中央空调工程原理教程

中央空调工程原理教程第1页，共39页，2023年，2月20日，星期日

主要介绍常规中央空调系统原理及设备选型包括：水冷冷水机组空调系统风冷冷水机组空调系统第2页，共39页，2023年，2月20日，星期日空调常用单位换算

单位换算表

瓦(W)

公制马力(PS)

英制马力(HP)

千克力、米/秒(Kg.m/s)

英尺、磅力/秒(ft.lbf/s)

千卡/秒(kcal/s)

英热单位/秒(BTU/S)

1

0.00136

0.00134

0.102

0.7375

2.389*10-4

9.478*10-4

735.5

1

0.985

75

542.4

0.175

0.6972

745.7

1.014

1

76.04

550

0.1781

0.707

9.807

0.0133

0.01315

1

7.232

0.00234

0.0093

1.356

0.00184

0.00182

0.138

1

3.24*10-4

1.29*10-3

4187

5.77

5.16

427

3088

1

3.968

1055

1.435

1.415

107.6

778.1

0.252

1

功、能和热量单位换算表

焦(j)

千克力、米(kgf.h)

千瓦、小时(kw.h)

公制马力、小时(PS、H)

英制马力、小时(PS、H)

千卡(kcal)

英热单位(BTU)

磅力、英尺(16f.ft)

1

0.102

2.778*10-7

3.723*10-7

3.723*10-7

2.389*10-4

9.48*10-4

0.7376

9.80665

1

2.724*10-6

3.704*10-6

3.653*10-6

2.342*10-3

9.295*10-3

7.233

3.6*106

3.671*105

1

1.36

1.341

859.9

3412

2.665*106

2.648*106

2.7002*105

0.7355

1

0.9858

632.4

2510

1.953*106

2.685*106

2.737*105

0.7457

1.014

1

641.6

2546.4

1.98*106

4186.8

426.935

1.163*10-3

1.581*10-3

1.558*10-3

1

3.968

3088

1055.06

107.6

2.93*10-4

3.984*10-4

3.93*10-4

0.252

1

778.2

1.3558

0.1383

3.766*10-7

5.12*10-7

5.05*10-7

3.24*10-4

1.285*10-3

1

制冷量单位换算表

瓦

千焦/时

千卡/时

美国冷吨

日本冷吨

新英国冷吨

英热单位/秒(BTU/S)

(W)

(ki/h)

(kcal/h)

1

3.6

0.85985

2.843*10-4

2.5899*10-4

2.95*10-4

3.14119

0.2778

1

0.23885

7.8983*10-5

7.1942*10-5

6.6542*10-5

0.9478

1.163

4.1868

1

3.3069*10-4

3.012*10-4

2.786*10-4

3.9684

3516.9

12660.9

3024

1

0.91084

0.84246

1.2*104

3861.1

13900.2

3320

1.09788

1

0.92495

1.3175*104

4174.5

15028.1

3589.4

1.187

1.08117

1

1.4244*104

0.29307

1.05507

0.252

8.83*10-5

7.59*10-5

7.02034*10-5

第3页，共39页，2023年，2月20日，星期日水冷冷水机空调系统主要设备有：（1）螺杆机组（单螺杆、双螺杆）、离心机组（2）冷却塔（3）冷冻水泵（4）冷却水泵（5）补水泵（6）电子水处理仪或全自动软化水处理装置（7）水过滤器、阀门、控制系统（8）膨胀水箱（9）末端装置（空气处理机组、风机盘管等）第4页，共39页，2023年，2月20日，星期日水冷机组外形结构冷凝器蒸发器电控箱压缩机第5页，共39页，2023年，2月20日，星期日水冷中央空调工程原理空调制冷系统，主要是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、和节流膨胀阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化与外界进行热量交换。在制冷系统中蒸发器是输送冷量的设备；制冷剂在其中吸收水的热量，使其成为冷冻水，以实现制冷；压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用；冷凝器是放出热量的设备，将制冷剂的热量一起传递给冷却水（冷却塔）带走。第6页，共39页，2023年，2月20日，星期日水冷螺杆机组水系统流程图（一）第7页，共39页，2023年，2月20日，星期日水冷螺杆机组水系统流程图（二）

第8页，共39页，2023年，2月20日，星期日水冷冷水机空调系统一、制冷主机的选择

1.根据建筑的空调面积和房间功能进行空调冷负荷计算。

2.统计建筑空调总冷负荷。

3.大部分建筑需要考虑房间的同时使用率，一般建筑的同时使用率为70~80%，特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定。

4.制冷机冷负荷为建筑空调总冷负荷与同时使用率的乘积。根据计算的制冷机冷负荷即可选择制冷主机。

5.制冷主机须选择两台或以上。制冷主机台数可根据建筑业主和建筑所备机房情况进行确定第9页，共39页，2023年，2月20日，星期日水冷螺杆机组机房接管第10页，共39页，2023年，2月20日，星期日建筑物冷负荷估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1502601.53010公寓高层，南向110160102010高层，北向8013010209戏院、大会堂11026012012实验室150230105010图书馆、博物馆9515010408医院手术室1103806208公共场所5015010308第11页，共39页，2023年，2月20日，星期日建筑物冷负荷W/m2逗留者m2/人照明

W/m2送风量l/sm2显冷负荷总冷负荷卫生所、诊所130200104010理发室、美容院11020045010百货商店地下1502501.54012中间层1102003408药店11021033010零售店1101602.54010精品店11016053010酒厅11032021712饭店房间8013010157公共场所11016010158工厂装配室1502603.5459轻工业160260153010第12页，共39页，2023年，2月20日，星期日二、水泵的选择卧式离心泵立式离心泵1、水泵的主要形式第13页，共39页，2023年，2月20日，星期日2、水泵型号含义SLS200–250-XX（扬程）叶轮名义直径泵进出口公称直径SLS单级单吸立式离心泵第14页，共39页，2023年，2月20日，星期日3、水泵选择的步骤第一步：水泵流量的确定1.冷却水流量：一般按照产品样本提供数值选取，或按照如下公式进行计算，公式中的Q为制冷主机制冷量L(m3/h)=Q(kW)（4.5~5）℃x1.163X(1.15~1.2)2.冷冻水流量：在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。如果考虑了同时使用率，建议用如下公式进行计算。公式中的Q为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。L(m3/h)=Q(kW)（4.5~5）℃x1.163第15页，共39页，2023年，2月20日，星期日第二步：水系统水管管径的计算

在空调系统中所有水管管径一般按照下述公式进行计算：L(m3/h)0.785x3600xV(m/s)D(m)=公式中：L----所求管段的水流量（第一步已计算出）V----所求管段允许的水流速

流速的确定：一般，当管径在DN100到DN250之间时，流速推荐值为1.5m/s左右,当管径小于DN100时,推荐流速应小于1.0m/s,管径大于DN250时，流速可再加大。进行计算时应该注意管径和推荐流速的对应。第16页，共39页，2023年，2月20日，星期日注意：一般，选择水泵时，水泵的进出口管径应比水泵所在管段的管径小一个型号。例如：水泵所在管段的管径为DN125,那么所选水泵的进出口管径应为DN100。

目前管径的尺寸规格有：DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN70、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN600水泵的选择第17页，共39页，2023年，2月20日，星期日第三步：水泵扬程的确定以水冷螺杆机组为例：冷冻水泵扬程的组成

1.制冷机组蒸发器水阻力：一般为5~7mH2O；（具体值可参看产品样本）

2.末端设备（空气处理机组、风机盘管等）表冷器或蒸发器水阻力：一般为5~7mH2O；（据体值可参看产品样本）

3.回水过滤器阻力，一般为3~5mH2O；

4.分水器、集水器水阻力：一般一个为3mH2O；

5.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：一般为7~10mH2O；综上所述，冷冻水泵扬程为26~35mH2O，一般为32~36mH2O。

注意：扬程的计算要根据制冷系统的具体情况而定，不可照搬经验值！第18页，共39页，2023年，2月20日，星期日水泵扬程的选择冷却水泵扬程的组成

1.制冷机组冷凝器水阻力：一般为5~7mH2O；（具体值可参看产品样本）

2.冷却塔喷头喷水压力：一般为2~3mH2O3.冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差：一般为2~3mH2O4.回水过滤器阻力，一般为3~5mH2O；

5.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：一般为5~8mH2O；综上所述，冷冻水泵扬程为17~26mH2O，一般为21~25mH2O。

补水水泵扬程的计算：◆补水水泵扬程为系统最高点距补水泵接管处的垂直距离和补水管路的沿程阻力损失和局部阻力损失。◆沿程阻力损失和局部阻力损失一般为3~5mH2O。第19页，共39页，2023年，2月20日，星期日4、水泵参数表（部分）型号流量扬程（m）电机功率(kW)转速（r/min）必需气蚀余量（m）重量（kg）（m3/h）（L/S）SLS150-31514038.933.83014503.544020055.63226072.228SLS150-315A13136.429.52214803.536018951.92824367.524.5SLS150-315B12133.62518.514803.535017348.12422562.321

举例：如果计算出系统水流量为160m3/h,则水系统管径计算为DN200，所以水泵管径选DN150，扬程选为32mH2O，校核水泵参数表中流量和扬程部分，选取：SLS150-315型号的水泵。第20页，共39页，2023年，2月20日，星期日5、水泵并联运行情况水泵台数流量流量的增加值与单台泵运行比较流量的减少1100/2190905%32516116%42843329%53001640%

由上表可见：水泵并联运行时，流量有所衰减；当并联台数超过3台时，衰减尤为厉害。故强烈建议：1.选用多台水泵时，要考虑流量的衰减，留有余量。2.空调系统中水泵并联不宜超过3台，即进行制冷主机选择时也不宜超过三台。

一般，冷冻水泵和冷却水水泵的台数应和制冷主机一一对应，并考虑一台备用。补水泵一般按照一用一备的原则选取。第21页，共39页，2023年，2月20日，星期日三、冷却塔的选择1、冷却塔的主要形式圆形逆流冷却塔方形横流冷却塔当然冷却塔的分类形式还有很多种，在这里就不一一列举了。第22页，共39页，2023年，2月20日，星期日2、冷却塔的结构第23页，共39页，2023年，2月20日，星期日3、冷却塔设计选型

1、冷却塔台数与制冷主机的数量一一对应，可以不考虑备用；

2、冷却塔的水流量=冷却水系统水量×1.2；

举例：假设空调系统冷却水量为160m3/h，那么冷却塔的冷却水量=160×1.2=192m3/h，根据就近原则，选择冷却塔参数表中冷却水量为200m3/h的冷却塔。第24页，共39页，2023年，2月20日，星期日四、电子水处理仪、水过滤器的选择、阀门形式1、产品主要形式“Y”形过滤器电子水处理仪第25页，共39页，2023年，2月20日，星期日2、电子水处理仪和过滤器的选择

空调水系统中使用到的电子水处理仪和水过滤器一般都按照设备所在管段的管径进行选择。冷却水系统属开式系统，必须使用电子水处理仪；冷冻水系统属闭式系统，要求不是那么严格，可以在冷冻水系统管路中或膨胀水箱进水管路中安装电子水处理仪。第26页，共39页，2023年，2月20日，星期日3、阀门形式

阀门选择根据管道需求及管径设置。第27页，共39页，2023年，2月20日，星期日五、全自动软化水装置的选择当工程所在地水质较硬或是系统较大的时候，系统的循环水和补水最好是软化水，该空调系统必须配置水软化装置，一般选用全自动软化水装置；全自动软化水装置的选用一般按照系统补水量进行选择。补水装置可以根据实际情况来选（装置小，系统补水时间长；装置大，系统补水时间短）。工程图片第28页，共39页，2023年，2月20日，星期日七、膨胀水箱的选择膨胀水箱一般按照冷冻水系统管路总水容量的2~3%选择。一般，一万平方米左右建筑空调水系统膨胀水箱的容积为2~4立方。

注意：原设计图纸的水系统要求动态平衡，若做不到，需要加装动态平衡阀。第29页，共39页，2023年，2月20日，星期日八、末端设备的选择1、风机盘管的选择

风机盘管有两个主要参数：制冷（热）量和送风量，故有风机盘管的选择有如下两种方法：（1）根据房间循环风量选：房间面积、层高（吊顶后）和房间换气次数三者的乘积即为房间的循环风量。利用循环风量对应风机盘管高速风量，即可确定风机盘管型号。（2）根据房间所需的冷负荷选择：根据单位面积负荷和房间面积，可得到房间所需的冷负荷值。利用房间冷负荷对应风机盘管的高速风量时的制冷量即可确定风机盘管型号。确定型号以后，还需确定风机盘管的安装方式（明装或安装），送回风方式（底送底回，侧送底回等）以及水管连接位置（左或右）等条件。

对于一般的住宅和办公建筑，房间面积在20m2以下，可选用FP-3.5,25m2左右的选用FP-5.0，30m2左右的选用FP-6.3,35m2左右的选用FP-7.1。房间面积较大时应考虑使用多个风机盘管，房间单位面积负荷较大，对噪音要求不高时可考虑使用风量和制冷量较大的风机盘管。第30页，共39页，2023年，2月20日，星期日2、空气处理机的选择

空气处理机组主要用于处理室内空气和供新风，一般有空调工况和新风工况两种工作状态。空气处理机组的选择一般由三个主要参数决定：风量、表冷器排管数和机外余压。先根据系统需要的风量确定空气处理机组的型号，然后根据需要提供的冷量来决定其排管数，如此便可确定。根据系统需要的余压要求确定余压。空气处理机组一般有吊顶式和落地式两种。落地式包括立式和卧式两种。另外机组的送回风方式也有多不同。应根据建筑情况和建筑业主要求进行最终的确定。注意：空调工况的制冷（热）量比新风工况时要小。3、组合式空调机组的选择（根据需要配置）第31页，共39页，2023年，2月20日，星期日九、工程概算

1.设备费（除膨胀水箱、软化水箱、阀门管道和管件以外，全部为设备费，设备费的准确度应比合同最终签订价高8%~10%左右）。

2.设备运杂费（运输、包装费等）一般取设备费的1%~2%（根据设备的产地和使用地的距离来确定）。

3.设备安装费：一般取设备的5%~8%，（除散件设备，如：冷却塔的安装费：取冷却塔设备费的10%~15%）。

4.设备运行调试费：一般取设备费的0.5%~1%。

5.管道制作、安装、保温等费用，一般为设备费的20%~40%。（根据系统的复杂程度来确定）。

6.电气费、土建费用（应另行计算）。

7.工程设计费，取以上所有费用合计的2.5%~3%。

8.工程的其他费用（包括各种税费、工程临时设施费、冬雨季施工费、利润等），一般取以上所有费用合计的5%~8%。上述所有费用之和即工程总造价。第32页，共39页，2023年，2月20日，星期日

一般，使用水冷冷水机组，末端为风机盘管没有新风的情况下，建筑空调造价为200元/m2左右，末端为风机盘管加新风的为250元/m2左右。使用风冷冷水机组，末端为风机盘管没有新风的情况下，建筑空调造价为300元/m2左右，末端为风机盘管加新风的为350元/m2左右。或者按RT计算：水冷大概在5500元/RT,风冷大概在7500元/RT.第33页，共39页，2023年，2月20日，星期日风冷冷（热）水机空调系统主要设备有：（1）风冷冷（热）水机组（2）冷冻水泵（3）补水泵（4）电子水处理仪或全自动软化水处理装置（5）水过滤器、阀门、控制系统（6）膨胀水箱（7）末端装置（空气处理机组、风机盘管等）

第34页，共39页，2023年，2月20日，星期日风冷螺杆式冷热水机组第35页，共39页，2023年，2月20日，星期日风冷螺杆主机工程第36页，共39页，2023年，2月20日，星期日风冷热泵中央空调工程原理空调制冷系统，主要是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、和节流膨胀阀四个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化与外界进行热量交换。在制冷系统中蒸发器是输送冷量的设备；制冷剂在其中吸收水的热量，使其成为冷冻水，以实现制冷；压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用；冷