空调基础与制冷技术

空调基础与制冷技术学习要点通过本节课程,培训者应具备以下能力:掌握空气调节及分配系统组成与分类掌握冷热源系统之制冷的基础原理掌握精密空调的基础知识消除制冷和精密空调理解中误区了解公司主要产品系列及其特点目录

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空气调节基础知识制冷基础原理精密空调基础简介公司产品系列简介任务与作用任务Airconditioning“使空气达到所要求的状态”或“使空气处于正常状态”。所以，采用一定技术手段创造并保持满足一定要求的空气环境，是空调的首要任务。要求：温度、湿度、洁净度、气流速度；压力、成分、气味、噪声等。技术手段：加热、冷却、加湿、减湿、过滤、通风换气等。舒适性空调：以确保人体舒适、健康和高效工作为目的工艺性空调：以确保产品质量和生产工艺操作过程的特定要求为目的。作用与工业、农业、国防、科技事业发展密切相连，与人民生活水平息息相关。集中空调系统示意图空气调节系统构成空气调节系统构成精密空调属于空气处理设备一种空气调节系统构成精密空调工程中的风道或风帽以及静电地板等即属于空气输送设备空气调节系统构成精密空调工程中的风口、防静电孔板等即属于空气输送设备空调系统的分类

1.按空气处理设备的设置情况分类

（1）集中系统将空气处理设备及其冷热源集中在专用机房内，经处理后的空气用风道分别送往各个空调房间。这样的空调系统称为集中式系统。这是一种出现最早、迄今仍然广泛应用的最基本的系统形式。空调系统的分类（2）全分散方式将空气处理设备、冷热源设备和风机紧凑地组合成为一个整体空调机组，可将它直接装设于空调房间，或者装设于邻室，借较短的风道将它与空调房间联系在一起。这种空调方式称为全分散式或局部式空调方式。例如窗式空调器、分体式空调器精密空调属于此类空调系统的分类（３）半集中系统有对新风的集中处理与输配，又能借设在空调房间的末端装置（如风机盘管）对室内循环空气作局部处理，兼具前两种系统特点的系统称为半集中式系统。风机盘管加新风空调系统是目前应用最广、最具生命力的系统形式2.按负担室内空调负荷所用的介质分类（1）全空气系统全部由集中处理的空气负担室内空调负荷，如一次回风系统。由于空气的比热小，通常这类空调系统需要占用较大的建筑空间，但室内空气的品质有保障。空调系统的分类

空调系统的分类（2）全水系统全部由水负担室内空调负荷，例如单一的风机盘管机组系统。由于水的比热大于空气的比热，在相同情况下空调系统所占用的建筑空间较少。这种系统不能解决空调房间的通风换气问题，通常情况下不单独使用。

（3）空气-水系统由处理过的空气和水共同负担室内空调负荷，如新风机组与风机盘管机组并用的系统。这种系统有效地解决了全空气系统占用建筑空间多和全水系统不能通风换气的问题。在对空调精度要求不高和舒适性空调的场合广泛地使用这种系统。空调系统的分类

（4）制冷剂系统将制冷系统的蒸发器直接放在室内吸收余热余湿的空调系统，例如单元式空调系统、窗式空调器、分体式空调器。目前小管道内制冷剂的输送距离可达50～100m，再配合良好的新风和排风系统，使得制冷剂系统在小型空调系统和旧房加装的空调系统中广泛地被采用。这种系统的优点在于能量利用率高、占用建筑空间少、布置灵活，可根据不同房间的空调要求自动选择制冷或供热。

空调系统的分类

精密空调属于此类3.按集中系统处理的空气来源分类（1）封闭式系统所处理的空气全部来自空调房间的再循环空气而没有室外空气补充。该系统应用于密闭空间且无法或不需采用室外空气的场合。这种系统消耗冷、热量最省，但卫生条件差，仅应用于战时隔绝通风情况下的地下蔽护所等战备工程及很少有人进出的仓库等。

空调系统的分类

精密空调属于此类空调系统的分类（2）直流式系统所处理的空气全部来自室外，送风吸收余热余湿后全部排到室外。与封闭式系统相比具有完全不同的特点。这种系统应用于不允许采用回风的场合，如放射性实验室及散发大量有害物的车间等。为了回收排出空气的冷量或热量，可以在系统中设置热回收装置（3）混合式系统它所处理的空气部分来自室外，部分来自空调房间。这种系统既能满足卫生要求，又经济合理，是应用最广泛的一种系统。以上仅仅是为了方便学习人为地对空调系统进行的分类，随着科学技术的发展还会出现新的空调系统。在实际工程中应根据具体情况选择一种或几种合适的空调系统。

空调系统的分类

目录

空气调节基础知识

制冷基础原理精密空调基础简介公司产品系列简介制冷原理理解误区误区一：制冷即是制造冷量，空调是一种生产设备，冷量是空调制造出来的；误区二：空调是消耗电功率来产生冷量的，根据能量守恒原理，空调的冷量应小于其输入电功率的大小。冷量无法制造:本质是热量的迁移制冷循环就是实现将热量从空调房间移到另外一个能够容纳并稀释此部分热量的空间的过程. 实现此部分循环的同时要消耗一定量的功. 这种热量传递过程是在一个闭式系统内周期性的重复进行.

吸热和放热过程是利用流体在不同的压力对应的不同的饱和温度下相态变化过程对应的吸热和放热特性(流体的焓发生改变,相态改变过程热量传递量相对于仅仅温度改变来说是巨大的).基本概念:显热1kg水从30℃加热到80℃，水吸热了209.38kJ(50kcal)物体吸热或放热后，只改变物体的温度，而不改变物体的相态，这种热量称显热。是物质分子运动的能量,它可以通过温计进行测量。计算某一房间的热负荷时，空气温度高于设定温度而产生的热负荷称为显热负荷。显热的计算公式基本概念:潜热1kg100℃水改变成100℃的水蒸气需吸热2257.2kJ1kg0℃水改变成0℃的水蒸气需吸热2501kJ物体吸热或放热时，只改变物体的状态，而物体的温度不变，这种热量称潜热。是物质分子分离与重组放出(吸收)的热量,它不能通过温度计进行测量.计算某一房间的热负荷时，空气湿度高于设定湿度而产生的热负荷称为潜热负荷潜热的计算公式基本概念:显热比对于某一个房间来说，显热比即该房间的热负荷中显热负荷占总热负荷的百分比。

空调的性能参数中描述的显热比则表示该空调的制冷能力中，显冷量占总冷量的百分比。我们对某一特定房间进行空调设备设备选型时，应根据该房间的热负荷的显热比，选择对应显热比制冷能力的空调设备。1kg水的热值比较（一个标准大气压）1、在小于一个标准大气压情况下，水的沸点低于100度。即水的蒸发温度是随着压力而改变的，压力越高，蒸发温度越高。2、一个标准大气压下，当水的温度低于100度时，它一定处于液态，我们称为过冷水。水的温度高于100度，一定处于气态，我们称为过热蒸汽3、蒸发及其逆向的冷凝过程是一个饱和过程，在此过程中温度压力均不变。当水完全蒸发为蒸汽后，如果继续加热，水蒸气的温度将继续升高，这时对应于其饱和温度来说我们称为过热蒸汽。制冷剂的状态变化1、制冷循环吸热或放热利用的正是物质相态转变时需要吸收或放出的巨大的热量，因为水在正常压力下饱和温度较高，不能吸收通常温度下室内的热量，所以不常用。2、而R22在正常压力（70PSIG），其蒸发温度为（4.5℃

），且单位容积制冷能力较强，对于人类理想的舒适温度21-27℃来说，是非常理想的冷源。3、与水的性质类似，对于R22来说，在（70PSIG）压力下，饱和温度为（4.5℃

），故在此压力下蒸发过程制冷剂温度恒定为（4.5℃

），蒸发过程首先是饱和液体状态，然后是气液混合状态，液体比例逐渐减小，最终达到了饱和气体状态。在（70PSIG）压力下，如果R22的温度低于（4.5℃

），其一定处于液态，且温度低于饱和点，我们称其为过冷液体。如果R22的温度高于（4.5℃

），其一定处于气态，且温度高于饱和点，我们称其为过热气体。4、为实现制冷剂在温度相对较高的冷凝器一侧的冷凝散热，唯有通过升高制冷剂的压力来提高其饱和温度，使其高于室外环境温度从而实现散热冷凝过程。制冷剂的状态变化制冷基础原理放热吸热压缩节流降压制冷系统基本的组成部件压缩式制冷系统的基本组成蒸发器经节流降压后的液态制冷剂在蒸发器中吸热汽化，使被冷却物质降温，实现制冷的目的。蒸发器蒸发器吸收热量压缩式制冷系统的基本组成冷凝器在冷凝介质的作用下，使压缩机排出的过热气体冷凝为液态。冷凝器盘管22001压缩式制冷系统的基本组成压缩机制冷循环的核心，是制冷剂在系统内循环的动力装置，使蒸发器中的制冷剂保持低压，冷凝器中制冷剂维持高压。压缩机压缩过程压缩式制冷系统的基本组成膨胀阀制冷剂循环流量的调节装置，它对高压液态制冷剂节流降压，使进入蒸发器的制冷剂在要求的低压下吸热蒸发。同时根据被冷却介质的热负荷变化自动调节进入蒸发器的制冷剂的流量膨胀阀作用

热力膨胀阀(TXV)降低进入蒸发器制冷剂的压力.控制流入蒸发器的制冷剂流量.控制合理的吸气过热度

循环过程在由管道将四部分连接成的密闭系统内，制冷剂在这个密闭的系统中不断循环流动，发生相态的变化，与周围环境进行热交换，从而达到制冷的目的。其工作过程是：液态制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物质的热量之后，汽化成低压、低温的气体，被压缩机吸入压缩成高压、高温的气体，然后进入冷凝器向冷却物质放热而冷凝为高压、常温的液体，在经节流装置节流以后变为低压、低温的液态制冷剂，再次进入蒸发器吸热汽化，从而起到循环制冷的目的。制冷循环通常压力和温度R2214-20bar65-90°C14-20bar35-50°C5-6bar6-10°C4,5-5,5bar10-15°C制冷组件压缩原理--往复式压缩机往复式压缩机(开始压缩)Pc=冷凝压力Pe=蒸发压力VPPcPeA.B压缩完成PPcPePc=冷凝压力Pe=蒸发压力A.B.V排气过程VPc=冷凝压力Pe=蒸发压力PPcPeA.B.C.C-C1:阀门压降膨胀过程A.B.VPPcPePc=冷凝压力Pe=蒸发压力.C1D1.D-D1=阀片压降吸气过程A.B.VPPcPePc=冷凝压力Pe=蒸发压力C.D1C1.D.D-D1=阀片压降h压缩效率随着压缩比的减小而增大涡旋式压缩机涡旋式压缩机涡旋式压缩机A型蒸发器蒸发器经节流后的液态制冷剂在蒸发器中吸热汽化，使被冷却物质降温，实现制冷的目的。由热交换盘管,框架结构,风机等构成V型蒸发器蒸发器盘管

V型结构排列的盘管产生相同的气流分布减少气流扰动使机组的噪声降低降低风机马达功率提高机组效率更佳的制冷效果节流装置节流装置是制冷循环中的降压装置,它能够提供可变的可修阻力,正对经过冷凝器冷凝后的高压的液体在进入蒸发器之前进行降压. 对高压液体制冷剂进行节流降压,保证冷凝器与蒸发器之间的压力差,以便使蒸发器中的液态制冷剂在要求的低压对应的饱和温度下蒸发吸热,从而达到制冷降温的目的,同时使冷凝器中气态制冷剂在给定的高压对应的饱和温度下放热冷凝. 它实现根据热负荷以最佳的方式给蒸发器供液(毛细管除外).毛细管制冷循环的流量控制和节流降压元件,直径约为0.7>2.5mm,长度约为0.6>6m

细而长的紫铜管

(降压原理为突然变径),

产生必需的压降从而使制冷剂能够在蒸发器中吸收热量.不可调节装置(不能适应制冷负荷的变化),设计过程必须进行仔细的选型从而避免运行过程中蒸发器过量供液或供液不足.一般用于小容量系统(家用空调),有制冷剂充注量的限制,

系统中不能采用储液罐.属于静态组件,可靠性较高.压缩机停机后,能够快速的平衡高低压,所以即使采用低堵转转矩(启动转矩)的马达,也能够保证压缩机停机后很快再次启动.热力膨胀阀以最佳的方式给蒸发器供液,保证蒸发器出口制冷剂蒸汽的过热度稳定.感温包必须与压缩机的吸气管良好的接触从而准确的感应压缩机的吸气温度,通常充注着与制冷系统内部相同的制冷剂,从而实现通过感温包反馈回来的压力即是压缩机吸气温度对应的该种类型制冷剂的饱和压力.通过膨胀阀确保了在运行环境发生变化时(比如热负荷变化),实现蒸发器最优及最佳的供液方式.

最佳液位外平衡式热力膨胀阀(1)从冷凝器流入被压缩机吸入6,4bar/13°C4,8bar/4,5°C(饱和状态)13°C感温包测量的管壁温度5,4barP1=4,8barP3=6,4barP2=1,6bar15barP1+P2=P3(动态平衡)热力膨胀阀(2)(过热段)AQ1Q2AQ1Q2热力膨胀阀(4)1)感温包2)变形膜片3)顶杆4)阀芯5)压缩弹簧6)调节螺杆7)密封装置8)入口过滤网风冷冷凝器室内机组与室外风冷冷凝器之间通过铜管连接组成密闭的系统冷凝器由热交换盘管,风机,框架结构构成.通过附件的组件,能够实现维持冷凝压力一年四季基本稳定(压力开关或电子调速装置连续调速).冷凝器的型号(即容量)应该根据安装地点所能够达到室外最高环境温度来确定.冷凝器的冷凝压力控制附件应该根据根据安装地点所能够达到室外最低环境温度来选择.风冷冷凝器是目前应用最为广泛的冷凝方式过热气体过冷液体风冷冷凝器板式换热器-水冷冷凝器出水口进水口制冷剂进口(气态)制冷剂出口(液态)水流量压力调节阀管壳式冷凝器-水冷冷凝器400psi泄压阀液体出x三通水流量调节阀热气进进出水接口管管式冷凝器-水冷冷凝器(外-钢管内-铜管)储液罐从冷凝器流入流向节流阀自动调整系统内循环的制冷剂容量 位于冷凝器与蒸发器之间的制冷剂液体存储装置,自动适应负载的变化,调节冷凝压力使冷凝器工作于最佳工况. 在进行系统维护的过程中,可以容纳绝大部分制冷剂,避免向大气环境排放制冷剂. 降低了调试过程对制冷剂充注量的精度要求视液