中央空调基础知识

1.1 制冷站
1.1.1 空调制冷设备的种类
按制冷原理的不同，制冷设备可分为两大类：
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压缩式制冷机
压缩机都以电能为动力，所以又称为电制冷设备。
工程上所用的压缩机根据其压缩原理不同，可分为容积 型和速度型两种。
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吸收式制冷机
吸收式以热能为动力，根据使用热能的不同，又分为直 燃型、蒸汽型、热水型等多种。
◇ 螺杆式热泵机组
螺杆式热泵机组具有制冷与制热双功能，在不同季节及不同环
境，可以以空气—水、水—水和空气—水—水双热源运行，实 现高效率。 螺杆式压缩机组外形
◆ 离心式制冷压缩机
离心式制冷压缩机是一种速度型压缩机。离心式制冷压缩机是借
助叶轮旋转运动产生的离心力来压缩制冷剂气体的。制冷剂多采 用R134a或R123。 离心式压缩机由于是连续运转，就可通过提高转速增大对制冷剂 气体的压缩，所以制冷量较大，Q＞1000 KW的机组多用离心式 冷水机组。 离心式冷水机组的特点：
◆ 制冷剂 又叫做制冷工质，简称工质 。 压缩式制冷机常以氨和氟利昂为制冷剂。 制冷剂的作用是在制冷系统中担当汽化吸热和冷凝放 热的热力循环而达到制冷的目的。
制冷剂的分类
常温下在冷凝器中冷凝时饱和压力Pk和正常蒸发温度T0的高低，一
般分为三大类： ——低压高温制冷剂，如Ｒ11（CFCl3），T0＝23.7℃，
螺杆式压缩机组类型 ◇ 单螺杆式压缩机组
单螺杆式压缩机又称蜗杆式压缩机，是将一个螺杆和星轮装于
铸铁机壳内组成压缩机，制冷工质为R22或R134a。压缩功能是 由带6道螺旋凹槽的主螺杆和带有11个齿的星轮咬合完成的。
◇ 双螺杆式压缩机组
双螺杆式模块冷水机组是1996年研制开发成功的制冷设备。模
块化单机制冷量有120KW和180KW两种，以此为模数可组成各种 制冷量的冷水机组：120、180、240、300、360、420、540、 660、840、900、1020、1080KW等各种规格的冷水机组。 工作循环分为三个过程： ◇ 吸气过程； ◇ 压缩过程； ◇ 排气过程。
中央空调系统原理
贵州汇通华城楼宇科技有限公司
目 录
一 中央空调系统构成及原理 二 中央空调节能控制技术
1 中央空调系统的构成
大中型中央空调装置可划分为三部分：
◆ 制冷站 冷水机组和供、回水设备。 ◆ 空调水及其管网系统 以水为介质在建筑物之间或建筑物内部传递冷量或热 量的系统称为空调水系统，水系统的载体是管网。 ◆ 空调末端装置 空调末端装置包括组合式空调机组、风机盘管机组和 新风机组等。
冷系统流程简单、安装调试简捷、占地面积小、操作管
理 方 便 等 。 但 活 塞 式 制 冷 机 的 制 冷 量 较 小 （ ＜ 100 KW），而且部件易磨损，吸气阀与排气阀的阀片寿命
较短。
制冷剂：一般多用氨（NH3）和氟利昂22（R-22），新制冷剂则有 R134a等。
基本结构：活塞式压缩机如下图
压缩式制冷机的分类：
制冷压缩机
容积型
速度型
往复式
回转式
活 塞 式
滚 动 转 子 式
滑 片 式
单 螺 杆 式
双 螺 杆 式
涡 旋 式
离 心 式
吸收式制冷机的分类
1.1.2 压缩式制冷原理及设备
（1）压缩冷水机组的构成
压缩式冷水机组四大部件——压缩机、冷凝器、节流 阀、蒸发器。
（2）压缩式冷水机组中的循环液体
◆ 载冷剂
在间接冷却的制冷系统中，被冷却物体的热量是通过中间介质传给 制冷剂，这种中间介质称之为载冷剂。 载冷剂的作用，是在蒸发器中将自身的热量传给液体制冷剂，使其 蒸发为气体制冷剂，自身由于失热而温度降低。低温载冷剂是空调
的冷源。
工作温度在5℃以上的载冷剂系统，采用水作载冷剂，称为冷水或 冷媒水。水最容易获得，且价格低廉。水的热物理性质也很适合于
（3）压缩式冷水机组的制冷原理
利用工质相变产生的潜热，通过压缩、冷凝、节流、蒸发
4个过程的封闭循环实现制冷。
（4）压缩机的基本性能参数
◇ 性能系数 COP
为了衡量制冷压缩机的动力经济性，采用性能系数COP （Coefficient of Performance），它是在一定工况下 制冷压缩机的制冷量Q0与所消耗功率PZ之比，单位为 kcal/kcal，COP = Q0 / PZ。
3、占地面积大。
（7）蒸发器
◆ 蒸发器的种类
根据被冷却介质的种类不同，蒸发器可分为两大类： ◇ 冷却液体载冷剂的蒸发器：用于冷却液体载冷剂——水、盐
水或乙二醇水溶液等。这类蒸发器常用的有卧式蒸发器、立管式
蒸发器和螺旋管式蒸发器等。 ◇ 冷却空气的蒸发器：这类蒸发器有冷却排管和冷风机。 卧式蒸发器：按供液方式 可分为壳管式蒸发器和干 式蒸发器两种。
卧式壳管式蒸发器： 广泛使用于闭式盐水循环系统其主要特点是：结构紧凑，液体与传
热表面接触好，传热系数高。
干式氟利昂蒸发器： 制冷剂在管内流动，而载冷剂在管外流动。节流后的氟利昂液体从
一侧端盖的下部进入蒸发器，经过几个流程后从端盖的上部引出，
制冷剂在管内随着流动而不断蒸发，所以壁面有一部分为蒸气所占 有，因此，它的传热效果不如满液式。但是它无液柱对蒸发温度的 影响，且由于氟利昂流速较高(≥4m/s)，则回油较好。此外，由于 管外充入的是大量的载冷剂，从而减缓了冻结的危险。
◆ 涡旋式制冷压缩机
涡旋式制冷压缩机是一种新型容积式压缩机，在1 ～ 15 KW范
围内逐步取代能耗高、结构复杂的往复式、滚动活塞式及其它结 构的回旋式制冷压缩机。
基本结构主要由动涡旋体、静涡旋体、曲轴、机座及防自转机构
等组成。 动、静涡旋体的型线均是螺旋形，动涡旋体相对静涡旋体偏心并
相差180º 对置安装，在动、静涡旋体间形成了一系列月牙形空间，
◇ 淋水式冷凝器 靠水的温升和水在空气中蒸发带走冷凝热量。 这种冷凝器主要用 于大、中型氨制冷系统中。它可以露天安装，也可安装在冷却塔的 下方，但应避免阳光直射。
优点：1、结构简单，制造方便；
2、漏氨时容易发现，维修方便； 3、清洗方便；
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4、对水质要求低。
缺点：1、传热系数低； 2、金属消耗量高；
各台压缩机，每台压缩机的功率小，对电网的冲击小，能量损失
小。
◇ 活塞式模块化冷水机组
模块化机组可以用单元步进的方式逐步启动，减少机组的启动冲 击电流。机组的制冷量可通过模块单元运行数量调节来控制，这 有利于在部分负荷运行时降低机组的电能消耗。
◇ 风冷式活塞冷水机组
风冷式活塞冷水机组与水冷式活塞冷水机组不同之处，在于以冷 却风机取代后者的冷却水系统设备（冷却水泵、冷却塔、水处理 装置、水过滤器和冷却水系统管理等），使庞大的冷水机组变得 简单而且紧凑。风冷机组可以安装于室外空地，也可安装在屋顶， 无需建造机房。
立式壳管式冷凝器： 由于冷却流量大流速高，故传热系数较高； 垂直安装占地面积小，且可以安装在室外； 冷却水直通流动且流速大，故对水质要求不高； 管内水垢易清除。 卧式壳管式冷凝器： 与立式冷凝器有相类似的壳体结构，主要区别在于壳体的水平 安放和水的多路流动。
套管式冷凝器 优点：结构简单， 便于制造； 介质流动方向相反， 故传热效果好。
Pk≤3.06Kg/cm2，适用于离心式制冷压缩机。
——中压中温制冷剂，如Ｒ717、Ｒ12、Ｒ22等， T0：０℃～-60℃， Pk≤20Kg/cm2，适用于普通单级压缩和双级压缩的活塞式制冷 压缩机。 ——高压低温制冷剂，如Ｒ13（CF3Cl）、Ｒ14（CF4）、二氧化碳、 乙烷、乙烯等， Pk≥20Kg/cm2，T0 ≤－70℃，适用于复迭式制 冷装置的低温部分或－７０℃以下的低温装置中。
即基元容积。在动涡旋体以静涡旋体的中心为旋转中心并以一定 的旋转半径作无自转的回转平动时，外圈月牙形空间便会不断向 中心移动，使基元容积不断缩小。
涡旋式压缩机 结构图
（6）冷凝器
◆ 冷凝器的种类
冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发 式三大类。 ◇ 水冷式冷凝器：以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝 热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。 水冷式冷凝器按其结构形式又可分为两种： ——壳管式冷凝器； ——套管式冷凝器。 常见的是壳管式冷凝器。
缺点： 金属消耗量大；
传热面积不能充分利用；
紧凑性差； 清洗困难。
套管式冷凝器结构
制冷剂的蒸气从上方进入内外管之间的空腔，在内管外表面上冷凝， 液体在外管底部依次下流，从下端流入贮液器中。冷却水从冷凝器的 下方进入，依次经过各排内管从上部流出，与制冷剂呈逆流方式。
◇ 空气冷却式冷凝器 以空气作为冷却介质，靠空气的温升带走冷凝热量。这种冷凝器适 用于极度缺水或无法供水的场合，常见于小型氟利昂制冷机组。根 据空气流动方式不同，可分为自然对流式和强迫对流式两种。
作载冷剂。水的比热大、化学稳定性好、不燃烧、不爆炸、无毒、
对金属的腐蚀较小。 载冷剂除水以外，常用的还有盐水、二氯甲烷、三氯乙烯、乙二醇 和丙酮等。
◆ 冷却剂 冷却水是空调系统的冷却剂。 冷却剂的作用，是在冷凝器中对气体制冷剂进行冷
却，使其液化为液体制冷剂，自身由于吸收了气体
制冷剂的热量而温度升高。 中央空调以水冷却剂，称为冷却水。
立管式蒸发器与螺旋管式蒸发器：
共同点是制冷剂在管内蒸发，整个蒸发器管组沉浸在盛满
载冷剂的箱体内(或池、槽内)，为了保证载冷剂在箱内以 一定速度循环，箱内焊有纵向隔板和装有螺旋搅拌器。载
冷剂流速一般为0.3～0.7m/s，以增强传热。
性能系数还有另一种表达形式——能效比EER（Energy
Efficiency Ratio），其单位为W/W或Btu/(w-h)。 制冷工况以EER表示，制热工况用COP值来表示。