空调系统冷热源介绍
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❖ 最早的制冷剂（1830～1930）
乙乙醚醚 （1805）
二二乙乙醚醚（（1813843）4） 蒸蒸气气压压缩缩式式制制冷冷循循环环
橡胶馏化物
制冷剂的筛选由易获得性转向了安全性和性能参数
二氯乙烷异构体 （R1130）
第一台离心压缩机
混合物 （1885）
16
1.制冷剂
（4）制冷剂的发展历程
❖ CFC和HCFC（1930～1990）
空调系统冷热源
1
什么是空调冷热源
1.家用空调系统
2
家用空调制冷原理
制冷循环系统：
外界空气
低
压缩机
高温高压蒸气（高温高压蒸气）
冷凝器
高
压 （压缩）
压
蒸
液
气
蒸发器
体
节流装置
低压液体
（节流降压）
室内空气
3
2.中央空调制冷系统
4
中央空调制冷系统
5
中央空调制冷系统
冷却水系统
低
压缩机
高温高压蒸气（高温高压蒸气）
（2）2—3等温过程
从低温热源中吸取热量为q2，循环所消耗的功为w，熵增加了 q2/T2;
卡诺循环是一种理想的可逆循环。在实际过程中，无法实现没有温差 下的等温传热过程，也不可能实现没有摩擦损失的等熵过程。
可逆状态下的卡诺循环发动机是无法实现的。
23
1. 卡诺循环
1.2 逆卡诺循环
24
1. 卡诺循环
1.2 逆卡诺循环的热力过程分析： （1）4—1定温压缩过程
工质在定温压缩过程中向高温热源放出热量为q1,同时熵减少 了q1/T1;
10
1.制冷剂（Refrigeration）
（2）对制冷剂的要求和选用原则： 理想制冷剂应具备：价格低廉，易得，安全，可
靠。
11
1.制冷剂
（2）对制冷剂的具体要求和选用原则：
a.临界温度较高，在常温或普通温度下能够液化； b.蒸发压力不能低于大气压力，避免空气漏入制冷系统，冷凝压力不能太高，
避免压缩机和冷凝设备系统庞大； c.凝固温度低，以免制冷剂在蒸发温度下凝固； d.黏度和密度要小，以减小制冷剂在系统中的流动损失； e.热导率高，以提高系统中各个换热器制冷剂侧的传热系数； f.等熵指数小，以减小压缩过程中的耗功； g.液体比热小，使节流过程损失减小； h.不燃烧，不爆炸，无毒，对金属不起腐蚀作用，与润滑油不起化学作用，
的热力过程分析：
（1）3—4 等温过程
工质由状态3等温压缩，并向恒温热源T2放出热量Q2而到状态4；
（2）绝热过程
绝热过程，工质由状态4通过绝热压缩达到状态1；
（3）等温膨胀
工质从状态1，在等温下由恒温热源T1吸取热量q1变化到状态2；
（4）绝热膨胀
工质由状态2进行绝热膨胀恢复到原来状态3
1.制冷剂
混合物制冷工质
➢ 共沸混合制冷工质（呈现单一制冷工质的特性，起单一 制冷工质的性质的作用）
表达方法：以5开头的三位数 如R500，R502 ➢ 非共沸混合制冷工质（混合制冷工质还保持组分物质的
某些特性） 表达方法：以4开头的三位数 如：R410A R407C
15
1.制冷剂
（4）制冷剂的发展历程
冷凝器
高
压 （压缩）
压
蒸
液
气
蒸发器
体
节流装置
低压液体
（节流降压）
冷冻水系统
6
中央空调制冷系统
中央空调器制冷循环系统（三个）： 制冷剂循环系统 冷冻水循环系统 冷却水循环系统
制冷设备有：压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀及一些 辅助设备。
7
空调系统冷热源
冷热源指根据条件需要能够提供大量冷量、热量 的机械设备。
22
1. 卡若循环
从卡诺循环热效率可得出结论：
（1）卡若循环的热效率只决定于高温热源和低温热源的温度，可采用 增大高、低温差来提高热效率。
（2）卡诺循环的热效率总是小于1，不可能等于1。 （3）当T1=T2时，即只有一个热源，则热效率等于0。即指单一热源
的热发动机是不可能存在的，必须存在温差。 （4）卡诺循环的热效率与工质的性质无关。
高温热源T1
揭示了热机循环热效率不 能达到100%和实现低温物
Q1 W0 E
Q2
体向高温物体转移热量必 Q2 须以耗功为其补偿。
低温热源T2
热效率最高只能达
到多少？怎样提高
热效率？
20
1. 卡诺循环
卡诺循环是在一定温限范围内热效率最高的循环。 有两个等温过程和两个等熵（绝热）过程组成的循环系统。
1.1 正向卡诺循环
氟利昂通式： CmHnFxClyBrz
两者的符号可表示为：R(m-1)(n+1)(x)B(z)
如：二氟二氯甲烷(CF2Cl2)
R12
五氟乙烷（C2HF5）
R125
➢无机物表达方法：编号首位为7，7后面的数 字是
该无机物的分子量。
如：R717
NH3 R744
CO2
注：600系列制定用于一些有机制冷工质。如R600指丁烷，R600a指的是异丁烷 14
CFC(R12)与1931年开始商业化； 成为20世纪制冷剂的主流 CFC11(R12)于1932年也被商业化
❖ HFC和天然制冷剂（1990年以后）
17
1.制冷剂
（5）制冷剂的替代路线
目前制冷剂存在的问题：对臭氧层的破坏作用及温 室效应。
替代路线：
氟代烃 自然工质 氟袋醚
18
第二节 制冷理论循环
高温下不分解，对人体无害； i.价格便宜，便于获得； j.对人类生态环境无破坏作用
12
1.制冷剂
（3）制冷剂的种类及表示方法 单一制冷工质
➢ 氟利昂和烷烃类 ➢ 无机物
混合物制冷工质
➢ 共沸混合物制冷工质 ➢ 非共沸混合物制冷工质
13
1.制冷剂
•单一制冷工质的表达方法
➢烷烃类表达通式：CmH2m+2
制冷装置：将物体温降至环境温度之下，并维 持此温度的装置，成为制冷装置。
制冷循环：制冷装置中的工质循环。 分类：压缩制冷循环、吸收式制冷循环、
蒸汽喷射制冷循环以及半导体制冷等。
19
1. 卡诺循环
热力学第一定律：
进入系统的能量-离开系统的能量=系统中储存能量的增加 热力学第二定律：
不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化成为功而不留下其他 任何变化的热力发动机。
例如：大型建筑中 冷源指：冷水机组供冷 热源指：锅炉供热
8
空调冷热源工程
提纲
一、冷源设备 二、热源设备 三、冷热水机组 四、冷热源辅助设备 五、空调冷热源的选择与评价
9
一、冷源设备
1.制冷剂：
（1）制冷剂：是制冷系统中的制冷工质，在 制冷系统中，在低温下蒸发吸收热量，在高 温下经过冷凝放出热量，将热量不断地从被 冷却物体中取出并转移到周围环境中去，制 冷剂是在一个封闭的制冷系统中不断循环流 动。
乙乙醚醚 （1805）
二二乙乙醚醚（（1813843）4） 蒸蒸气气压压缩缩式式制制冷冷循循环环
橡胶馏化物
制冷剂的筛选由易获得性转向了安全性和性能参数
二氯乙烷异构体 （R1130）
第一台离心压缩机
混合物 （1885）
16
1.制冷剂
（4）制冷剂的发展历程
❖ CFC和HCFC（1930～1990）
空调系统冷热源
1
什么是空调冷热源
1.家用空调系统
2
家用空调制冷原理
制冷循环系统：
外界空气
低
压缩机
高温高压蒸气（高温高压蒸气）
冷凝器
高
压 （压缩）
压
蒸
液
气
蒸发器
体
节流装置
低压液体
（节流降压）
室内空气
3
2.中央空调制冷系统
4
中央空调制冷系统
5
中央空调制冷系统
冷却水系统
低
压缩机
高温高压蒸气（高温高压蒸气）
（2）2—3等温过程
从低温热源中吸取热量为q2，循环所消耗的功为w，熵增加了 q2/T2;
卡诺循环是一种理想的可逆循环。在实际过程中，无法实现没有温差 下的等温传热过程，也不可能实现没有摩擦损失的等熵过程。
可逆状态下的卡诺循环发动机是无法实现的。
23
1. 卡诺循环
1.2 逆卡诺循环
24
1. 卡诺循环
1.2 逆卡诺循环的热力过程分析： （1）4—1定温压缩过程
工质在定温压缩过程中向高温热源放出热量为q1,同时熵减少 了q1/T1;
10
1.制冷剂（Refrigeration）
（2）对制冷剂的要求和选用原则： 理想制冷剂应具备：价格低廉，易得，安全，可
靠。
11
1.制冷剂
（2）对制冷剂的具体要求和选用原则：
a.临界温度较高，在常温或普通温度下能够液化； b.蒸发压力不能低于大气压力，避免空气漏入制冷系统，冷凝压力不能太高，
避免压缩机和冷凝设备系统庞大； c.凝固温度低，以免制冷剂在蒸发温度下凝固； d.黏度和密度要小，以减小制冷剂在系统中的流动损失； e.热导率高，以提高系统中各个换热器制冷剂侧的传热系数； f.等熵指数小，以减小压缩过程中的耗功； g.液体比热小，使节流过程损失减小； h.不燃烧，不爆炸，无毒，对金属不起腐蚀作用，与润滑油不起化学作用，
的热力过程分析：
（1）3—4 等温过程
工质由状态3等温压缩，并向恒温热源T2放出热量Q2而到状态4；
（2）绝热过程
绝热过程，工质由状态4通过绝热压缩达到状态1；
（3）等温膨胀
工质从状态1，在等温下由恒温热源T1吸取热量q1变化到状态2；
（4）绝热膨胀
工质由状态2进行绝热膨胀恢复到原来状态3
1.制冷剂
混合物制冷工质
➢ 共沸混合制冷工质（呈现单一制冷工质的特性，起单一 制冷工质的性质的作用）
表达方法：以5开头的三位数 如R500，R502 ➢ 非共沸混合制冷工质（混合制冷工质还保持组分物质的
某些特性） 表达方法：以4开头的三位数 如：R410A R407C
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1.制冷剂
（4）制冷剂的发展历程
冷凝器
高
压 （压缩）
压
蒸
液
气
蒸发器
体
节流装置
低压液体
（节流降压）
冷冻水系统
6
中央空调制冷系统
中央空调器制冷循环系统（三个）： 制冷剂循环系统 冷冻水循环系统 冷却水循环系统
制冷设备有：压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀及一些 辅助设备。
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空调系统冷热源
冷热源指根据条件需要能够提供大量冷量、热量 的机械设备。
22
1. 卡若循环
从卡诺循环热效率可得出结论：
（1）卡若循环的热效率只决定于高温热源和低温热源的温度，可采用 增大高、低温差来提高热效率。
（2）卡诺循环的热效率总是小于1，不可能等于1。 （3）当T1=T2时，即只有一个热源，则热效率等于0。即指单一热源
的热发动机是不可能存在的，必须存在温差。 （4）卡诺循环的热效率与工质的性质无关。
高温热源T1
揭示了热机循环热效率不 能达到100%和实现低温物
Q1 W0 E
Q2
体向高温物体转移热量必 Q2 须以耗功为其补偿。
低温热源T2
热效率最高只能达
到多少？怎样提高
热效率？
20
1. 卡诺循环
卡诺循环是在一定温限范围内热效率最高的循环。 有两个等温过程和两个等熵（绝热）过程组成的循环系统。
1.1 正向卡诺循环
氟利昂通式： CmHnFxClyBrz
两者的符号可表示为：R(m-1)(n+1)(x)B(z)
如：二氟二氯甲烷(CF2Cl2)
R12
五氟乙烷（C2HF5）
R125
➢无机物表达方法：编号首位为7，7后面的数 字是
该无机物的分子量。
如：R717
NH3 R744
CO2
注：600系列制定用于一些有机制冷工质。如R600指丁烷，R600a指的是异丁烷 14
CFC(R12)与1931年开始商业化； 成为20世纪制冷剂的主流 CFC11(R12)于1932年也被商业化
❖ HFC和天然制冷剂（1990年以后）
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1.制冷剂
（5）制冷剂的替代路线
目前制冷剂存在的问题：对臭氧层的破坏作用及温 室效应。
替代路线：
氟代烃 自然工质 氟袋醚
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第二节 制冷理论循环
高温下不分解，对人体无害； i.价格便宜，便于获得； j.对人类生态环境无破坏作用
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1.制冷剂
（3）制冷剂的种类及表示方法 单一制冷工质
➢ 氟利昂和烷烃类 ➢ 无机物
混合物制冷工质
➢ 共沸混合物制冷工质 ➢ 非共沸混合物制冷工质
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1.制冷剂
•单一制冷工质的表达方法
➢烷烃类表达通式：CmH2m+2
制冷装置：将物体温降至环境温度之下，并维 持此温度的装置，成为制冷装置。
制冷循环：制冷装置中的工质循环。 分类：压缩制冷循环、吸收式制冷循环、
蒸汽喷射制冷循环以及半导体制冷等。
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1. 卡诺循环
热力学第一定律：
进入系统的能量-离开系统的能量=系统中储存能量的增加 热力学第二定律：
不可能制造出从单一热源吸热，使之全部转化成为功而不留下其他 任何变化的热力发动机。
例如：大型建筑中 冷源指：冷水机组供冷 热源指：锅炉供热
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空调冷热源工程
提纲
一、冷源设备 二、热源设备 三、冷热水机组 四、冷热源辅助设备 五、空调冷热源的选择与评价
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一、冷源设备
1.制冷剂：
（1）制冷剂：是制冷系统中的制冷工质，在 制冷系统中，在低温下蒸发吸收热量，在高 温下经过冷凝放出热量，将热量不断地从被 冷却物体中取出并转移到周围环境中去，制 冷剂是在一个封闭的制冷系统中不断循环流 动。