中央空调基础知识新手入门汇总

中央空调基础知识-新手入门中央空调基础知识孟祥龙2008 年 7月 15 日孟祥龙编写蒸发器的形式分类根据被冷却介质的种类不同蒸发器可分为两大类1 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2 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又称为卧式壳管式蒸发器其与卧式壳管式冷凝器的结构基本相似按供液方式可分为壳管式蒸发器和干式蒸发器两种一卧式壳管式蒸发器外观照片内部结构1卧式壳管式蒸发器是满液式蒸发器即载冷剂以 1～2ms 的速度在管内流动管外的管束间大部分充满制冷剂体二者通过管壁进行充分的热交换吸热蒸发的制冷剂蒸汽经蒸发器上部的液体分离器进入压缩机为了保证制冷系统正常运行这种蒸发器中制冷剂的充满高度应适中液面过高可能使回气中夹带液体而造成压缩机发生液击反之液面过低会使得部分蒸1孟祥龙编写发管露出液面而不起换热作用从而降低蒸发器的传热能力因此对于氨蒸发器其充满高度一般为筒体直径的 70～80％对于氟利昂蒸发器充满高度一般为筒体直径的 55～65％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但是它需要充入大量制冷剂液柱对蒸发温度将会有一定的影响且当盐水浓度降低或盐水泵因故停机时盐水在管内有被冻结的可能若制冷剂为氟利昂则氟利昂内溶解的润滑油很难返回压缩机此外清洗时需停止工作2干式氟利昂蒸发器这种蒸发器的外形和结构与卧式壳管式蒸发器基本一样它们之间的主要区别在于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≥4ms 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这种蒸发器内制冷剂的充注量只需满液式的 12～l3 或更少故称之为干式蒸发器为了提高载冷剂的流速并使其横向冲刷管束在壳体内装有多块折流板以提高传热效果干式氟利昂蒸发器常用于冷却淡水水的流速一般为05～15ms铜管时一般取 10ms二立管式和螺旋管式蒸发器立管式和螺旋管式蒸发器的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 03～07ms以增强传热这两种蒸发器只能用于开式循环系统故载冷剂必须是非挥发性物质常用的是盐水和水等如用盐水蒸发器管子易被氧化且盐水易吸潮而使浓度降低这两种蒸发器可以直接观察载冷剂的流动情况广泛用于以氨为制冷剂的盐水制冷系统1立管式蒸发器立管式蒸发器全部由无缝钢管焊制而成蒸发器的列管以组为单位按照不同的容量要求蒸发器可由若干组列管组合而成每一组列管由两个直径较大的水平集管上面的称为蒸气集管下面称为液体集管和在集管上焊接两头弯曲的细立管及粗立管组成上下水平集管的管径一般为 D108×4 或 D121×4细立管的直径一般为 D57×352孟祥龙编写或 D38×3粗立管的直径一般为 D76×4上集管的一端接汽液分离器分离回汽中夹带的液滴下集管的一端与集油器相连来自贮液器的高压常温液体制冷剂经节流后从上集管中部的进液管进入蒸发器进液管位于粗立管中并往下伸至下集管这样就保证液体能较均匀地分配到各根立管中由于细立管的相对换热面积较粗立管大所以在细立管内液体先蒸发产生大量的蒸气并引带液体上升汽液混合物进入上集管后其中大部分液体又经粗立管返回下集管形成了内部循环而夹带的部分液滴的蒸汽进入汽液分离器分离出来的液体再次返回下集管蒸汽被压缩机吸走蒸发器的润滑油沉积在集油器中以便定期放出2螺旋管式蒸发器螺旋管式蒸发器是对立管式蒸发器改进后的一种变型其总结构与立管式相似二者的不同是螺旋管式蒸发器在上下集管之间焊接的是用两排螺旋管取代了立管在集管距离相等时使传热面积增大因此结构尺寸紧凑且焊接头较少加工制造容易在此基础上国内又开发生产了双头螺旋管式蒸发器它的螺旋管是由螺径不同的内外两圈组合而成这样使得蒸发器的结构更为紧凑三冷却排管冷却排管是用来冷却空气的一种蒸发器长期以来广泛地应用于低温冷藏库中制冷剂在冷却排管内流动并蒸发管外作为传热介质的被冷却空气作自然对流冷却排管的型式繁多按管组在库房中的安装位置可分为三种墙排管顶排管和搁架式排管若按结构分也可分为竖管式横管式和盘管式三类冷却排管最大的优点是结构简单便于制作对库房内贮存的非包装食品造成的干耗较少但排管的传热系数较低且融霜时操作困难不利于实现自动化对于氨直接冷却系统用无缝钢管焊制采用光管或绕制翅片管对于氟利昂系统大都采用绕片或套片式铜管翅片管组1 立管式墙排管这种冷却排管通常用于冻结物的冷藏间墙布置故称为墙排管立管式墙排管只适用于重力供液的氨制冷系统立管式墙排管由上下各一根直径为 D76×35 或 D89×35 的水平集管与数十根直径为D38×22 或 D57×35mm高度为 25～35m 的立管焊接而成相邻两立管之间的中心距为 100～130mm立管的高度和根数可根据所需的传热面积及库内净高而定立管式墙排管工作时氨液由下集管进入产生的蒸汽由上集管排出因而蒸汽能很容易地排出传热效果较好除霜也方便它的缺点是焊接接头多制作工作量大排管充液量大通常为排管容积的 60％～80％且当排管的高度较大时由于静液柱的3孟祥龙编写影响使排管下部管段内的的氨液饱和蒸发温度显著增高从而使传热温差降低传热量减少尤其当系统的蒸发温度较低时更突出故在较低蒸发温度低于33℃时不宜采用2 蛇管式排管蛇管式排管多是用 D38×22mm 的无缝钢管弯制而成可以是单排的也可以是双排的每排由一根或两根光管组成如当库房的热负荷较大所需的传热面积较大时可用两根单排或双排的盘管式排管因为这种排管的结构比较紧凑与单根单排相比可以获得较大的传热面积但不管是单排还是双排每一供液回路的总长度不应超过一定值否则后段盘管为蒸气所充满传热效果很差此外在垂直方向上盘管的管数应为偶数使制冷剂在同一侧进入和引出便于安装连接蛇管式排管的适用范围较广蛇管式顶管重力供液或氨泵供液均可单排和双排蛇管式墙排管可用于下进上出式的氨泵供液系统及重力供液系统对单根蛇管式排管还可用于氨泵上进下出供液系统和热力膨胀阀供液系统氟利昂系统所采用的蛇管式排管通常为单排式其可以是 D25×225 钢管或 D19×15～D22×15 紫铜管及黄铜管蛇管式排管的优点是结构简单易于制作存液量较小适用性强其主要缺点为排管下段产生的蒸气不能及时引出必须经过排管的全长后才能排出故传热系数小汽液二相流动阻力大为此设计蛇管式排管时应限制单管的总管长对于重力供液系统每一供液回路的总长度不宜大于 120m对于氨泵供液系统则可达350m3 U 形排管常用的 U 形排管由两层或四层光滑无缝钢管构成每组排管各有上下两根集管下集管 D57×35 供液上集管 D76×35 回汽上下两根集管间焊接数十根 U 形管一般排管水平方向的管子中心距为 120mmU 形管的中心距单排为 180mm双排为 200mm因其吊装在距库房顶板或楼板下 300mm 处作顶排管使用故常称为集管式顶排管通常应用于低温冷藏间和冰库对于小型的不用冷风机的冻结间也常采用U 形顶排管优点是结霜比较均匀制作和安装较方便充液量小约占其容积的 50％适用重力供液系统和氨泵下进上出氨制冷系统在冷库中获得较广泛的应用但其占据库房的有效空间较多且上层排管不易除霜4 搁架式排管搁架式排管多用于冻结室中冷冻加工食品的设备它是由许多组蛇形盘管组合而成搁架式排管一般采用 D38×22 或 D57×35 的无缝钢管制作目前这种排管也有采用矩形无缝钢管焊制的冷冻加工时将食品置于冻盘中放在搁架上进行冻结由于排管4孟祥龙编写与食品近乎直接接触所以其传热效能较高适用于冻结鱼类家禽等食品整个冻结装置结构紧凑空间利用率高而且可省掉许多辅助设备其缺点是钢材消耗量大且不利于机械化连续化和自动化操作故目前仅用于小型的冻结间搁架式排管一般来说不送风既采取空气自然对流换热但为了提高传热系数可在库内设置风机采用强制送风循环这对老设备的改造也是一个可取的方向四冷风机空气冷却器冷风机多是由轴流式风机与冷却排管等组成的一台成套设备它依风机强制库房内的空气流经箱体内的冷却排管进行热交换使空气冷却从而达到降低库温的目的冷风机按冷却空气所采用的方式可分为干式湿式和干湿混合式三种其中制冷剂或载冷剂在排管内流动通过管壁冷却管外空气的称为干式冷风机以喷淋的载冷剂液体直接和空气进行热交换的称为湿式冷风机混合式冷风机除冷却排管外还有载冷剂的喷淋装置下面介绍目前冷库广泛使用的干式冷风机冷库常用的干式冷风机按其安装的位置又可分为吊顶式和落地式两种类型它们都由空气冷却排管通风机及除霜装置组成且冷风机内的冷却排管都是套片式的大型干式冷风机常为落地式1 落地式冷风机落地式冷风机主要由上中下三部分组成它的下部是水盘用来收集冷风机冲霜用水并用以支承风机主体同时又是空气的吸入口上部为排风的风帽内装凤机根据风量和风压要求去选用轴流式或离心式风机及其相应的台数轴流式风机的风压一般比离心式风机的低但风量大得多在风帽和管簇之间装设淋水管作为水冲霜之用中间部分是一个空气冷却排管蒸发管组对于套片式冷风机来说其冷却管簇为在D25×25mm的无缝钢管上套有 05mm 的镀锌钢片或 05mm 铝片的套片管冷库用的落地式冷风机有三种KLD 型用于冻结物冷藏间KLL 型用于冷却物冷藏间KLJ 型用于冻结间2 吊顶式冷风机吊顶式冷风机装在库房平顶之下不占用库房面积根据吊顶式冷风机的送风形式可分为单面送风和双面送风根据它的翅片形式有绕片式和套片式氟利昂冷风机一般是单向吊顶套片式冷却管一般用 D1020 的紫铜管其外套有02～03mm 的薄铝肋片为了使冷风机出口的制冷剂有一定的过热度冷风机中制冷剂的走向与空气的流向一般采用错流5孟祥龙编写一次泵变流量的资料一次泵变流量不是在什么情况下都通用的首先要确定你的冷机是电制冷机还是直燃机如果制冷机是电制冷机那么采用一次泵系统时不能使水泵变频变流量因为如果进入制冷机蒸发器的水流量小于额定流量很多时管路中水流速减小水流状态为层流会发生冻结若进入制冷机蒸发器的水流量大于额定流量时管路中水流速增大水流对管路的摩擦增大使主机内管路过早的磨损或产生普破坏性振动还有流量的变化过快还会引起其它的一些问题所以电制冷机在采用一次泵时不能变频但为了在部分负荷时节约能量便有了二次泵系统即一次泵定频二次泵变频由于直燃机允许流量在 60100的范围内变化所以可以采用一次泵变频一次泵变流量------一般在末端上装电动 2 通阀水泵定频供回水主管上加压差旁通保护主机一次泵变流量------一般在末端上装电动 2 通阀水泵定频供回水主管上加压差旁通保护主机一次泵变流量示意图6孟祥龙编写空调系统运行压力及水泵并联一空调运行压力水泵停止时系统最高压力等于系统静水压力和水力高度有关水泵瞬间启动时系统最高压力是系统静水压力和水泵全压之和水泵正常运行后最高压力等于水泵出口静水压力和水泵静压之和运行压力就是等于密度gh水泵的全压水泵的最大扬程-水泵出口处动压v2密度12通风与空调工程施工质量验收规范GB50243-2002》com 管道系统安装完毕外观检查合格后应按设计要求进行水压试验当设计无规定时应符合下列规定1冷热水冷却水系统的试验压力当工作压力小于等于 10Mpa 时为 15倍工作压力但最低部小于 06Mpa当工作压力大于 10Mpa为工作压力加05Mpa1系统运行压力其实质就是系统工作压力即是系统正常工作时所应保持的压力这里的工作是对系统内的管道设备附件而言的但实际应用的重点是设备2工作压力关乎于水系统的静水压力即确定水系统的水头高度系统一旦确定该静水压力就是确定唯一的但系统最低处与最高处变对应着不同的水头高度这分别是工作压力的一个组成部分3工作压力还关乎水系统水力特性曲线其所需循环压力的大小通过选择水泵的扬升压力进行表征系统一旦确定该扬升压力也是确定唯一的对应于水泵出口与最不利环路设备末端该扬升压力在对应设备处也表现出最高与最小的水头压力其实最小应在水泵吸入口但这里仅阵地设备相对而言这也分别是工作压力的一个组成部分4因此系统对应处的工作压力即为该处对应的静水压力扬升压力其表现出的就是该处运行压力但系统选择工作压力时均考虑静水压力最大处的设备管道承压能力而进行选择校核二空调水泵并联变频设备启动后一台主泵在变频控制下变频运行当供水压力达到设定值且流量与用水量平衡时水泵电机稳定在某一转速当变频泵达到最大转速后用水量仍在增加时根7孟祥龙编写据可编程控制器设定的参数系统将变频泵切换到工频运行然后变频器启动另一台水泵使之变速运行在多台泵组合供水时每当变速泵达到最大转速时都将发生上述切换并有新的水泵投入运行当水量减少时变频泵降低水泵转速若用水量进一步减小系统将按先开先停的顺序逐台关闭工频泵直到剩下一台变速泵运行这种系统控制的水泵无台数限制如果夜间负荷很低只有一台变速泵运行用水量很小时如夜间此时关闭主泵启动附属的一台小水泵保持管网压力即可8孟祥龙编写空调经验资料一空调变频节能的安装1空调冷冻水泵及冷却水泵的变频要求并联的水泵同时变频才能达到预期的效果否则会出现某台水泵的功率能耗转变成热能造成水泵和管道温度急速上升2两台并联的水泵流量肯定小于两台流量之和3并联水泵的优点避免水泵的台数突然增减对水系统造成的压力波动导致水系统压力的不稳定同样的流量条件下多台水泵低频运行比减少水泵台数满负荷运行更节能W1 QH k n k n2 KN31 22 3W2 2QH 2[k n2 ] k n2 14KN1 2当变频只做一台水泵而另一台水泵变频过小时会引起流量变小甚至会倒流二机组和水泵的安装位置和顺序1水泵设于机组的出水管处主要是考虑机组的承压问题2水泵和定压点分别设于机组的两侧并不会减小机组的承压反而会增加3只要定压点置于水泵吸入口处附近就不会发生汽蚀4水泵安装在机组的出水口处可以增加主机的换热效率三关于小温差送冷冻水的节能技术1这种系统适用于温湿负荷小人员密度小的房间2这种系统的状态点很难控制3显热负荷占 50时就不得不用 7度的冷冻水来实现空气调节降低温度四 5空调供回水温差为 55度的解释7度的选择是因为空调的标准工况所决定的空调的标准工况蒸发温度为 5度冷凝温度为 35度或 40度 5度的温差主要是考虑到经济性现在也有大温差的机组出现舒适性场合可以提高冷水机组的供水温度可以提高冷水机组的制冷量对于温湿度要求高的场合要根据温湿度状态点来控制冷水机组的供水温度在实际运行中冷水机组的温差是根据负荷的变化不断改变的但一般温差都不要小于 4度采暖通风与空气调节设计规范 GB 50019-2003 com空气调节冷热水参数应通过技术经济比较后确定宜采用以下数值111 空气调节冷水供水温度59度一般为 7度222 空气调节冷水供回水温差510度一般为 5度333 空气调节热水供水温度4065度一般为 60度444 空气调节热水供回水温差4215度一般为 10度舒适性空调未必需要 7度的供水8度或 9度也是可行的有利于提高主机效率9孟祥龙编写减少的除湿能力似乎本来就不必要供回水温差也未必是 5度最好6度或 7度也是可行的由于流量减少有利于减少水泵能耗随之引起的主机效率下降似乎也很有限当然凡事都有个度供水温度不能太高供回水温差也不能太大否则矛盾的主要方面又会转化111首先蒸发器蒸发温度其受限于制冷剂的物理性质还有压缩机的安全运行工况在制冷剂适用的名义工况下标准空调蒸发器工况规定冷冻水出口温度为 7c°222其次蒸发器物理结构上作为载冷剂冷冻水温度也受其物理性质的影响一般不能整定过低冷水温度 0c°以下会使传热管冻裂333再次蒸发温度越低压缩机相对进气压力就越低这对压缩机不利将导致压缩机效率降低444国家规范规定蒸发器冷冻水出回水工况其温差范围限定于 7至 12c°①制冷机组的制冷剂载冷剂结构限定情况下蒸发换热温差范围受限于冷凝换热温差冷凝温差又受限于冷却介质温差冷却介质温差受限于冷却设备冷却能力当然蒸发换热温差同时受限于负荷侧的换热温差②根据名义工况温差制造的制冷机组冷冻水进出口温差控制在 4－5℃时制冷机组一般在高效区运行③《公共建筑节能设计标准 GB50189-2005》com 空气调节冷热水系统的设计应符合下列规定7℃冷水机组的冷水供回水设计温差不应小于 5℃在技术可靠经济合理的前提下宜尽量加大冷水供回水温差条文说明冷水机组的冷水供回水设计温差通常为 5℃近年来许多研究结果表明加大冷水供回水设计温差对输送系统减少的能耗大于由此导致的设备传热效率下降所增加的能耗因此对于整个空调系统来说具有一定的节能效益目前有的实际工程已用到 8℃温差从其运行情况看也反映良好的节能效果由于加大冷水供回水温差需要设备的运行参数发生变化不能按通常的 5℃温差选择因此采用此方法时应进行技术经济的分析比较后确定五风冷热泵机组除霜问题空气湿度高一般在雨雪天可能造成结霜严重化霜不彻底可人工强制化霜在采用非智能化霜控制器的热泵的运行管理中管理人员根据气候特点随时根据气候的变化调整化霜间隙及化霜时间可明显提高热泵机组的供热效率减少能源浪费空气源热泵机组盘管上出现结霜会影响机组的正常有效的供热故必须定时化霜10孟祥龙编写目前在市场上应用的各类空气源机组的融霜方式各种各样但效果差异很大目前大部分机组采用反向循环来化霜此时不仅这一部分压缩机停止供热运行而且作制冷运转故系统供热量受明显影响结霜严重时平均半小时化一次霜一次化霜的时间为 5分钟左右因化霜减少的供热量达 17左右另外室外温度降低时热泵机组的出力明显减少0℃条件下热泵机组的实际出率为额定工况下的 90左右-5℃情况下出力只有额定工况下的 750左右-10℃条件下供热量只有额定工况下的 60左右根据有关文献摘录经二年的现场跟踪测试其结果是除霜损失约占热泵总能耗损失的 102而由于除霜控制方法问题大约 27的除霜功能是在翅片表面结霜不严重不需要除霜的情况下进入除霜循环的有关文献提出的最佳除霜时间控制及最大平均供热量控制除霜等方法从理论上讲很有新意但实现起来比较困难六主机接管大一号的依据实际施工当中遇到不少人在施工时把这段主管的尺寸放大一号的观点是放大后流速降低阻力减小因为大部施工中都这样做严格来说根据图纸设计施工图纸设计都是计算好的包括设备的制冷量设备接管以及系统管道在施工图设计过程中倒是应该计算管道阻力从而得出管径如果与设备不符建议出口后加大管径如果不计算就主观随意加大是不科学的当然盲目相信厂家也不可取11孟祥龙编写七空调的节能12。