基本结构：活塞式压缩机如下图活塞式压缩机工作循环分为四个过程：压缩过程：将制冷剂的压力提高。排气过程：将制冷剂排入冷凝器。膨胀过程：将制冷剂的压力降低。吸气过程：从蒸发器吸入制冷剂。活塞式冷水机组组的种类类 活塞式多机头冷水机组多机头冷水机组具有明显的节能效果，因为这 种机组在部分负荷的情况下仍有较高的效率。而且机组起动时 ，可以实现顺 序起动

7、各台压缩机，每台压缩 机的功率小，对电 网的冲击小，能量损失小。 活塞式模块块化冷水机组组 模块化机组可以用单元步进的方式逐步启动，减少机组的启动冲击电流。机组的制冷量可通过模块单 元运行数量调节 来控制，这有利于在部分负荷运行时降低机组的电能消耗。 风风冷式活塞冷水机组组风冷式活塞冷水机组与水冷式活塞冷水机组不同之处，在于以冷却风风机取代后者的冷却水系统设备 （冷却水泵、冷却塔、水处理装置、水过滤 器和冷却水系统管理等），使庞大的冷水机组变 得简单 而且紧凑。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。 风风冷式活塞热泵热泵 机组组风冷式活塞热泵机组，夏季可作为风冷式冷水机组提

8、供空调冷水，冷水可通过空调末端盘管向室内供冷；冬季还可供采暖热水，热水通过空调末端盘管向室内供热。冬夏季供热、供冷的转换方式，是使制冷剂通过换向阀来实现的。 螺杆式制冷压缩机螺杆式制冷压缩机是提供冷冻水的大中型制冷设备，它的输入功率范围已发展到10 1000kW。它依靠两个运动部件阳阴转子或螺杆与星轮轮的旋转运动来压缩制冷剂气体的。螺杆式制冷机具有结构紧凑、体积小、重量轻、易损件少、占地面积小、操作维护方便、运行平衡等优点，从而获得了广泛的应用。但噪声较大。螺杆式压缩机以喷射大量的油来保持其良好的性能，因此，在机组中除主机螺杆式压缩机以外，还有辅机油分离器、油过滤器、液压泵、油冷却器、油分配器

9、等。螺杆式压缩机组循环系统如下图：螺杆式压缩压缩 机组类组类 型 单螺杆式压缩机组单螺杆式压缩机又称蜗杆式压缩机，是将一个螺杆和星轮装于铸铁机壳内组成压缩机，制冷工质为R22或R134a。压缩功能是由带6道螺旋凹槽的主螺杆和带有11个齿的星轮咬合完成的。 双螺杆式压缩机组双螺杆式模块冷水机组是1996年研制开发成功的制冷设备。模块化单机制冷量有120KW和180KW两种，以此为模数可组成各种制冷量的冷水机组：120、180、240、300、360、420、540、660、840、900、1020、1080KW等各种规格的冷水机组。 工作循环分为三个过程： 吸气过程； 压缩过程； 排气过程。 螺

10、杆式热泵机组 螺杆式热泵机组具有制冷与制热双功能，在不同季节及不同环境，可以以空气水、水水和空气水水双热源运行，实现高效率。螺杆式压缩机组外形 离心式制冷压缩机离心式制冷压缩机是一种速度型压缩机。离心式制冷压缩机是借助叶轮旋转运动产生的离心力来压缩制冷剂气体的。制冷剂多采用R134a或R123。离心式压缩机由于是连续运转，就可通过提高转速增大对制冷剂气体的压缩，所以制冷量较大，Q1000 KW的机组多用离心式冷水机组。 离心式冷水机组的特点： 单机制冷量大，制冷量在580 2800 KW； 结构紧凑，重量轻，尺寸小，因而占地面积小； 没有气阀、填料、活塞环等易损件，因而工作可靠； 运转平稳，振

11、动小，噪声低； 性能系数高； 调节方便； 易于实现多级压缩和节流。离心式制冷机的缺点： 单级压缩机在低负荷时易发生喘振； 运行工况偏离设计 工况时，效率下降较快，变工况适应能力不强； 材料强度、加工精度要求较高； 制冷量随蒸发温度降低而减少快，随转数降低而急剧下降。 离心式制冷机的驱动方式： 蒸汽轮机驱动式； 燃气轮机驱动式； 电动机驱动式。 涡旋式制冷压缩机涡旋式制冷压缩机是一种新型容积式压缩机，在1 15 KW范围内逐步取代能耗高、结构复杂的往复式、滚动活塞式及其它结构的回旋式制冷压缩机。 基本结构主要由动涡旋体、静涡旋体、曲轴、机座及防自转机构等组成。 动、静涡旋体的型线均是螺旋形，动涡

12、旋体相对静涡旋体偏心并相差180对置安装，在动、静涡旋体间形成了一系列月牙形空间，即基元容积。在动涡旋体以静涡旋体的中心为旋转中心并以一定的旋转半径作无自转的回转平动时，外圈月牙形空间便会不断向中心移动，使基元容积不断缩小。涡旋式压缩机 结构图（6）冷凝器 冷凝器的种类 冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。 水冷式冷凝器：以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。水冷式冷凝器按其结构形式又可分为两种：壳管式冷凝器；套管式冷凝器。常见的是壳管式冷凝器。 立式壳管式冷凝器：由于冷却流量大流速高，故传热系数较高； 垂直安装

13、占地面积小，且可以安装在室外；冷却水直通流动且流速大，故对水质要求不高；管内水垢易清除。 卧式壳管式冷凝器：与立式冷凝器有相类似的壳体结构，主要区别在于壳体的水平安放和水的多路流动。套管式冷凝器 优点：结构简单，便于制造；介质流动方向相反，故传热效果好。 缺点：金属消耗量大； 传热面积不能充分利用；紧凑性差；清洗困难。套管式冷凝器结构 制冷剂的蒸气从上方进入内外管之间的空腔，在内管外表面上冷凝，液体在外管底部依次下流，从下端流入贮液器中。冷却水从冷凝器的下方进入，依次经过各排内管从上部流出，与制冷剂呈逆流方式。 空气冷却式冷凝器以空气作为冷却介质，靠空气的温升带走冷凝热量。这种冷凝器适用于极度

14、缺水或无法供水的场合，常见于小型氟利昂制冷机组。根据空气流动方式不同，可分为自然对流式和强迫对流式两种。 蒸发式冷凝器靠冷却水在空气中蒸发吸收气化潜热而进行 。按空气流动方式可分为吸入式和压送式两种。 蒸发式冷凝器由冷却管组、给水设备、通风机、挡水板和箱体等部分组成。冷却管组为无缝钢管弯制成的蛇形盘管组，装在薄钢板制成的长方形箱体内。箱体的两侧或顶部设有通风机，箱体底部兼作冷却水循环水池。 淋水式冷凝器靠水的温升和水在空气中蒸发带走冷凝热量。 这种冷凝器主要用于大、中型氨制冷系统中。它可以露天安装，也可安装在冷却塔的下方，但应避免阳光直射。 优点：1、结构简单，制造方便；2、漏氨时容易发现，维

15、修方便；3、清洗方便；4、对水质要求低。缺点：1、传热系数低；2、金属消耗量高；3、占地面积大。 （7）蒸发器 蒸发器的种类 根据被冷却介质的种类不同，蒸发器可分为两大类： 冷却液体载冷剂的蒸发器：用于冷却液体载冷剂水、盐水或乙二醇水溶液等。这类蒸发器常用的有卧式蒸发器、立管式蒸发器和螺旋管式蒸发器等。 冷却空气的蒸发器：这类蒸发器有冷却排管和冷风机。 卧式蒸发器：按供液方式可分为壳管式蒸发器和干式蒸发器两种。 卧式壳管式蒸发器： 广泛使用于闭式盐水循环系统其主要特点是：结构紧凑，液体与传热表面接触好，传热系数高。 干式氟利昂蒸发器：制冷剂在管内流动，而载冷剂在管外流动。节流后的氟利昂液体从一

16、侧端盖的下部进入蒸发器，经过几个流程后从端盖的上部引出，制冷剂在管内随着流动而不断蒸发，所以壁面有一部分为蒸气所占有，因此，它的传热效果不如满液式。但是它无液柱对蒸发温度的影响，且由于氟利昂流速较高(4m/s)，则回油较好。此外，由于管外充入的是大量的载冷剂，从而减缓了冻结的危险。立管式蒸发器与螺旋管式蒸发器：共同点是制冷剂在管内蒸发，整个蒸发器管组沉浸在盛满载冷剂的箱体内(或池、槽内)，为了保证载冷剂在箱内以一定速度循环，箱内焊有纵向隔板和装有螺旋搅拌器。载冷剂流速一般为0.30.7m/s，以增强传热。这两种蒸发器只能用于开式循环系统，故载冷剂必须是非挥发 性物质，常用的是盐水和水等。如用盐水，蒸发器管子易被氧化，且盐水易吸潮而使浓度降低。这两种蒸发器可以直接观察载冷剂的流动情况，广泛用于以氨为制冷剂的盐水制