中央空调系统及原理

中央空调系统及原理

2021/5/91第一章、空调的基本概念及原理

1、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的温度、湿度、气流速度、洁净度进行调节，以满足人们对环境的舒适要求或生产对环境的工艺要求。空气调节四要素(四个“度”：温度、湿度、气流速度、洁净度)①温度调节……空气的冷却、加热（显热变化）②湿度调节……空气的减湿、加湿（潜热变化）③气流调节……气流的调节（速度、方向、流经路线等）④空气净化……空气的清净（除尘、消臭）2021/5/92第一章、空调的基本概念及原理2、单冷机组系统循环高温高压气体低温高压液体低温低压液体低温低压气体2021/5/93第一章、空调的基本概念及原理3、热泵机组系统循环2021/5/94第一章、空调的基本概念及原理说明：

1、冷吨：是一个英制的制冷量单位。冷吨表示1吨0℃的饱和水在24小时冷冻到0℃的冰所需要的制冷量。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。4、空调常用单位换算2021/5/95第二章空调系统的分类1、按服务对象分类2、按负担室内热湿负荷所用的介质分类3、按空气处理设备的设置情况分类2021/5/96第二章空调系统的分类一、按系统服务对象分类1、舒适型空调系统

(以人和环境为主要对象)

2

、工艺型空调系统

(以保证产品质量和工艺过程为主要对象)2021/5/97二、按负担室内热湿负荷所用的介质分类1、全空气空调系统

(以组合式空调器为主要处理手段)2

、空气-水空调系统(以风机盘管+空调机组为主要处理手段)3、全水空调系统

(以风机盘管为主要处理手段)4、制冷剂直接蒸发系统(如多联机空调系统、屋顶机空调系统)

2021/5/981、全空气空调系统系统介绍2021/5/991.1全空气系统的定义利用空气作为负担室内负荷的介质.(将经过处理的空气利用系统输送设备送入空调区域.)2021/5/9101.2全空气系统的特点系统功能强大,可满足不同需求;系统卫生条件好;系统设备布置集中,管理方便;介质输送过程中无水介质,使用中安全性好;系统控制点少;系统运行噪声小.由于空气的比热容小,为承担空调负荷系统所需的送风量很大;系统设备体积较大,大部分需独立机房进行安装;系统的部分负荷调节成本大,末端系统可调性能差;风管尺寸大,对标高及吊装空间要求高;系统工程成本高.2021/5/9111.3全空气系统的分类单风管定风量系统单风管变风量系统双风管系统2021/5/9121.3.1单风管定风量系统(单风管系统)指全空气、低风速、定风量的集中空调系统;冬夏共用一条送回风管道；送风量恒定，通过改变送风温度来调节室内负荷简称CAV系统2021/5/9131.3.2单风管变风量系统(单风管系统)指全空气、低风速、变风量的集中空调系统;冬夏共用一条送回风管道；送风温度恒定，通过改变送风量来调节室内负荷2021/5/9141.3.3双风管空调系统(双风管系统)指由独立的风管（冷、热风管）进行混合送风；系统回风管路共用；宜采用双风机系统；造价昂贵，混合时能量损失大；目前在工程实践中已很少使用。2021/5/9152、空气-水空调系统系统介绍2021/5/9162.1、空气-水系统的定义同时利用水和空气作为负担室内负荷的介质系统；（即利用空气、水向室内输送冷量或热量。）2021/5/9172.2、系统形式风机盘管+新风系统系统设备：风机盘管机组+组合式空调机组、立(卧\吊顶）式空调机组2021/5/9182.3、系统形式分析风机盘管机组作用：就地处理空气；保证室内空气的温度和湿度；室内负荷大部分由水来承担。新风机组作用：向房间送入新风、稀释室内污染物、满足房间卫生要求；风量较小、管道断面小、只负担小部分负荷。2021/5/9193、全水空调系统系统介绍2021/5/9203.1、全水系统的定义不向房间供给新风的风机盘管空调系统2021/5/9213.2、系统形式风机盘管承担全部室内负荷系统设备：风机盘管机组2021/5/9223.3、系统形式分析系统全部采用风机盘管机组；不向房间送入新风；对系统进行变流量控制的方法简单、成不低廉；卫生条件差；投资低廉。2021/5/9234、直接蒸发空调系统系统介绍2021/5/9244.1、直接蒸发系统的定义自带冷（热）源的空调机组以冷媒为介质，通过表冷器直接与室内空气进行冷热交换的空调系统。2021/5/9254.2、系统形式(1)独立的空调机组：冷源部分+冷媒输送系统+送风换热装置多联机空调系统2021/5/9264.2、系统形式(2)独立的空调机组：冷源部分+冷媒输送系统+送风换热装置风冷冷风式空调机组2021/5/9274.3、系统形式分析系统冷媒全部直接蒸发；冷热交换效率高（一次交换系统）；风冷系统受外界气候条件影响大；单机冷量小，不适合大型项目使用；投资较高。2021/5/928

(1)集中式空调系统这种系统的所有空气处理设备如风机、加热器／冷却器、过滤器、加湿器等都集中在一个空调机房内，其冷、热源一般也集中设置。集中式空调系统按送风量是否变化可分为定风量系统与变风量系统两种。

(2)半集中式空调系统采用半集中式空调系统时，在空调机房中经过集中处理的部分或全部空气，将送到各空调房间或空调区域后再由末端装置进行补充处理。半集中式空调系统主要包括诱导式空调系统和风机盘管空调系统。(3)分散式空调系统是指将空气处理设备分散在被调房间内的系统。这种系统把空气处理设备、风机以及冷热源设备都集中在一个箱体内，形成一个整体组置于空调房间内。

集中式空调系统与半集中式空调系统统称为中央空调系统。三、按空气处理设备的设置情况分类2021/5/929中央空中央空调系统类型总结2021/5/930第三章、空调系统的组成（1）中央空调系统组成表2021/5/931（2）中央空调系统制冷工况工作过程

集中式中央空调系统的制冷工作过程是通过四个循环来实现的，分别为：（1）制冷剂循环：在制冷机组中，制冷剂从压缩机—冷凝器—节流—蒸发器—压缩机。（2）冷却水循环：冷却水的作用是将制冷机组冷凝器里制冷剂释放的热量排除掉。冷却水系统由冷凝器、冷却水泵、冷却塔和连接水管及附件组成。冷却水从冷凝器里带走的热量，在冷却塔中直接释放给大气。（3）冷冻水循环：由制冷机组的蒸发器、空调机组的表面冷却器、提供水流动力的水泵及它们之间的连接水管和附件所组成的密闭循环系统。这个循环系统通过冷冻水源源不断地把制冷机组产生的冷量送到空调机组的表冷器去处理空气。（4）空气循环系统：由空调机组、风机、风阀、风管和送回风口等把处理好的空气送入空调房间并把房间内的空气取回来，以达到室内空气调节的目的。2021/5/932（3）中央空调制冷原理图37℃2021/5/933１、冷热源系统冷热源设备的分类

2021/5/934蒸气压缩式制冷工作原理

制冷压缩机将蒸发器中的制冷剂高温低压蒸汽吸入压缩机内，经过压缩机的压缩做功，使制冷剂成为压力和温度都较高的蒸汽进入冷凝器；在冷凝器内，由冷却水将制冷剂气体的热量带走，送入冷却塔并释放到大气中，使高温高压制冷剂蒸汽冷凝为低温高压液体；该低温高压液态制冷剂经膨胀阀后体积增大，变为低温低压汽液混合物；膨胀阀与蒸发器相连，制冷剂进入蒸发器后体积进一步增大，压力猛然降低，制冷剂立即汽化，并从冷冻水中大量吸热，使冷冻水温度降低并提供给用户；蒸发器中制冷剂吸热后成为高温低压蒸汽再进入压缩机，如此往复循环，完成蒸汽压缩制冷循环过程。2021/5/935吸收式制冷工作原理图中四个热交换设备组成了两个循环环路：制冷剂环路和吸收剂环路。图中左半部分为制冷剂环路，属于逆循环，由冷凝器，膨胀阀和蒸发器组成，其工作过程与蒸汽压缩式制冷过程相同。图中右半部分为吸收剂环路，属于正循环，由吸收器，溶液泵和发生器组成，其作用相当于代替蒸汽压缩式制冷系统的压缩机。在吸收器中，用液态吸收剂吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂，以达到维持蒸发器内低压的目的；吸收剂吸收了制冷剂蒸汽而形成的制冷剂—吸收剂溶液，经溶液泵升压后进入发生器；在发生器中该溶液被加热、沸腾，其中沸点低的制冷剂气化形成高压气态制冷剂，又与沸点高的吸收剂分离；然后气态制冷剂进入冷凝器液化，放热，液态吸收剂返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。对于制冷剂循环来说，吸收器相当于压缩机吸入侧，发生器相当于压缩机的压出侧。2021/5/936冷源：制冷机组2021/5/937热源：锅炉（热力）热交换器某换热站2021/5/938热泵机组

热泵是夏季能供冷，冬天又能供热的设备。热泵与制冷机从热力学原理上说是相同的，都是按热机的逆循环工作的，因此热泵的机组同样包括蒸汽压缩式、吸收式等，但热泵与制冷机有两点主要区别：其一，两者使用目的不同，制冷机单纯用于制冷，而热泵既能制冷，又能供热；其二，为适应上述特点，两者的工作温度范围是不同的。当对热泵系统分类时常按低位热源分类，即分为空气源热泵系统、水源热泵系统、土壤源热泵系统和太阳能热泵系统。2021/5/939２、空气热湿处理设备（空调系统）

（1）组合式空调机组

组合式空调机组是将各种空气处理设备(加热、冷却、加湿、净化、喷水、挡水、消声和隔热等)和风机、阀门等组合成一个整体的箱形设备。箱内的各种设备可以根据空气调节系统的组合顺序排列在一起，以便能实现各种空气的处理功能。全功能的组合式空调机组由新风回风混合段、消音段、回风机段、热回收段、初效过滤段、中间段、表冷器冷却段(含挡水板段)、再加热段、二次回风段、送风机段、消声段、中间段、中效过滤段和送风段等组成。

2021/5/940组合式空气处理机组结构图2021/5/941组合式空调机组实物2021/5/942（2）新风机组

新风机组可以看作简化的空气处理机组，其主要作用是调节室内空气清新度，同时也负担一部分室内冷热负荷。通常与风机盘管配合使用，由风机盘管负责室内主要的冷热负荷调节。2021/5/943新风机组示意图2021/5/944（3）风机盘管

2021/5/945风机盘管结构图2021/5/946风机盘管的控制：风机盘管的运转可用一个电机转速开关（三速开关）或一个温控器控制。墙式温控器包括一个电机转速选择开关、一个ON/OFF开关和一个温度控制元件。温控元件控制冷冻水阀的开关，并常配有一个温度设定转盘。转速开关标有“关/高/中/低”，可控制电机的转速，从而调节风量。2021/5/947温控器的种类按智能化程度可以分为：三速开关、机械膜盒式温控器、以及液晶风机盘管温控器。三速开关，是最简单的空调开关控制器，它是通过手动切换风机盘管风机的高、中、低三档风速转换，通过调节风机送风量的大小，从而达到调节室内温度的目的。现有拨动式的和旋钮式的两种。

拨动式三速开关旋钮式三速开关2021/5/948

机械式膜盒式温控器，主要是通过温控器中的双金属膜片测试室内温度，当室内温度没有达到设定温度时，风机和电动阀依旧工作；当室内温度达到设定温度时，电动阀关闭，风机低速运行。相比三速开关，它在功能和性能上都有了很大提升，如：可以自设温度，选择制热制冷状态。2021/5/949液晶式中央空调风机盘管温控器，在机械膜盒式温控器的技术上又有了很大的进步，它是集成编程器与软件合并实现智能化控制温度的开关，可以自由调节室内温度，并可按照用户的要求设定各种时间段的开关和各种预设好的模式下自动运行调节室温，使之达到舒适温度，保证资源的合理利用，也更加人性化、智能化。2021/5/9503、冷却塔

冷却塔的作用是将制冷机组产生的热量通过冷却水经冷却塔释放掉。相当于家用户式空调的室外机。2021/5/951冷却塔中冷却水循环图

2021/5/9524、空气输送和分配设备（空调风系统）空气输送和分配方式：直流式：全新风循环式：全封闭，无新风混合式：既有新风，又有回风设备：进风口风管风机送风口回风口条形送风口2021/5/953空调风管示意图2021/5/9545、空调水系统空调水系统=冷冻水系统+冷却水系统+冷凝水系统冷冻水系统：输送低（高）温水的系统；（闭式水循环系统）冷却水系统：为主机冷凝器提供冷却水的系统；冷凝水系统：回收系统设备工作时产生的凝结水的系统。集水器分水器水泵房2021/5/955冷冻水系统2021/5/9561、同程式水系统同程式系统：每个用户的冷冻水流经管道的物理长度相同。优点：流工作量经各终端用户的压力损失比较接近，当各个末端的阻力特性比较相似时，有利于水力平衡，可以简化水系统设计并减少系统初调节的。

2021/5/9572、异程式水系统异程式系统：每个用户的冷冻水流经管道的物理长度不同。优缺点：所需要主干管路较短，可以节省管道的初投的资及管路占用空间，但是各用户的压力损失相差较大，需要调节阀门以平衡各个用户之间的压力损失，保证每个末端用户都能够得到需要的水量供应，水系统设计和调节的工作相对复杂。供水干管回水干管供水立管回水干管2021/5/9583、同程式和异程式在工程中的应用如支管上末端设备的阻力很大，而主干管上阻力较小，宜采用异程式；（如组空机组、新风机组等设备）如支管上末端设备的阻力较小，彼此较为接近，而主干管上阻力比例占的较大，宜采用同程式；(如风机盘管系统）为了节省管材和建筑空间，可考虑总立管采用异程式，水平干管选用同程式；根据项目及系统分区特点灵活选用。

2021/5/9594、定流量空调水系统定义：系统中循环水量保持恒定，通过改变供回水温度（或末端设备的风量）来进行负荷调节。优点：系统简单，操作方便，不需复杂的自控系统。缺点：系统循环水泵的能耗始终处于最大值。适用于：空调面积不大、间歇性使用的建筑。特别适用于：只有一台冷水机组和一台循环泵的空调系统。2021/5/9605、变流量空调水系统定义：系统中供回水温度保持恒定，通过改变循环水量来进行负荷调节。（如风机盘管的回水管安装电动两通阀）优点：系统节能，运行方便。缺点：系统运行需自控设备的支持。适用于：空调面积较大，功能用途复杂的建筑。特别适用于：多台冷水机组和多台循环泵的且使用时间不统一的空调系统。2021/5/9616、空调水系统的竖向分区系统是否有必要分区取决于：系统底部的冷水机组、末端设备、管件和阀门的承压能力。系统中设备入口的运行压力应小于设备本身的承压能力！规范要求：建筑高度100M以内的不必要分区；规范要求：建筑高度超过110M的必须分区2021/5/9627、水系统定压保证系统任何一点的压力高于大气压，避免外接气体进入系统。通常采用高位膨胀水箱进行定压。膨胀水箱设在比系统最高点高出1.1~1.5M的位置。当无法设置高位膨胀水箱时，可采用落地膨胀水箱进行定压。2021/5/963冷却水系统2021/5/9641、冷却水系统的构成冷却塔、冷却水循环泵、电子水处理仪、管道、阀门2021/5/9652、冷却水系统的作用为冷水机组的冷凝器提供低温冷却水，保证机组的正常工作！2021/5/9666、控制系统分为电气控制系统和监控系统两部分。电气控制系统（强电部分）主要包括系统的供电，制冷机组、风机、水泵等的运行，可实现空调系统的手动控制；监控系统（弱电部分、也称搂控系统）包括各种传感器、执行器的控制，以及在物业管理中心的集中监控功能，可实现整个中央空调系统的自动化监控。2021/5/967中央空调监控系统主要设备

主要包括传感器、执行器、控制器以及安装监控管理软件的中央监控站（计算机）。

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