暖通空调基础知识讲解二

2015年08月20日暖通空调基础知识讲解大纲制冷原理详解常见空调系统概述空调常用单位换算概况1、制冷原理及分类空调用制冷技术属于普通制冷范围，主要是采用液体气化制冷法。（主要是利用液体气化过程要吸收比潜热，而且液体压力不同，其沸点也不同，压力越低，沸点越低。）另外根据热量从低温物体向高温物体转移的不同方式，可分为：蒸气压缩式制冷、吸收式制冷。对于蒸气压缩式制冷，其工作原理就是使制冷剂在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等热力设备中进行压缩、放热、接流和吸热四个主要的热力过程，以完成制冷循环。一制冷基础原理2、冷媒

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

A、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。但是氨最大的缺点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。B、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。3、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。4、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。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。5.制冷系统原理图冷却水冷冻水冷媒冷凝器主机膨胀阀压缩机蒸发器冷却塔空调末端空调制冷系统流程示意图低温低压气体7℃12℃32℃37℃高温高压气体低温高压液体低温低压液体5.1蒸发过程蒸发过程：蒸发发过程是在蒸发发器中进行的。。液态制冷剂在在蒸发器中蒸发发时吸收热量，，使其周围的介介质温度降低或或保持一定的低低温状态，从而而达到制冷的目目的。蒸发器制制冷量大小主要要取决于液态制制冷剂在蒸发器器内蒸发量的多多少。气态制冷冷剂流经蒸发器器时不发生相变变，不产生制冷冷效应，因而应应限制毛细管的的节流汽化效应应，使流入蒸发发器的制冷剂必必须是液态制冷冷剂。另外，蒸蒸发温度愈低，，相应的制冷量量也略为降低，，并会使压缩机机的功耗增加，，循环的制冷系系数下降。5.2压缩过程压缩过程：压缩缩过程在压缩机机中进行，这是是一个升压升温温过程。压缩机机将从蒸发器流流出的低压制冷冷剂蒸气压缩，，使蒸气的压力力提高到与冷凝凝温度对应的冷冷凝压力，从而而保证制冷剂蒸蒸气能在常温下下被冷凝液化。。而制冷剂经压压缩机压缩后，，温度也升高了了。5.3冷凝过程冷凝过程：冷凝凝过程在冷凝器器中进行，它是是一个恒压放热热过程。为了让让制冷剂蒸气能能被反复使用，，需将蒸发器流流出的制冷剂蒸蒸气冷凝还原为为液态，向环境境介质放热。冷冷凝器按工作作过程可分为冷冷却区段和冷凝凝区段。冷凝器器的入口附近为为冷却区段，高高温的制冷剂过过热蒸气通过冷冷凝器的金属盘盘管和散热片，，将热量传给周周围的空气，并并降温冷却，变变成饱和蒸气。。冷凝器的出口口附近为冷凝区区段，制冷剂由由饱和蒸气冷凝凝为饱和液体放放出潜热，并传传给周围空气。。5.4节流过程节流过程：电冰冰箱的节流阀是是又细又长的毛毛细管。由于冷冷凝器冷凝得到到的液态制冷剂剂的冷凝温度和和冷凝压力要高高于蒸发温度和和蒸发压力，在在进入蒸发器前前需让它降压降降温。液态制冷冷剂通过毛细管管时由于流动阻阻力而降压，并并伴随着一定程程度的散热和少少许的汽化，因因此节流过程是是一个降压降温温的过程。节流流汽化的制冷剂剂量越大，蒸发发器中的制冷量量就越少，因而而必须减少节流流汽化。空调器的基本功功能是调节房间间空气的温度和和湿度。依据系系统的用途的不不同，空调分为为工艺性空调和和舒适性空调。。舒适性空调的的基本工况为制制冷、制热和除除湿。6.空调器的基本工工作原理空调器要不断把把房间内的多余余热量转移到室室外，使室内温温度保持在一个个较低的范围内内。它包括两个个循环——制冷循环和空气气循环。

（1）制冷循环。空空调器采用蒸气气压缩制冷循环环方式，它包括括压缩、冷凝、、节流和蒸发4个热力过程，如如图1所示。

制冷剂剂经节流降压后后，在室内侧的的蒸发器中等压压蒸发，吸收潜潜热，变成低温温低压的蒸气，，然后经过压缩缩机压缩，变成成高温高压的蒸蒸气，最后在室室外侧的冷凝器器中冷凝成液体体，放出潜热。。如此周而复始始，不断循环。。小型空调器节节流装置为毛细细管，大、中型型空调器节流装装置为膨胀阀。。6.1制冷工况图1空调器的制冷循循环空气循环是利用用机内电风扇强强迫室内、室外外空气按一定路路线对流，以提提高换热器的热热交换效率。空空调器的空气循循环包括室内空空气循环、室外外空气循环和新新风系统。下面面以窗式空调为为例，说明这3种循环。室内空空气循环如图2所示。室内空气气从回风口进入入空调器，通过过滤尘网后，进进入室内侧蒸发发器进行热交换换，冷却后再吸吸入离心风扇，，冷风最后由送送风口吹回到室室内。6.2空气循环图2室内空气循环空调器制热方式式有两种：一种种是电热，即电电流通过电热丝丝发热；另一种种是热泵制热，，即气态制冷剂剂冷凝放热。在在制冷循环中，，冷凝器进行的的冷凝过程是一一个放热过程，，蒸发器内进行行的蒸发是一个个吸热过程，如如果将室内侧的的蒸发器改作冷冷凝器，而将室室外侧的冷凝器器改作蒸发器，，空调器就从制制冷状态转变为为制热状态，而而热泵型空调器器就是根据这个个原理设计的，，如图3所示。空调器制制冷系统中，加加一个电磁四通通换向阀，以切切换高低压制冷冷剂在管道中的的流向，使空调调器既能制冷，，又能制热。6.4制热工况空调器在制冷工工况时，蒸发器器盘管表面的温温度往往低于空空气的露点温度度，因而室内循循环空气流经蒸蒸发器时，空气气中的水蒸气就就会冷凝成水，，落在积水盘上上，排出室外，，从而使室内空空气的含湿量降降低。所以，空空调器制冷运行行时兼有除湿作作用。但由于室室内空气含湿量量减少，绝对湿湿度降低，并不不等于相对湿度度也降低。而影影响舒适性空调调质量的湿度指指标是相对湿度度而不是绝对湿湿度，因而有些些空调器增加了了独立除湿功能能。6.5除湿工况三、空调基础知知识3.1、空调的基本概概念3.1.1空调的定义3.1.2空调的制冷量与与制热量3.1.3空调的性能3.1.4常用单位换算3.2、空调的分类3.2.1舒适性空调（1）家用空调（2）商用空调3.2.2工艺性空调（洁洁净空调）3.3、本次学习内容容回顾1、空调的基本概概念1空调的定义：空调是空气调节的简称，它是利利用设备和技术术对室内空气（（或人工混合气气体）的温度、湿度、清洁度及气流速度进行调节，以满满足人们对环境境的舒适要求或或生产对环境的的工艺要求。满足人类或其它它生物对舒适感感的要求的空调调，一般称之为为舒适性空调；而主要用来满满足工艺生产过过程和设备的运运行要求，及人人体的舒适度要要求的空调，一一般称之为工艺性空调。1.2空调的制冷量与与制热量1.2.1．制冷量：单位时间内，空空调器在名义制制冷工况下从空空间区域或房间间内排除的热量量。1.2.2．制热量：单位时间内，空空调器在名义制热工况下向空间区区域或房间内释放的热量。空间热量外界制冷量空調器空間制熱量热量1.3空调影响质量好好坏的三项国家家标准制冷（热）量空调器在制冷（（热）运转单位位时间内从密闭闭空间除去的热热量，法定计量量单位W（瓦）。国家标标准规定空调实实际制冷量不应应小于额定制冷冷量的95%。输输入功率：空调调器在额定工况况下进行制冷（（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。

国家标准规规定，2500W空调的能效比标标准值为2.65；2500W至多4500W空调的能效比标标准值为2.70/3.噪声空凋器运转时产产生的杂音，主主要由内部的蒸蒸发机和外部的的冷凝机产生。。

国家规定制制冷量在2000W以下的空调室内内机噪声不应大大于45分贝，室外机不不大于55分贝；2500W的分体空调室内内机噪声不大于于48分贝，室外机不不大于58分贝。3.2、空调的分类按照功能要求的的不同：3.2.1、舒适性空调（1）家用空调（2）商用空调3.2.2、工艺性空调洁净空调1．窗式空调窗式空调是一种种整体式空调器器，是空调产业业前期的代表品品，有结构紧凑凑、体积小、重重量轻、安装方方便等特点，适适用于卧室、办办公室、家庭小小计算机房等场场所使用；其主主要缺点是噪声声较大。其外观观如下：2．分体空调：是在整体式空调调器的基础上发发展起来的，由由室内和室外机机组组成，两者者通过电缆和管管道连接。两两组之间的管道道采用铜管接头头连接，它的优优点是：（1）压缩机和冷凝凝器装在室外，，离房间较远，，降低了噪音，，改善了环境，，其噪音比窗式式空调器低20DB左右。（2）安装和检修方方便，小修容易易，大修可分别别拆卸。（3）室内机组占地地面积小，布置置方便，造型美美观，可与室内内装饰配套。（4）增加了冷凝器器的传热面积和和风量，散热条条件比窗式空调调器好2.1.2家庭中央空调家庭中央空调不不仅适合于50~200㎡㎡的普通家庭住宅宅，更适合于建建筑面积为200~500㎡的休闲别墅类住住宅，在现代高高档别墅群中有有广泛的使用。。（一）家庭中央央空调的特点：：1）整个家庭都满满足舒适性条件件，避免了其它它分体机造成的的直吹过冷和和房内冷热不匀匀的人体不适现现象；2）装饰性好，配配合装修无任何何外露管线，整整个系统处于隐隐蔽状态；3）操作简单，自自动运行，无需需维护；4）可根据各个房房间的朝向、功功能等增加和减减少送冷（热））量；5）可加新风、加加湿，使室内空空气保持新鲜和和卫生。（二）家用中央空空调的局限:1．布置上：设计和安装要与装装修结合才能达到到良好的舒适性和和装饰效果；2．电源要求：电负荷较大，老式式住房要考虑电路路负荷是否足够。。

从审美观观点和最佳空间利利用上考虑，使用用中央空调使室内内装饰更灵活，更更容易实现最佳装装饰效果。即使您您不再喜欢原来的的装饰，重新装修修，原来的中央空空调系统稍微改变变即可与新的装修修和谐一致。因此此称中央空调为"一步到位、永不落落后的选择"。（三）家用中央空空调的种类？常用家用中央空调调大体可分为三种种类型：风冷管道系统、风风冷冷/热水系统、多联型型系统。1）风冷管道系统2）风冷冷/热水系统风冷冷/热水系统应用广泛泛，从几十平米到到上千平米，平面面或多层，房间结结构简单或复杂均均可。机组的输送送介质通常为水。。它通过室外主机机产生出空调冷/热水，由管路系统统输送至室内的各各末端装置，在末末端装置处冷/热水与室内空气进进行热量交换，产产生冷/热风，从而消除房房间空调负荷。它它是一种集中产生生冷/热量，分散处理个个房间空调系统形形式。冷/热水机组的末端装装置通常为风机盘盘管。3）多联型系统多联型系统即：VRV系统（变制冷剂流流量VariedRefrigerantVolume），它是一种冷剂剂式空调系统，尤尤其适合于办公场场所。VRV系统的一台室外机机通过管路能够向向若干个室内机输输送制冷剂液体。。通过控制压缩机机的制冷剂循环量量和进入室内各换换热器的制冷剂流流量，可以适时地地满足室内冷、热热负荷要求，VRV系统具有节能、舒舒适、运转平稳等等诸多优点，而且且各房间可独立调调节，能满足不同同房间不同空调负负荷的需求。它是由室内机和室室外机组成。室外外主机由室外侧换换热器、压缩机和和其他制冷附件组组成，室内机是由由直接蒸发式换热热器和风机组成。商用空调2.2商用中央空调（大大型中央空调）1、商用中央空调原原理图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2、中央空调制冷机机组和大型空调设设备3、中央空调末端设设备1、空调末端的主要要类别1）空调箱：一般有有吊顶式、卧式、、立式机组2）组合式空调箱，，根据要求可以有有不同的功能段。。3）风机盘管：主要要形式有卧式暗装装（有普通型与高高静压之分）、立立式明装、卡式吸吸顶等。4、中央空调的分类类按照冷却形式分类类1、水冷机组2、风冷机组按照提供能量的形形式分类1、单冷型2、冷暖型5、水冷机组空调系系统的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全自动软化水处理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6、风冷冷水机组空空调系统主要设备备制冷主机冷冻水泵补给水泵电子水处理仪或全全自动软化水处理理装置水过滤器膨胀水箱末端设备空调末端冷冻水冷媒冷凝器蒸发器室外空气主机7、空调主机的选型型1）负荷计算：（1）根据设计手册进进行详细的计算。。具体计算可参见见设计手册（2）单位面积负荷概概算法。在实际工工程中，有时要求求对建筑物空调负负荷做一个预先估估计，以便估算容容量和投资费用，，常采用单位面积积负荷概算法。各各种建筑物的冷热热负荷概算指标可可见下表。2）主机选择：根据据计算所得的总冷冷负荷，参照产品品型录选取设备。。冷负荷概算指标建筑物冷负荷W/m2逗留者m2/人照明

W/m2送风量l/sm2显冷负荷总冷负荷办公室中部区659510605周边11016010606个人办公室16024015608会议室1852703609学校教室1301902.5409图书馆1301906309自助餐厅1502601.5