中央空调系统原理及原理图(含末端设备)

中央空调系统（DHC）

2中央空调系统空调的基本概念一、空调的定义：空调是空气调节的简称，它是利用设备和技术对室内空气（或人工混合气体）的温度、湿度、清洁度及气流速度进行调节，以满足人们对环境的舒适要求或生产对环境的工艺要求。满足人类或其它生物对舒适感的要求的空调，一般称之为舒适性空调；而主要用来满足工艺生产过程和设备的运行要求，及人体的舒适度要求的空调，一般称之为工艺性空调。中央空调系统空调的基本概念二、空调的制冷量与制热量制冷量：单位时间内，空调器在名义制冷工况下从空间区域或房间内排除的热量。制热量：单位时间内，空调器在名义制热工况下向空间区域或房间内释放的热量。中央空调系统的分类三、按照冷却形式分类1、水冷机组主要设备：制冷主机冷却塔冷冻水泵冷却水泵补给水泵电子水处理仪或全自动软化水处理装置水过滤器膨胀水箱末端设备冷却塔空调末端冷却水冷冻水冷媒冷凝器蒸发器主机制冷

——夏季

夏天，热量通过墙体传热、阳光辐射、门窗渗透等途径传入室内，加上人体、设备等的散热，室内温度就会升高。中央空调系统负责把冷风送入你的房间。室内有多少多余的热量，就有相应的冷量送入室内，维持你选定的舒适室温。太阳辐射墙体传热屋顶传热楼板传热门窗传热空调送风

原理图解——夏季制热

——冬季

冬天到了，热量通过墙体传热、门窗渗透等途径传向室外，室内温度就会降低，中央空调系统负责把暖风送入你的房间，室内有多少热量散出，就有相应的热量送入室内，维持你选定的舒适室温。

原理图解——冬季墙体传热屋顶传热楼板传热门窗传热空调送风水泵冷却水泵冷温水泵

使冷水或热水循环于主机和末端设备之间。

使冷却水循环于主机和冷却塔之间。卧式离心泵管道泵冷冻水系统

给主机输入能量（电能或热能），主机制出７℃冷水；冷水被冷水泵加压，由供水管送入空调器（风柜、风机盘管）；冷水在空调器内通过换热器冷却空气，水温升高变成１２℃回水后再沿回水管进入主机。主机源源不断地将回水制成７℃冷水，如此往复循环。冷冻水循环

由冷冻泵、室内风机及冷冻水管道等组成。从主机蒸发器流出的低温冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道（出水），进入空调末端设备进行热交换，带走房间内的热量，最后回到主机蒸发器（回水）。室内风机用于将空气吹过冷冻水管道，降低空气温度，加速室内热交换。冷冻水系统图集水器冷水回水冷水供水膨胀水箱分水器冷水泵制冷机空调末端设备如风机盘管

从主机出来的３７℃冷却水进入冷却塔，与室外空气进行热湿交换，水温由３７℃降为３２℃；低温水被冷却水泵加压送进主机，冷却主机后又进入冷却塔，如此往复循环。冷却水系统冷却水循环

由冷却泵、冷却水管道、冷却水塔及冷凝器等组成。冷冻水循环系统进行室内热交换的同时，必将带走室内大量的热能。该热能通过主机内的冷媒传递给冷却水，使冷却水温度升高。冷却泵将升温后的冷却水压入冷却水塔（出水），使之与大气进行热交换，降低温度后再送回主机冷凝器（回水）。冷水流过需要降温的生产设备（常称换热设备，如换热器、冷凝器、反应器），使其降温，而冷水温度上升。冷却水系统分为直流冷却水系统和循环冷却水系统。如果冷水降温生产设备后即排放，此时冷水只用一次，称直流冷却水系统；使升温冷水流过冷却设备使水温回降，用泵送回生产设备再次使用，称循环冷却水系统。冷却水系统图冷却水回水冷却水供水冷却塔冷却水泵制冷机冷却塔

冷却塔通过热水在塔内喷淋，与周围空气进行热交换（包括显热交换和水蒸发引进的潜热交换），使水的温度降低。4圆塔工作图方塔实例无缝钢管、镀锌钢管：输送水镀锌铁皮风管、酚醛保温风管、玻璃钢风管：输送空气各种水阀门：调节、关断水流各种风阀们：调节、关断和组织空气流动过滤器：过滤水中的泥渣过滤网：过滤风中的灰尘保温材料：防止和减少设备管道的冷量损失防止其表面结露及热表面烫伤其它设备及材料示意图

综合建筑中央空调系统示意图21中央空调机组的分类根据制冷方法分类

△蒸气压缩式制冷

△吸收式制冷

离心式活塞式（往复式）螺杆式燃气型蒸汽型热水型燃油型根据冷凝器的冷却方式分类

水冷式风冷热泵式风冷式中央空调各主机设备特点电制冷水冷式冷水机组电制冷水冷式冷水机组属于蒸汽压缩式制冷范畴，一般主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀、自动控制和保护装置组成。顾名思义水冷式冷水机组的冷凝器利用水冷却，一般利用循环冷却水，随着科技的发展和节能的需要，也有采用地表水、地下水冷却的。在实际工程中我们根据压缩机类型一般分为离心式冷水机组、螺杆式冷水机组、活塞式冷水机组和涡旋式冷水机组。

离心式冷水机组单机容量大，制冷性能系数COP值高，但在部分负荷下运行时容易发生“喘振”现象。螺杆式冷水机组由于在压缩机构造上的特点，在部分负荷下仍能稳定、高效地运行，常被用于负荷波动大、需要调节的场合。活塞式冷水机组和涡旋式冷水机组均为小容量制冷机，其中活塞式冷水机组由于振动大、运行维护复杂，目前运用较少，而涡旋式冷水机组运行噪声小，调节方便，在小型工程中运用较多。23中央空调制冷机组和大型空调设备序号形式动力性质主要生产厂家备注1吸收式制冷机燃油和燃气江苏双良、远大、三洋、开利、烟台荏原和LG同和吸收式制冷机是唯一具有自主知识产权的集中空调产品。中国已经成为除日本外的第二大吸收式制冷机的生产国。2离心机电力约克、开利、特灵和麦克维尔特点是采用水冷和通常大于800kw的大型机组3螺杆机电力日立、大金、约克、特灵、开利、顿汉布什、麦克维尔和吉荣；大连冰山、浙江王牌、上海富田、重庆嘉陵、武汉冷冷机厂具有高性能和低噪音多数是水冷型。但风冷型，特别是风冷热泵机组逐步增长4活塞机电力开利、约克、麦克维尔和其他国内品牌如大连冰山、南京五洲、吉荣和烟台冰轮多数机组的制冷量低于350kw5涡旋式电力只有特灵能提供单台大型的涡旋机组Copeland和Danfoss是中国最大的涡旋压缩机供应商。大多数涡旋压缩机用于单元式空调机24中央空调系统优点

1、经济节能：主机由微电脑控制，每个区间末端风机盘管可自行调节温度，区间无人时可关闭，系统根据实际负荷做自动化运行，开机计费，不开机不计费，有效节约能源和运行费用。2、环保：主机采用水源热泵型机组，电制冷，没有燃烧过程，避免了排污；整个系统为密闭式管路系统，可避免霉菌灰尘等杂质对系统的污染，使环境清新优美，特别适于高档别墅、高级公寓与写字楼的使用。3、节约空间：主机体积小巧，不设机房，无需占用设备层，减少公用设施和土建投资，室内末端暗藏在吊顶内，极易配合屋内装修。4、个性化：中央空调系统以区间为单元，满足用户不同区间需求，室内末端安装采用暗藏方式，不影响室内的审美观，不占据室内空间，适应用户的个性化需求。

25中央空调系统优点5、简化管理：于采用不同区间单独控制系统为用户所有，产权关系明确，可简化空调设施管理。6、提升档次：中央空调主机可以避免破坏楼体的整体外观，使用户充分享受高档综合环境的同时，提升产品质量及量贩档次。7、投资方便：可根据量贩发展情况，分期分批投资添置空调系统，同时档次提升，因此资金周转快，有效地利用资金更进一步开发。中央空调制冷原理图中央空调系统工作原理

中央空调系统一般主要由制冷压缩机系统、冷媒(冷冻和冷热)循环水系统、冷却循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统等组成。制冷压缩机组通过压缩机将空调制冷剂(冷媒介质如R134a、R22等)压缩成液态后送蒸发器中，冷冻循环水系统通过冷冻水泵将常温水泵入蒸发器盘管中与冷媒进行间接热交换，这样原来的常温水就变成了低温冷冻水，冷冻水被送到各风机风口的冷却盘管中吸收盘管周围的空气热量，产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间，从而达到降温的目的。冷媒在蒸发器中被充分压缩并伴随热量吸收过程完成后，再被送到冷凝器中去恢复常压状态，以便冷媒在冷凝器中释放热量，其释放的热量正是通过循环冷却水系统的冷却水带走。冷却循环水系统将常温水通过冷却水泵泵入冷凝器热交换盘管后，再将这已变热的冷却水送到冷却塔上，由冷却塔对其进行自然冷却或通过冷却塔风机对其进行喷淋式强迫风冷，与大气之间进行充分热交换，使冷却水变回常温，以便再循环使用。在冬季需要制热时，中央空调系统仅需要通过冷热水泵(在夏季称为冷冻水泵)将常温水泵入蒸汽热交换器的盘管，通过与蒸汽的充分热交换后再将热水送到各楼层的风机盘管中，即可实现向用户提供供暖热风。中央空调制冷循环原理图中央空调供热循环原理图

注意这个蒸发器/冷凝器。制冷时，他就是冷凝器。制热时，它是蒸发器。在制冷与制热时，四通阀发挥作用，制冷剂的流向发生了改变。这里是四通阀30中央空调制冷系统

主要通过冷冻水循环，制冷剂循环，冷却水循环三个循环把室内的热量传到室外。压缩机出来的冷媒高温高压的气体，流经冷凝器，降温降压，冷凝器通过冷却水系统将热量带到冷却塔排出，冷媒继续流经节流装置，成为低温低压液体，流经蒸发器，吸热，再经压缩。在蒸发器的两端接有冷冻水循环系统，制冷剂在此处吸收热量使冷冻水降温，然后流到用户端，再经风机盘管进行热交换，将冷风吹出。制冷剂循环

主机部分由压缩机、蒸发器、冷凝器、压缩机及冷媒（制冷剂）等组成，其工作循环过程如下：

首先低压气态冷媒被压缩机加压进入冷凝器并逐渐冷凝成高压液体。在冷凝过程中冷媒会释放出大量热能，这部分热能被冷凝器中的冷却水吸收并送到室外的冷却塔上，最终释放到大气中去。随后冷凝器中的高压液态冷媒在流经蒸发器前的节流降压装置时，因为压力的突变而气化，形成气液混合物进入蒸发器。冷媒在蒸发器中不断气化，同时会吸收冷冻水中的热量使其达到较低温度。最后，蒸发器中气化后的冷媒又变成了低压气体，重新进入了压缩机，如此循环往复。压缩机蒸气压缩式制冷压缩机容积式制冷压缩机离心式制冷压缩机往复活塞式制冷压缩机回转式制冷压缩机旋转式涡旋式螺杆式压缩机说明：

1）容积式制冷压缩机是靠改变工作腔的容积，将周期性地吸收到的定量气体压缩。离心式压缩机是靠离心力的作用，连续地将所吸收到的气体压缩。

2）回转式制冷压缩机是靠回转体的旋转运动替代活塞式压缩机中的活塞的往复运动，以改变气缸的工作容积，从而将一定数量的低压气态制冷剂进行压缩。

3）目前常用的压缩机主要有活塞式压缩机、涡旋式、螺杆式以及离心式压缩机。其中活塞式制冷压缩机多为中型（标准制冷量60~600KW）和小型（小于60KW），但是由于其噪音大、效率低切容易发生故障，目前使用的已不多；涡旋式制冷压缩机目前主要用于小型制冷系统，在家用空调以及商用VRV等小型系统大量使用；而螺杆机具有结构简单、可靠性高及操作维护方便，另外技术成熟等一系列独特的优点，已经广泛应用于制冷、空调和多种工艺流程中；离心式压缩机结构简单紧凑，运动件少，工作可靠，经久耐用运行费用低，一般适用大于500RT的制冷系统中，并且可以实现无级调节，使机组的负荷在30%~100%范围内工作。压缩机（续）4）评价制冷压缩机消耗能量方面先进性的指标：

a、制冷压缩机的性能系数COP即：单位轴功率的制冷量。轴功率（压缩机的耗功率）指电动机传至压缩机机轴上的功率，主要包括直接用于压缩空气的所耗功率和克服运动机构的摩擦阻力所耗功率。

b、能效比EER：单位电动机输入功率的制冷量大小。此指标考虑到驱动电机效率对能耗的影响。35压缩机（续）

压缩过程：压缩过程在压缩机中进行，这是一个升压升温过程。压缩机将从蒸发器流出的低压制冷剂蒸气压缩，使蒸气的压力提高到与冷凝温度对应的冷凝压力，从而保证制冷剂蒸气能在常温下被冷凝液化。而制冷剂经压缩机压缩后，温度也升高了。冷凝器

冷凝过程：冷凝过程在冷凝器中进行，它是一个恒压放热过程。为了让制冷剂蒸气能被反复使用，需将蒸发器流出的制冷剂蒸气冷凝还原为液态，向环境介质放热。

冷凝器按工作过程可分为冷却区段和冷凝区段。冷凝器的入口附近为冷却区段，高温的制冷剂过热蒸气通过冷凝器的金属盘管和散热片，将热量传给周围的空气，并降温冷却，变成饱和蒸气。冷凝器的出口附近为冷凝区段，制冷剂由饱和蒸气冷凝为饱和液体放出潜热，并传给周围空气。膨胀阀

由于冷凝器冷凝得到的液态制冷剂的冷凝温度和冷凝压力要高于蒸发温度和蒸发压力，在进入蒸发器前需让它降压降温。液态制冷剂通过膨胀阀时由于流动阻力而降压，并伴随着一定程度的散热和少许的汽化，因此节流过程是一个降压降温的过程。节流汽化的制冷剂量越大，蒸发器中的制冷量就越少，因而必须减少节流汽化。蒸发器

蒸发过程：蒸发过程是在蒸发器中进行的。液态制冷剂在蒸发器中蒸发时吸收热量，使其周围的介质温度降低或保持一定的低温状态，从而达到制冷的目的。蒸发器制冷量大小主要取决于液态制冷剂在蒸发器内蒸发量的多少。气态制冷剂流经蒸发器时不发生相变，不产生制冷效应，因而应限制毛细管的节流汽化效应，使流入蒸发器的制冷剂必须是液态制冷剂。另外，蒸发温度愈低，相应的制冷量也略为降低，并会使压缩机的功耗增加，循环的制冷系数下降。制冷剂1、制冷剂是制冷装置中进行制冷循环的工作物质，其工作原理是制冷剂在蒸发器内吸收被冷却物质的热量而蒸发，在冷凝器中将所吸收的热量传给周围的空气或者水，而被冷却为液体，往复循环，借助于状态的变化来达到制冷的作用。2、常用制冷剂①氨（NH3R717）氨最大的优点是单位容积制冷能力大，蒸发压力和冷凝压力适中，另外价格便宜，极易购得，特别是冷藏、冷库等大型制冷设备常采用。但是氨最大的确定就是有强烈的刺激作用，对人体有危害，目前规定氨在空气中的浓度不应大于20mg/m3。氨是可燃物，氨在空气中的体积百分比达16~25%时，遇火焰就有爆炸的危险。制冷剂②氟利昂大多数的氟利昂本身无毒、无臭、不燃，适用于工程建筑或者实验室的空调制冷装置。尤其是氟利昂R22，在我国空调制冷装置中已经广泛采用。其热力学性能与氨不相上下，而且安全可靠，是一种良好的制冷剂，但是目前价格较高，影响大规模的推广使用。致命缺点：温室效应气体，其温室效应值比二氧化碳大1700倍，更危险的是会破坏大气层中的臭氧层。根据国际上《蒙特利尔议定书》规定：R22于2020年将全面禁止，发展中国家可适当延期至2040年全面禁止生产。目前国际上一致看好的R22的替代物是R407C、R410A。另外汽车制冷中常用的R12，采用R134A替代。目前国内的一些大中型项目，业主都明确要求采用环保冷媒如R407C等。载冷剂

载冷剂是一种中间物质，如常用的空调冷冻水，其在蒸发器内被冷却降温，然后远距离输送，来冷却需要被冷却的物体。目前常用的载冷剂有水，它只能用于高于0℃的条件，当要求低于0℃时。一般采用盐水，如：氯化钠或者氯化钙水溶液或者采用乙二醇、丙二醇等有机化合物的水溶液。空调常用单位换算3、功与能量的关系能量=功×时间

1焦耳（j）=1瓦（w）×1秒（s）（1）能量单位：国制：j、kj；英制：cal、kcal1j=0.2388cal(2)功率单位：国制：w、kw；英制：kcal/h(大卡）

1kcal/h=1.163w1kw=860kcal/h

习惯上的常用单位：马力（匹）HP、冷吨RT1HP=735w

1RT=3.517kw=3024kcal/h空调常用单位换算说明：

1、冷吨：是一个英制的制冷量单位。

1冷吨就是在24小时内冻结1吨0℃的水变成0℃的冰，所需要的冷量。美国是采用2000磅（907.2kg)作为一吨。因此1美国冷吨=12659kj/h；即：1RT=3.516kw2、匹与制冷量的关系在小型空调工程中1HP指给压缩机输入735W的功率所能产生的制冷量。与一般的功率单位匹意义是不一样的。这里的1HP是根据能效比算出来的。日本一般认为空调压缩机的能效比平均为3.4，则输入735W的电能所产生的制冷量为2500W。因此可以说1HP空调的制冷量相当于2500W的制冷量。小1匹一般为2200W，大1匹一般为2800W。空调冷负荷估算

Ql=F·ql·10-3

式中:

Ql—制冷设备容量,Kw;F—空调建筑面积,m2;

ql

—单位面积冷指标,w/m2。空调热负荷估算

Qr=F·qr·10-3

式中:

Qr—供暖设备容量,Kw;F—空调建筑面积,m2;qr—单位面积热指标,w/m2。末端系统一、末端设备1、风机盘管风机盘管是中央空调系统使用最广的末端设备，风机盘管的全称为中中央空调风机盘管机组。主要由电机和冷疑管及接水盘构成。电机的作用:将风从进水口吹到冷疑管.风再从出水口出来就是冷风了。冷疑管的作用:将中央空调主机上面的冷水在里面流通。接水盘的作用:接从冷疑管旁边蒸发出来的水份,再经排水管流走。末端系统

专门处理空气的设备，它能使空气变冷、变热、变湿、变干、变净，并能使空气流动。它靠主机提供冷、热水处理空气。组合式空调器风柜风机盘管风机盘管种类卧式暗装(带回风箱)风机盘管。卧式明装风机盘管。立式暗装风及盘管。立式明装风机盘管。卡式二出风风机盘管。卡式四出风风机盘管。壁挂式风机盘管。风机盘管风机盘管系统是一种通常服务于建筑物周边区的全水系统。这是一种适用范围广并且经济的系统，可以用来处理建筑物中一些负荷特征不相同的独立控制区域。另外相对于其它集中空气处理系统，整座建筑物中只需要很少的空间放置设备，并且较其它空气处理系统而言，在已建成的建筑物中安装更为简单。风机盘管的基本组成部分出风法兰底盘顶盖板电控盒离心风机电机换热器组件接水盘蜗壳固定板几种常用送风口实例末端系统（续）2、新风机组（MAU）

MAU是提供新鲜空气的一种空气调节设备。功能上按使用环境的要求可以达到恒温恒湿或者单纯提供新鲜空气。工作原理是在室外抽取新鲜空气经过除尘、除湿（或加湿）、降温（或升温）等处理后通过风机送到室内，在进入室内空间时替换室内的原有空气。末端系统（续）3、新风交换机是一种含有全热交换芯体的新风、排风换气设备。一方面把室内污浊的空气排出室外，另一方面把室外新鲜的空气经过杀菌，消毒、过滤等措施后，再输入到室内，在空气交换的过程中采用先进的热交换技术，从而达到能量回收的功能，减少室内的能量损耗让房间里每时每刻都是新鲜干净的空气。新风机组MAU机组图进风段初效过滤段表冷段挡水段热水加热段加湿段风机段均流段中效过滤段出风段末端系统（续）新风交换机功能：1、新风交换，送入室外新鲜空气，排出室内污浊空气。2、吸附---机内储有活性炭，能有效清除二氧化硫、一氧化碳、氨、甲醛、二氧化碳等有害气体3、杀菌---负离子杀菌，浓度达到104-106个/立方,可以杀除空气中的病毒、细菌、螨虫等有害生物。4、环保节能---采用高效热交换装置，空气交换过程中，室内的热能和冷能不会排到室外，热交换率达到72%。5、保持湿度---在空气交换的同时，热交换器内的纤维保留室内水份，通过新鲜空气带入室内，使室内保持适宜的湿度!末端系统（续）3、组合式空调机组(AHU)

组合式空调机组是由各种空气处理功能段组装而成的一种空气处理设备。AHU机组图进风段表冷段挡水段风机段均流段中效过滤段出风段风系统

空调器内的风机将室内空气吸入机体内，空气通过换热器时被7℃冷水冷却。冷风从风管风口吹出，抵消室内多余的热量，使室温保持在设定的范围内。某商场营业厅风系统平面图送风管回风管组合式空调器吊顶式风柜风机盘管送风口回风口3立式风柜2组合式空调器实例1组合式空调器剖面图组合式空调组合式空调机组由新风初效段、混合段、表冷锻、加热加湿段、风机段、均流段、中效出风段等单元体组成。标准客房的空调布置风机盘管空调影响质量好坏的三项国家标准

制冷（热）量空调器在制冷（热）运转单位时间内从密闭空间除去的热量，法定计量单位W（瓦）。国家标准规定空调实际制冷量不应小于额定制冷量的95%。输入功率：空调器在额定工况下进行制冷（热）运转时，消耗的功率，单位W。2.能效比

又称性能系数，是反映空调器制冷运转时，的制冷量与制冷功率之比单位W/W。

国家标准规定，2500W空调的能效比标准值为2.65；2500W至多4500W空调的能效比标准值为2.70/3.噪声

空凋器运转时产生的杂音，主要由内部的蒸发机和外部的冷凝机产生。

国家规定制冷量在2000W以下的空调室内机噪声不应大于45分贝，室外机不大于55分贝；2500W的分体空调室内机噪声不大于48分贝，室外机不大于58分贝。70板式换热器原理

板式换热器是由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。板片组装时，两组交替排列，板与板之间用粘结剂把橡胶密封板条固定好，其作用是防止流体泄漏并使