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中央空调系统基础 知识讲座 本讲座主要内容 n一、概述 n二、制冷工作原理 n三、空调系统常用术语 n四、空调系统及制冷主机分类 n五、中央空调系统设计 第一讲 概述 概述 1、什么是建筑的环境 ？ 2、什么是空调？ 建筑与建筑环境 建筑与建筑环境 1、建筑： 由围护结构构成的人类在其中生活与工作场所 。 2、建筑环境： 建筑场内冷、暖、湿度、空气洁净度、空气流 速 声、光等组成。 3、环境作用 起作用于人类的健康、寿命、工作效率、产品 质量、科研开发等 建筑与建筑环境 4、对环境的要求 舒适性：温湿度宜人，空气清新，光照柔和， 宁静舒适。 工艺性：生产与科学实验， 恒温：标准量具生产 ； 恒湿：纺织； 恒温恒湿：合成纤维生产； 洁净：电子工业、生物工程； 无菌：医药，医疗。 空气调节 空气调节（air conditioning）简称空 调 定义：用来对房间或空间内的温度、湿度、 洁净度和空度流动速度进行调节，并提供 足够量的新鲜空气的建筑环境控制系统。 空气调节 空调的任务：向室内提供冷量、热量、加湿或减湿 ，稀释室内的污染物，保证室内具有适宜的冷热 舒适条件和良好的空气品质。 空调工作原理：当室内得到热量或失去热量时，从 室内取走热量或向室内补充热量，当室内得到湿 量或失去湿量时，从室内排走湿量或补充湿量， 当有污染气体时，排走污染空气，补入等量的清 洁空气。 需要记住什么？ 1、建筑环境的概念 2、空调的定义、任务、原理 本章结束！本章结束！ 谢谢谢谢！ 第二讲 制冷工作原理 制冷工作原理 1、空调主机怎么能源源不断的制取冷量呢？ 2、空调主机由哪几部分构成的呢？是怎么工 作的呢？各部分都是起什么样的作用呢？ 3、空调在冬季是怎么产生热量的？为什么室 外温度低制热效果却不好呢？ 放热 吸热 放热 吸热 热力学小知识 n固体 液体 气体 n气体 液体 固体 n找到一种可以在室温下吸热气化的物质 ？ 氟利昂r22的特性 n蒸发（气化）温度低 空调机组中 812 n冷凝（液化）温度高 空调机组中 4045 制冷工作原理 n压缩机将低压的制冷剂（氟利昂）气体压缩成高 温高压的制冷剂气体进入冷凝器后，通过冷却系 统（水冷或风冷）冷却变为中温高压的液体，经 过节流装置（膨胀阀），再变为低温低压的制冷 剂气体，通过蒸发器，在低压下蒸发，此过程中 ，制冷剂将吸收热量，产生冷气。 n通过上述循环，将封闭环境的空气进行冷却降温 。 制冷工作原理 冷凝器 室 内 室 外 蒸发器 低温低压气体 8-12 低温低压液 体 6-8 高温高压气体 90-110 中温高压液体 40-45 制热工作原理 蒸发器 室 内 室 外 冷凝器 低温低压气体低温低压液 体 高温高压气体 中温高压液体 制冷部件压缩机 n消耗一定的外界功，将蒸发器内的氟利昂蒸汽吸 入，并压缩到冷凝压力后，排入冷凝器中 制冷部件蒸发器 n制冷剂吸收被冷却介质（冷冻水）的热量后，由 液态转变为气态 制冷部件冷凝器 n制冷剂向外界散热，由气态转变为液态 制冷部件节流装置 n冷凝后的高压液体经节流机构后，变为低压液体 毛细管 膨胀阀 辅助部件四通换向阀（热泵机组） n制冷和制热切换 辅助部件储液器 n平衡和稳定系统内的制冷剂循 环量 n一般设置在冷凝器和节流元件 之间 冷水机组工作简述 n属于二次换热设备，在冷水机组内的工作原理与 家用空调类似，只是在制冷剂蒸发侧不同。 n家用空调是直接将冷量交换给了需要处理的空气 ，而冷水机组是将冷量交换给循环水。 n循环水泵将被冷却了的水送到需要进行空气调节 的房间内的风机盘管，通过风机盘管将冷量传送 给空气。 n冷冻水系统主要由循环水泵、补水装置、膨胀水 箱、排气阀、循环水管、风机盘管等末端设备部 件组成： 溴化锂吸收式机组工作原理 溴化锂吸收式机组工作原理 n蒸汽压缩式制冷机的工作循环由压缩、冷凝、节流、蒸 发四个基本过程组成。吸收式制冷机的基本工作过程实 际上也是这四个过程，不过在压缩过程中，蒸汽不是利 用压缩机的机械压缩，而是使用另一种方法完成的。如 图21所示，由蒸发器出来的低压制冷剂蒸汽先进人吸 收器，成在吸收器中用一种液态吸收剂来吸收，以维持 蒸发器内的低压，在吸收的过程中要放出大量的溶解热 。热量由管内冷却水或其他冷却介质带走，然后用溶液 泵将这一由吸收剂与制冷剂混合而成的溶液送人发生器 。溶液在发生器中被管内蒸汽或其他热 源加热，提高了 温度，制冷剂蒸汽又重新蒸发析出。此时，压力显然比 吸收器中的压力高，成为高压蒸汽进入冷凝器冷凝。冷 凝液经节流减压后进入蒸发器进行蒸发吸热，而冷(媒) 水(或称冷冻水)降温实现了制冷。发生器中剩下的吸收 剂又回到吸收器，继续循环。由上可知吸收式制冷机是 以发生器、吸收器、溶液泵代替了压缩机。 需要记住什么？ 1、制冷工作原理 2、空调机组制热的原理 3、空调机组的主要部件及作用 本章结束！本章结束！ 谢谢！谢谢！ 第三讲 空调系统常用术语 基本术语 n名义制冷量 w、kw、kcal/h、btu/h、 usrt n名义制热量 同上 n消耗功率 w、kw n能效比 （eer、cop） n循环风量（名义风量） m3/h 基本术语 能效比 n定义：在额定工况和规定条件下，空调进行制冷 运行时实际制冷量与实际输入功率之比。 n意义：一个综合性指标，反映了单位输入功率在 空调运行过程中转换成的制冷量。空调能效比越 大，在制冷量相等时节省的电能就越多。 n制冷能效比eer和制热能效比cop ： (1)空调器的能效比，就是名义制冷量(制热量)与运 行功率之比，即eer和cop。 基本术语 (2)eer是空调器的制冷性能系数，也称能效比，表 示空调器的单位功率制冷量。 (3)cop是空调器的制热性能系数，表示空调器的单 位功率制热量。 (4)数学表达式为：eer=制冷量/制冷消耗功率 cop=制热量/制热消耗功率 (5)eer和cop越高，空调器能耗越小，性能比越高 。 常用单位 n风量、流量 m3/h、m3/s、l/s n压力、扬程 pa、kpa、mpa、bar n负荷、制冷量、功率 w、kw、kcal/h、btu/h、usrt、匹 n1kg纯水温度升高或降低1摄氏度，所吸收或 放出的热量为1kcal，即 1kcal4.1868kj 常用空调计量单位及换算 n1 bar=105 pa=0.1 mpa=1.02 kg/cm2 n1 kw=860 kcalh n1 kcalh 1.163w， 1 w 0.8598 kcalh； n1 btuh 0.2931w，1 w 3.412 btuh； n1 usrt 3.517 kw，1 kw 0.28434 usrt； n1 kcalh 3.968 btuh，1 btuh 0.252 kcalh ； n1 usrt 3024 kcalh，10000 kcalh 3.3069 usrt； n1匹 0.735kw x cop 本章结束！本章结束！ 谢谢！谢谢！ 第四讲 空调系统及制冷主机分类 空调系统的分类 按承担热负荷，冷负荷和湿负荷的介质分类 n分为五大类 （1）全水系统：系统中全部用水承担室内的冷、 热负荷，介质为热水时，向室内提供热量，如热水供暖 ，为冷水时，（常称冷冻水）向室内提供冷量，承担室 内冷负荷和湿负荷，风机盘管系统。 （2）蒸汽系统：以蒸汽为介质向建筑物供应热量 ，蒸汽供暖系统，暖风机系统，也可用于空气处理机中 加热，加湿空气，加热全水系统的水，热水供应的水。 空调系统的分类 按承担热负荷，冷负荷和湿负荷的介质分类 （3）全空气系统以空气为介质，向室内提供热量 或冷量。如全空气空调系统，向室内提供处理后冷空气 以除去室内显热冷负荷和潜热冷负荷。 （4）空气水系统以空气和水为介质，共同承担 室内负荷。风机盘管+新风系统 （5）冷剂系统以制冷剂为介质，直接对室内空气 进行冷却去湿或加热，又称机组式系统。 空调系统的分类 按空气处理设备的集中程度分类 n分为三大类 （1）集中式系统空气集中于机房内进行处理（冷 却，加热去湿加湿过滤等）房间内只有空气分配装置， 全空气系统大部分高于集中式系统，机组式中，若采用 大型带制冷机的空调机也属集中式，要占用机房面积， 控制管理比较方便。 （2）半集中式系统对空气的处理的设备分设在各 个被调节和控制的房间内，又集中部分处理设备，冷热 水制备，新风集中处理。全水系统，空气-水系统，水环 热泵系统、变制冷剂流量系统、都属这类系统。 空调系统的分类 按空气处理设备的集中程度分类 n特点：占用机房少，易满足房间各自温湿度控制要求， 管理维修的不方便，有风机的有噪音。 （3）分散式系统热湿处理设备全部分散于各房间 内，分体空调电暖器，窗式空调。 n特点：不需专用机房，空气、水系统，维修管理不变， 不美观，效率较低有噪音。 空调系统的分类 按用途分类（两类） n（1）舒适性空调保证创造舒适健康环境的空调系 统，民用建筑，商用建筑，公共建筑，住宅，办公楼等 见教材/ n特点：温度、湿度精度要求不高。 n（2）工艺性空调为生产工艺过程和科学实验创造 必要环境条件的空调系统。 n特点：按工艺类型不同，功能，系统形式的差别很大， 精度有时要求较高。 电子：含尘浓度 组织：相对湿度 计量室：温度 医药：无菌 制冷主机的分类 n冷凝方式：水冷、风冷、井水、地热 n压缩机形式：活塞式、螺杆式、涡旋式 n根据冷凝方式及压缩机形式的不同搭配，常用主机形式 如下： 水冷螺杆式 风冷螺杆式 水冷涡旋式 风冷涡旋式 水源热泵机组 地源热泵机组 本章结束！本章结束！ 谢谢！谢谢！ 第五讲 中央空调系统设计 中央空调系统设计 主要介绍常规中央空调系统设备的设计选型 1.水冷冷水机组空调系统 2.风冷冷水机组空调系统 水冷冷水机组空调系统 n主要设备有 n（1）水冷螺杆冷水机组 n（2）冷却塔 n（3）冷冻水泵 n（4）冷却水泵 n（5）补水泵 n（6）电子水处理仪或全自动软化水处理装置 n（7）水过滤器 n（8）膨胀水箱 n（9）末端装置（空气处理机组、风机盘管等） 水冷螺杆冷水机组水系统流程图1 水冷螺杆冷水机组水系统流程图2 水冷冷水机组的选择 n根据建筑的空调面积和房间功能进行空调冷负荷计算 n统计建筑空调总冷负荷 n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7080%，特殊情况需根据建筑功能和使用 情况确定。 n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。 n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 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 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 中间上层1102003408 药店11021033010 零售店1101602.54010 精品店11016053010 酒餐厅11032021712 饭店 房间8013010157 公共场所11016010158 工厂 装配室1502603.5459 轻工业160260153010 水泵的选择 1、水泵的主要形式 卧式离心泵 立式离心泵 水泵的选择 2、水泵的型号含义 sls 200 - 250 叶轮名义直径 泵进出口公称直径 sls单级单吸立式离心泵 水泵的选择 3、水泵的选择步骤 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) （4.55）x1.163 x(1.151.2) 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) （4.55）x1.163 第一步：水泵流量的确定 水泵的选择 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 是应该注意管径和推荐流速的对应。 水泵的选择 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 n第三步：水泵扬程的确定 冷冻水泵扬程的组成 1.制冷机组蒸发器水阻力：一般为57mh2o；（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57mh2o； （据体值可参看产品样 本） 3.回水过滤器阻力，一般为35mh2o； 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 710mh2o； 综上所述，冷冻水泵扬程为2635mh2o，一般为 3236mh2o。 n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！ 水泵的选择 冷却水泵扬程的组成 1.制冷机组冷凝器水阻力：一般为57mh2o；（具体值可 参看产品样本） 2.冷却塔喷头喷水压力：一般为23mh2o 3.冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差：一般为 23mh2o 4.回水过滤器阻力，一般为35mh2o； 5.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失： 一般为 58mh2o； 综上所述，冷冻水泵扬程为1726mh2o，一般为 2125mh2o。 补水水泵扬程的计算： 1.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。 2.沿程阻力损失和局部阻力损失一般为35mh2o。 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） sls150-31514038.933.83014503.5440 20055.632 26072.228 sls150-315a 13136.429.5 2214803.5360 18951.928 24367.524.5 sls150-315b 12133.625 18.514803.5350 17348.124 22562.321 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。 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。 冷却塔的选择 n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。 冷却塔的选择 n冷却塔的结构 冷却塔的选择 n冷却塔的设计选型 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=192 m3/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。 电子水处理仪、水过滤器的选择 n主要产品形式 “y”形过滤器 电子水处理仪 电子水处理仪、水过滤器的选择 n设计选型 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。 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 膨胀水箱的选择 n 膨胀水箱一般按照冷冻水系统管 路总水容量的23%选择 n 一般，一万平方米左右建筑空调 水系统膨胀水箱的容积为24立方 。 末端设备的选择 n风机盘管的选择 n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。 n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。 n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。 末端设备的选择 n空气处理机的选择 n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