中国网通运维人员岗位培训丛书－动力专业-第8章 空调系统.ppt

第八章 空调系统 （讲师用PPT） 中国网通（集团）有限 公司 2006年12月 中国网通运维人员岗位培训丛书动力专业 内部资料 注意保密 空调系统 第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第八章空调系统 第八章空调系统 空调系统 第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第一节 空调基础知识 第一节 空调基础知识 1.1制冷方法简介 制冷技术是一门研究人工制冷原理、方法、设备及应用的科学技 术。在工业生产和科学研究上，常把制冷分为普通制冷、低温制冷 和超低温制冷三个体系，普通制冷温度高于120K（即-153.15以上 ），它包括空调、食品冷藏、冷冻，低温制冷为120K0.3K，超低 温制冷为0.3K以下，但它们的划分界限不是绝对的。 制冷技术有多种方法,有天然制冷、化学制冷、吸收式制冷、半 导体制冷、压缩式制冷，其中单级蒸气压缩式制冷始终处于主导地 位，而通信机房空调一般就是采用单级蒸气压缩式制冷。 第一节 空调基础知识 1.2制冷技术常用概念 1)汽化 物体从液态转化为气态的过程称为汽化。汽化有蒸发和沸腾二种 形式。 A、蒸发：是指液体表面发生汽化现象。 B、沸腾：液体表面和内部同时发生强烈汽化的现象称为沸腾。 2）饱和蒸气 在一定温度下，气体与产生它的液体处于平衡状态时，这种蒸气 称为饱和蒸气。 第一节 空调基础知识 3）过冷液体与过热蒸气 A、过冷液体：液体实际温度低于它的压力所对应的饱和温度， 称为过冷液体。 B、过热蒸气：蒸气实际温度高于它的压力所对应的饱和温度， 称为过热蒸气。 4）凝结 由气体变成液体的过程称为凝结或称为液化。 5）显热与潜热 A、显热：物体原有状态不发生变化，而使温度发生变化的热称 为显热。 B、潜热：使物体原有状态发生变化而温度不发生变化的热称为 潜热。 第一节 空调基础知识 1.3 热力状态参数、湿空气参数及热力学定律 1)状态参数 热力学中通常有温度、压力、比容、内能、焓和熵六个参数。 A、温度：温度是表示物体冷热程度的物理量。用温标来表示温 度的标度，常用的有摄氏温标(单位)、华氏温标（单位）和开氏 温标（单位K）。三种温度之间的换算关系为： t=T-273.16() tF=9/5t+32() T=t+273(K) 第一节 空调基础知识 B、压力：是指单位面积上所承受的垂直作用力，也称压强。常 用单位有：千克力（kgf/cm2）、毫米汞柱(mmHg)或毫米水柱(mmH2O) 、大气压(atm)、巴（bar）等。它们之间的换算关系为： 1大气压 =1.033千克力=1.013巴=760毫米汞柱 在制冷技术中常碰到大气压力、绝对压力、表压力、真空度等参 数，绝对压力等于表压力和大气压力之和。 C、比容：是指单位质量物质所占的容积。 D、内能：是工质内部分子的动能和分子位能的总和。 第一节 空调基础知识 E、焓：是一个复合状态参数，表示工质所具有的内能及推动功 所转换的热量的总和。比焓表示单位质量的工质所具有的焓,常用符 号是h,单位为kJ/kg。 焓的单位与热量单位相同,衡量热量的单位： （1）国际单位制（SI）单位为焦耳（J）或千焦耳（kJ） （2）公制单位：其单位为卡（cal ）或千卡（kcal ） （3）英美制：单位为Btu 。 三者间的换算关系为 1kJ=0.2388kcal 1kJ=0.9476Btu 1kcal=3.968Btu F、熵：是工质热力状态的导出参数，表示工质状态变化时，其 热量传递的程度。对于1kg工质而言，其熵值为比熵，用符号S表示 ，单位kJ/(kgK)。 第一节 空调基础知识 2)湿空气参数 绝对湿度：1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对 湿度。 相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度 之比，称为湿空气的相对湿度。 含湿量：在湿空气中，单位质量干空气中的水蒸气的质量，称为 湿空气的含湿量，用d表示。 露点：湿空气中水蒸气分压力所对应的饱和温度，称为露点温 度。 第一节 空调基础知识 3）热力学定律 热力学第一、二定律是表明热力能量之间内在联系的普遍规律。 A、热力学第一定律 热力学第一定律是能量守恒与转换定律。它表明能量既不能创造 ，也不能消灭，但可以从一种形式转换成另一种形式，而在转换过 程中总的能量数值保持不变。 B、热力学第二定律 热力学第二定律表明热量与机械功之间相互转换的条件。在日常 生活中大量事例表明：热量总是自发地从高温物体向低温物体传递 ，但是热量却不可能自发地从低温物体向另一个高温物体传递。如 果要把低温物体的热量传递给高温物体，就必须消耗外界的能量， 才能实现。这就说明能量在发生转换时是有方向性和条件的。 人工制冷正是按热力学第二定律，以消耗一定的能量（电能或 其它能量），使热能从低温物质向高温物质转移。 第八章空调系统 空调系统 第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第二节 制冷系统的基本组成和原理 蒸气压缩式制冷机（简称蒸气制冷机）是目前应用最广泛的一 种制冷机。根据实际应用，蒸气压缩式制冷循环，有单级、多级、 复叠式等循环之分，在各种蒸气压缩式制冷机中，单级压缩制冷机 应用最广，是构成其它蒸气压缩式制冷机的基础。 第二节 制冷系统的基本组成和原理 2.1单级压缩制冷 2.1.1单级蒸气压缩制冷的理论循环 单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器组成 。 图2-1 单级蒸气压缩式制冷系统图 第二节 制冷系统的基本组成和原理 2.1.2各部件的作用如下： 压缩机：压缩和输送制冷蒸气，并造成蒸发器中低压、冷凝器中高压， 是整个系统的心脏。 冷凝器：是输出热量的设备，将制冷剂在蒸发器中吸收的热量和压缩机 消耗功所转化的热量排放给冷却介质。 节流阀：对制冷剂起节流降压作用，并调节进入蒸发器的制冷剂流量。 蒸发器：是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量 ，从而达到制冷的目的。 第二节 制冷系统的基本组成和原理 2.1.3压焓图 压焓图的结构如图2.2所示。以绝对压力为纵坐标（为了缩小图 的尺寸，提高低压区域的精度，通常纵坐标取对数坐标），以焓值 为横坐标。 第二节 制冷系统的基本组成和原理 图2.2中临界点K 左边的粗实线为饱和液体线，线上的任何一点 代表一个饱和液体状态，干度X=0。右边的粗实线为饱和蒸气线，线 上任何一点代表一个饱和蒸气状态，干度X=1。这两条粗实线将图分 为三个区域：饱和液体线的左边为过冷液体，过冷液体的温度低于 相同压力下饱和液体的温度；饱和蒸气线的右边是过热蒸气区，该 区域内的蒸气称为过热蒸气，它的温度高于同一压力下饱和蒸气的 温度；两条线之间的区域为两相区，制冷剂在该区域内处于气、液 混合状态（湿蒸气状态）。 第二节 制冷系统的基本组成和原理 图2.2中共有六种等参数线簇： 等压线水平线； 等焓线垂直线； 等温线液体区几乎为垂直线。两相区内，因制冷剂状态的 变化是在等压、等温下进行，故等温线与等压线重合，是水平线。 过热蒸气区为向右下方弯曲的倾斜线； 等熵线向右上方倾斜的实线； 等容线向右上方倾斜的虚线，比等熵线平坦； 等干度线只存在干湿蒸气区域内，其方向大致与饱和液体 线或饱和蒸气线相近，视干度大小而定。 第二节 制冷系统的基本组成和原理 2.1.4理论循环的分析 单级蒸气压缩制冷理论循环工作过程可清楚地表示在压焓图上 ，如图2.3所示。 第二节 制冷系统的基本组成和原理 对于最简单的理论循环（或称简单的饱和循环），离开蒸发器 和进入压缩机的制冷剂蒸气是处于蒸发压力下的饱和蒸气；离开冷 凝器和进入膨胀阀的液体是处于冷凝压力下的饱和液体；压缩机的 压缩过程为等熵压缩；制冷剂通过膨胀阀节流时，其前、后焓值相 等；制冷剂在蒸发和冷凝过程中没有压力损失；在各设备的连接管 道中制冷剂不发生状态变化；制冷剂的冷凝温度等于冷却介质温度 ，蒸发温度等于被冷却介质的温度。显然，上述条件与实际循环是 存在着偏差的，但由于理论循环可使问题得到简化，便于对它们进 行分析研究，而且理论循环的各个过程均是实际循环的基础，它可 作为实际循环的比较标准，因此仍有必要对它加以详细的分析。 第二节 制冷系统的基本组成和原理 现将图2.3中各状态点及各个过程叙述如下： 点1 表示制冷剂进入压缩机的状态。它是对应于蒸发温度T0的饱 和蒸气。根据压力与饱和温度的对应关系，该点位于p0=f(t0)的等压 线与饱和蒸气线（x=1）的交点上。 点2 表示制冷剂出压缩机时的状态，也就是进冷凝器时的状态 。过程线1 2 表示制冷剂蒸气在压缩机中的等熵压缩过程，压力 由蒸发压力升高到冷凝压力。因此该点可通过1 点的等熵线和压力 为冷凝压力的等压线的交点来确定。由于压缩过程中外界对制冷剂 作功，制冷剂温度升高，因此点2 表示过热蒸气状态。 点3 表示制冷剂出冷凝器时的状态。它是与冷凝温度所对应的 饱和液体。过程线2-2-3 表示制冷剂在冷凝器内的冷却（2-2）和 冷凝（2-3 ）的过程。由于这个过程是在冷凝压力不变的情况下进 行的，进入冷凝器的过热蒸气首先将部分热量放给外界冷却介质， 在等压下冷却成饱和蒸气（点2) ，然后再在等压、等温下继续放 出热量，直至最后冷凝成饱和液体（点3 ）。因此，冷凝压力的等 压线x=0和的饱和液体线的交点即为点3 的状态。 第二节 制冷系统的基本组成和原理 点4 表示制冷剂出节流阀时的状态，也就是进入蒸发器时的状 态。过程线3 -4 表示制冷剂在通过节流阀时的节流过程。在这一过 程中，制冷剂的压力由冷凝压力降到蒸发压力，温度由冷凝温度降 到蒸发温度，并进入两相区。由于节流前后制冷剂的焓值不变，因 此由点3 作等焓线与蒸发压力的等压线的交点即为点4 的状态。由 于节流过程是一个不可逆过程，所以用一虚线表示3-4 过程。过程4 -1 表示制冷剂在蒸发器中的汽化过程。由于这一过程是在等温、等 压下进行的，液体制冷剂吸取被冷却介质的热量（即制冷）而不断 汽化，制冷剂的状态沿蒸发压力的等压线向干度增大的方向变化， 直到全部变为饱和蒸气为止。这样，制冷剂的状态又重新回到进入 压缩机前的状态点1 ，从而完成一个完整的理论制冷循环。 第二节 制冷系统的基本组成和原理 2.2单级蒸气压缩式制冷理论循环的热力计算 在进行制冷循环的热力计算之前，首先需要了解系统中各设备内 功和热量的变化情况，然后再对循环的性能指标进行分析和计算。 根据热力学第一定律，如果忽略位能和动能的变化，稳定流动的 能量方程可表示为 （ 2-1） 式中： 单位时间内加给系统的热量，当热量朝向系统时， 取正值 单位时间内加给系统的功。当功朝向系统时，取正值 流进或流出该系统的稳定质量流量 比焓，下标1 和2 分别表示流体流进系统和离开系统的状态点 第二节 制冷系统的基本组成和原理 2.2.1节流过程计算 制冷剂液体通过节流孔口时绝热膨胀，对外不作功，P=0，故方 程式（2.1）变为 （2.2） 因此，可认为节流前后其值不变。节流阀出口处（点4）为两相 混合物，它的焓值也可由下式表示： 式中： hf0-蒸发压力p0下饱和液体的焓值 hg0-蒸发压力p0下饱和蒸气的焓值 x4-制冷剂出节流阀时的干度 将上式移项并整理得 （2.3） 第二节 制冷系统的基本组成和原理 点4 比容为 （2.4） 式中： vf0-蒸发温度t0下饱和液体的比容 vg0-蒸发温度t0下饱和蒸气的比容 第二节 制冷系统的基本组成和原理 2.2.2压缩过程计算 如果忽略压缩机与外界环境所交换的热量，则由式（2.1）得 （2.5） 式中：(h2-h1)-压缩机每压缩并输送1kg 的制冷剂所消耗的 功，称为理论比功。 第二节 制冷系统的基本组成和原理 2.2.3蒸发过程计算 被冷却物质通过蒸发器向制冷剂传送Q0，因为蒸发器不作功，故方程 式（2.1）变为 （2.6 ） 由式（2.6）可以看出制冷量与两个因数有关：制冷剂的质量流量qm 和制冷剂进出口蒸发器的焓差(h1-h4)。(h1-h4)称为单位质量制冷量 ，它表示1kg制冷剂在蒸发器内从被冷却物质中吸取的热量，用q0表 示。 质量流量与容积qv有如下关系： (2.7) 用压缩机进口处v1代入式（2.7）得 （2.8 ） 将式（2.8）代入式（2.6）得 （2.9 ） 第二节 制冷系统的基本组成和原理 2.2.4冷凝过程计算 假设制冷剂在冷凝器中向外界放出热量为Qk , 那么 （2.10） 式中： (h2-h3)-冷凝器单位热负荷，它表示1kg制冷剂蒸气在冷凝器中放出 的热量 2.2.5制冷系数 按定义，在理论循环中，制冷系数可用下式表示 （2.11） 第二节 制冷系统的基本组成和原理 2.3单级蒸气压缩式制冷实际循环与理论循环的区别 单级蒸气压缩式制冷理论循环中的理想化假设在实际制冷循环 中是不能实现的。对于单级蒸气压缩式制冷来说，实际制冷循环与 理论制冷 循环的差异主要表现在： 1）制冷压缩机的压缩过程不是等熵过程，且有摩擦损失。 2）实际制冷循环中压缩机吸入的制冷剂往往是过热蒸气，节流 前往往是过冷液体，即存在气体过热、液体过冷现象。 第二节 制冷系统的基本组成和原理 3）热交换过程中，存在着传热温差，被冷却介质温度高于制冷 剂的蒸发温度，环境冷却介质温度低于制冷剂冷凝温度。 4）制冷剂在设备及管道内流动时，存在着流动阻力损失，且与 外界有热量交换。 5）实际节流过程不完全是绝热的等焓过程，节流后的焓值有所 增加。 6）制冷系统中存在着不凝性气体。 第八章空调系统 空调系统 第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第三节 制冷压缩机 第三节 制冷压缩机 3.1 制冷压缩机的分类 3.1.1按工作原理分类 制冷压缩机根据工作原理可分为 和 两类。 图3-1 制冷压缩机分类和结构示意图 容积型速度型 第三节 制冷压缩机 (1)容积型压缩机：在容积型压缩机中，一定容积的气体先被吸 入气缸里，继而在气缸中被强制缩小，压力升高，当达到一定压力 时气体便被强制地从气缸排出。可见，容积型压缩机的吸排气过程 是间隙进行的，其流动并非连续稳定的。 容积型压缩机按其压缩部件的运动特点可分为两种形式：往复 活塞式和回转式。而后者又可根据压缩机的结构特点分为滚动活塞 式（又称滚动转子式）、滑片式、螺杆式（包括双螺杆式、单螺杆 式）和涡旋式等。在各类制冷设备中，活塞式和涡旋式制冷压缩机 应用最为广泛。 返回 第三节 制冷压缩机 (2)速度型压缩机：在速度型压缩机中，气体压力的增长由气体 的速度转化而来的，即先使气体获得一定的高速，然后再将气体的 动能转化为压力能。可见，速度型压缩机中的压缩流程可以连续地 进行，其流动是稳定的。制冷装置中应用的速度型压缩机主要是离 心式制冷压缩机。 返回 第三节 制冷压缩机 3.1.2、按工作的蒸发温度范围分类 对于单级制冷压缩机，一般按其工作蒸发温度的范围分为高温 、中温和低温压缩机三种。一般的温度范围为：高温制冷压缩机：- 1010；中温制冷压缩机：-2010；低温制冷压缩机：- 4520； 第三节 制冷压缩机 3.1.3、按密封结构形式分类 根据采用的密封结构方式不同，制冷压缩机可分为开启式和封 闭式两大类。而封闭式又可分为半封闭式和全封闭式。 开启式压缩机：它与原动机分为两机，两机主轴靠传动装置连 接传动，压缩机主轴外伸端设置轴封装置，以防泄露。开启式压缩 机可用于以氨为工质的制冷系统中。 封闭式压缩机：它采用封闭式结构，把电动机和压缩机连成一 整体，装在同一机壳内共用一根主轴，因而可以取消开启式压缩机 中的轴封装置，避免了由此产生的泄露的可能性。 半封闭式与全封闭式的区别是前者的机壳是可拆式法兰连接，以 便维修时拆卸；后者的机壳分为两部分，压缩机与电动机装入后， 壳体两部分用焊接连接。 第三节 制冷压缩机 32 制冷压缩机的技术指标 （1）制冷量（或称产冷量） （2）压缩机的功率 （3）压缩机单位功率制冷量 （4）噪声 第三节 制冷压缩机 3.3制冷压缩机的组成和原理 331活塞式压缩机的主要部件及原理： 活塞式压缩机的主要部件：机壳、电机、曲轴连杆、活塞、活 塞环（包括气环和油环）、吸排气阀片、阀板等。 活塞压缩机工作过程：压缩、排气、膨胀、吸气。 活塞式压缩机的工作原理：曲轴转动带动活塞往复运动，当活 塞向下运动时，来自蒸发器的低压制冷剂气体被吸进气缸；当活塞 向上运动时，气缸内气体被压缩而使体积减少，气体压力随之增加 ，最后气体被送至冷凝器。 第三节 制冷压缩机 332涡旋式压缩机的主要部件及原理： 涡旋式压缩机的主要部件：定涡轮、动涡轮、电机、曲轴、机壳 等。 涡旋压缩机的工作原理如图3-2所示。其压缩腔由一个定涡旋盘 和一个动涡旋盘组成。动涡旋盘由一个偏心轴带动，与定涡旋盘相 互配合，形成几队弯月形的工作容积，这就是气缸的可变容积。偏 心轴带动动涡旋盘作回转的平面运动，使弯月形的工作容积从外部 逐渐向中心移动，使其容积逐渐变小。 第三节 制冷压缩机 图3-2 涡旋式压缩机的工作原理图 第八章空调系统 空调系统 第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第四节 制冷换热器 第四节 制冷换热器 制冷换热器是制冷剂与水或空气等介质进行热交换设备，在制 冷系统中主要是蒸发器和冷凝器。制冷剂向周围介质吸热的是蒸发 器，而向周围介质放热的是冷凝器。 第四节 制冷换热器 41蒸发器 在制冷系统中冷却介质的效果反映在蒸发器上，因为液体制冷 剂在蒸发器内沸腾汽化时，吸收与它接触的被冷却介质的热量，使 其降温。如果被冷却的介质是空气，那么，蒸发器一方面降低空气 的温度，另一方面如果蒸发器表面温度低于空气的露点温度，在含 湿量不变的条件下，同样将空气中的水汽凝结出来，起到减湿作用 ，蒸发器的表面温度越低，减湿效果越大，因此，在冷气加除湿型 的空调器就是用这个机理来降温除湿。 第四节 制冷换热器 411 蒸发器的类型和结构 蒸发器按冷却方式不同可分为两大类：一类是冷却液体的蒸发 器；另一类是冷却空气的蒸发器。 第四节 制冷换热器 1）机械吹拂式蒸发器 图4-1 机械吹拂式蒸发器 第四节 制冷换热器 2）自然对流式蒸发器 自然对流式蒸发器没有强制空气流动的电风扇，靠蒸发器的金 属表面与自然流动的空气进行热交换。这种蒸发器在电冰箱上有着 广泛应用。 第四节 制冷换热器 412蒸发器中制冷剂的吸热过程 当制冷剂节流后，由冷凝压力减压到蒸发压力，在节流过程中， 只有小部分液态制冷剂变为蒸气，而大部分液态制冷剂来不及蒸发 ，因此，当湿蒸气进入蒸发器时，其蒸气的含量约占10%左右，其余 都是液体。在相应压力下，大量沸腾，而温度并不改变。随着湿蒸 气在蒸发器内流动与吸热，液态制冷剂逐渐蒸发为蒸气，蒸气含量 越来越多，当蒸气流至蒸发器出口时，一般已变为干蒸气，由于蒸 发温度总比室温低，存在传热温度差，干空气还会继续吸热。当蒸 发器内全部蒸发为干蒸气时，在蒸发器末端的温度将继续上升，变 成过热蒸气。因此，蒸发器的出口端总是处于过热蒸气区，但只占 蒸发器很小一部分区域。 第四节 制冷换热器 42冷凝器 冷凝器又称散热器，它也是制冷系统主要热交换设备之一，其 作用是将压缩机排出的高压过热蒸气，经散热面冷却后凝结成液体 。冷凝器向空气或水排放的热量，既包括制冷剂在蒸发器中吸收的 热量，又包括压缩机作功所转换的热量，因此，它的传热面积大于 蒸发器的传热面积。 第四节 制冷换热器 421冷凝器的类型和结构 在制冷设备中常用冷凝器有水冷式、风冷式、水和风混合冷却 式三类。 水冷式冷凝器的冷却效果好，但需要冷却水循环设备。它有立 式壳管式、卧式壳管式、套管式、浸水式等型式。 风冷却式冷凝器的冷凝效果差，但不用水，安装方便，多用于 小型氟利昂制冷装置。风冷却式冷凝器又分为强制对流式和自然对 流式。强制对流式冷凝器是用铜管或铝管和冲压出一定凸边的薄铜 片或薄铝片，经过穿片、弯头焊接、胀管等工序制成。 第四节 制冷换热器 强制对流式冷凝器在机房空调机上应用最多。其结构如图4-2所 示。 水和风混合冷却式的冷凝器有 蒸发式和淋激式。 1 液体制冷剂出口 2 制冷剂蒸气入口 3 冷却管 4翅片5 空气入口方向图 图4-2 强制对流式冷凝器 第四节 制冷换热器 422冷凝器中制冷剂的放热过程 空调工况下工作的制冷机，其排气温度并不很高，一般氟利昂 22为80110，氟利昂12为6090。当过热蒸气进入冷凝器后， 继续受到冷却放出热量,逐渐由过热蒸气变为饱和蒸气（即干蒸气） ，排气温度下降到冷凝温度，但压力不变。过热蒸气在冷凝器中放 热变为液体，其放热过程经历三个阶段。 （1）过热蒸气冷却为干蒸气 （2）干蒸气冷凝为饱和液体 （3）饱和液体进一步冷却为过冷液体 第八章空调系统 空调系统 第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第五节 制冷系统的主要控制部件 第五节 制冷系统的主要控制部件 制冷系统的主要控制部件有压缩机电机、过载保护器、启动继 电器、温度控制器、压力继电器等。 第五节 制冷系统的主要控制部件 51过载保护器 过载保护器的作用是保护电动机绕组不会因电流过大或温度过 高而损坏。它分为过流保护器和过热保护器，当电流过大，温度过 高时，保护器自动断路。 第五节 制冷系统的主要控制部件 511过流保护器 图5-1 过流保护器 第五节 制冷系统的主要控制部件 512过热保护器 过热保护器由双金属片、电热丝、触头等组成。安装时开口端 紧贴在压缩机壳上，其原理与过流保护器类似。当压缩机壳温升过 高时，引起金属片变形弯曲，使触点断开，切断电路，起到保护压 缩机的作用。机内的过载保护器是设置在压缩机电机和风扇电机内 。如果压缩机电机和风扇电机的温度升高，机内过载保护器的双金 属片受热变形，触点断开。这种保护器会自动复位。 第五节 制冷系统的主要控制部件 5.2 温度控制器 被调机房的室温达到设定值时，温控器自动切断压缩机电路， 停止制冷或制热。空调器中普遍采用压力式温控器，如图5-2。 图5-2 温度控制器 第五节 制冷系统的主要控制部件 压力式温控器由毛细管、波纹管、感温包和微动开关组成。毛 细管、感温包连同波纹管内充注感温剂组成一个密闭的系统。感温 包把感受的温度变化转化为压力变化传给波纹管，产生顶力矩，此 顶力矩与弹簧的拉力相对抗。当感温包的温度下降时，顶力矩逐渐 减少，拉力矩就使杠杆绕O，的支点反时针方向旋转至某一角度，杠 杆A、B点使微动开关按纽动作而切断电源，压缩机停止工作。当感 温包的温度上升时，顶力矩逐渐增大，使杠杆顺时针方向绕O，的支 点旋转，杠杆的A、B脱离微动开关按钮，按钮在开关自身的弹簧力 下复位，将触点闭合，压缩机又开始工作。偏心轮用来调节控制温 度的设定值 。 第五节 制冷系统的主要控制部件 5.3 压力继电器 压力继电器是将压力信号转变为电信号的 转换装置，在制冷系统中，常用于过压（过高 或过低）自动报警和保护。当制冷系统的压力 超过压力继电器的设定压力时，继电器将发出 电信号，通过控制电路发出警告信息，并进行 动作保护。 图5-3 压力继电器 第五节 制冷系统的主要控制部件 54启动继电器 启动继电器的作用是辅助压缩机和风扇电机启动，常用的启动 继电器有重锤式启动器、PTC启动器、电容启动器等。 第八章空调系统 空调系统 第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第六节 制冷系统的辅助设备 第六节 制冷系统的辅助设备 61节流器件 节流器件是用来调节制冷系统中制冷剂循环流量的重要部件。 根据蒸发器形式和制冷系统的不同特点，采用的制冷剂流量调节元 件也不同。常见的种类有：热力膨胀阀、毛细管、电子膨胀阀等。 第六节 制冷系统的辅助设备 611热力膨胀阀 热力膨胀阀是温度型自动膨胀阀， 型式很多，有内平衡式、外平衡式和 双重感温式。 图6-1 热力膨胀阀结构图 第六节 制冷系统的辅助设备 图6-2 膨胀阀工作原理图 第六节 制冷系统的辅助设备 612 毛细管 毛细管作为制冷剂流量控制元件，是结构最简单的一种。它通 常用于小型装置，如家用电冰箱、冷柜、空调器和小的制冷机组中 。毛细管的管径一般为0.63mm，长度根据制冷剂系统的需要而定 ，一般都在0.5m以上，材料为紫铜的铜管。 第六节 制冷系统的辅助设备 613电子膨胀阀 电子膨胀阀是因制冷机组机电一体化控制的要求而发展起来的 。电子膨胀阀主要由执行器、阀杆、阀芯、节流孔等部分组成。 第六节 制冷系统的辅助设备 62干燥过滤器 干燥过滤器用于氟利昂系统中，通常安装在冷凝器与热力膨胀阀 之间的管道上，既能清除制冷剂中的机械杂质，同时又能吸附制冷 剂中的水分，防止节流阀或热力膨胀阀脏堵或冰堵，保护系统正常 运行。 图6-3 干燥过滤器 第六节 制冷系统的辅助设备 63制冷电磁阀 制冷电磁阀是制冷系统中 一种重要的自动控制制冷剂通 过或截止的部件。它通常与压 缩机同接一个启动开关，以配 合压缩机的开停而自动接通或 切断输液。其结构如图6-4所示 。 图6-4 制冷电磁阀结构图 第六节 制冷系统的辅助设备 制冷电磁阀按其开启方式可分为直接启动式和导压开启式两种 。小型制冷装置中多采用直接启动式电磁阀，它是由电流通过电磁 铁产生电磁吸力直接吸动阀以启闭阀口。 第六节 制冷系统的辅助设备 64截止阀 截止阀安装在制冷系统的管路中，以手动控制阀芯的启闭来达 到控制制冷剂的通过或截止。 图6-5 截止阀 第六节 制冷系统的辅助设备 65加湿器 对有一定湿度要求的空调机房，安装的恒温恒湿空调机组，一般 都配置电加湿器，其作用是当室内相对湿度较低时，自动控制加湿 ，使室内空气的湿度达到要求。 651电极式加湿器 1-外壳； 2-保温层；3-电极；4-进水管；5-溢水管； 6-溢水嘴；7-橡皮管；8-接线柱；9-蒸气管 图6-6 电极式加湿器结构图 第六节 制冷系统的辅助设备 652 红外加湿器 图图6-7 6-7 红外加湿器原理图 第八章空调系统 空调系统 第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第七节 制冷剂、冷媒和冷冻油 第七节 制冷剂、冷媒和冷冻油 71 制冷剂 在制冷系统中，完成制冷循环的工作介质称为制冷 剂或制冷工质。 第七节 制冷剂、冷媒和冷冻油 711制冷剂的分类 目前，在压缩式制冷机中，广泛应用的制冷剂是氨（NH3）、氟 利昂和烃类，按照化学成分，制冷剂可以分为四类。 无机化合物 属于无机化合物的制冷剂有氨（R717）、水（R718 ） 、空气（R719）、二氧化碳（R744）等。 烃类（碳氢化合物） 属于烃类的制冷剂有饱和碳氢化合物（甲 烷、乙烷、丙烷等）和非饱和碳氢化合物（乙烯、丙烯等）。 卤代烃（氟利昂族） 氟利昂是饱和烃类（饱和碳氢化合物）的卤 族衍生物的总称。 混合制冷剂 这类制冷剂包括共沸制冷剂和非共沸制冷剂两种。 目前使用较多的共沸溶液是由两种以上氟利昂组成的混合物。 第七节 制冷剂、冷媒和冷冻油 712氟利昂的性质 氟利昂是烷类的衍生物，在氟利昂中，氢、氟、氯原子数对其 性质影响很大。它们大多数是无毒的，没有气味，在制冷技术的温 度范围内不燃烧、不爆炸，而且稳定性好，凝固点低。不含水分时 ，对金属无腐蚀作用。其缺点是单位容积制冷量较小，比重大，节 流损失也大，导热系数小，有明火时会分解成有毒的光气，易泄漏 且不易发现，价格也较贵，目前只在中小型制冷装置中广泛采用。 第七节 制冷剂、冷媒和冷冻油 72 冷媒 冷媒（载冷剂）是制冷系统中用来传递冷量的物质。它通常是 液体或气体。常用的冷媒有空气、水和盐水等。冷媒在蒸发器中被 制冷剂冷却后，送至冷却设备中，吸收被冷却物体的热量，再返回 蒸发器将吸收的热量释放给制冷剂，如此循环来达到连续制冷的目 的。 第七节 制冷剂、冷媒和冷冻油 73 冷冻油 用于压缩机的润滑油称为冷冻油。冷冻油具有润滑、密封、冷 却、消声、清洁、动力作用。冷冻油粘性的大小是用粘度来表示的 ，常用运动粘度表示，单位是厘托（eSt）或托（St）。 现我国润滑油新粘度等级同国际标准一样，按40时的运动粘 度等级分为N15，N22，N32，N46，N48。目前，通信机房空调常使用 的润滑油为3GS，它在40时的粘度为29.5eSt（厘拖）,属于N46等 级。 选择使用冷冻油的要求：透明度好，粘度适宜，浊点低，闪点 高，凝固点低，化学稳定性和对系统中材料的相容性好，含水量、 机械杂质和溶胶低等。 第八章空调系统 空调系统 第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第八节 空调系统 第八节 空调系统 空调系统一般由空气处理设备、空气输送管道及空气分配装置 等部分组成，根据需要，它能组成许多不同形式的系统。 81空调系统的分类 随着空调技术的发展，空调系统的种类日益增多，演变也很迅 速。 第八节 空调系统 811按空气处理设备的集中程度分类 集中式空调系统：所有的空气处理设备全部集中在空调机房 内。根据送风的特点，它又可分为单风道系统、双风道系统和变风 量系统。 半集中式空调系统：除了安置在集中的空调机房内的空气处 理设备外，还有分散在空调房间内的空气处理末端设备。这些末端 设备是对进入空调房间之前的送风再进行一次处理的设备，如风机 盘管机组、再热器等。 局部式空调系统：即空调机组。这种机组的冷、热源，空 气处理设备，风机和自动控制元件，全部集中在一个箱体内。它可 根据需要灵活安置在空调房间内，如机房专用空调、柜式空调机等 。 第八节 空调系统 8.12按采用新风量的多少分类 直流式系统：空调器所处理的空气全部是新风。送风在空调 房间内进行热湿交换后，全部由排风管排到室外，没有回风管道。 这种系统卫生条件好，但是耗能大，适用于散发有害气体而不宜使 用回风的空调场所。 闭式系统：空调器处理的全部是再循环空气，不补充新风 ，这种系统能耗小，但卫生条件差。适用于只有温湿度调节要求， 而无新风要求或者无法使用新风的空调场所。 混合式系统：空调器处理的空气由新风和回风混合而成， 新风量占总的送风量约10100%。这种系统兼有直流式系统和闭式 系统的优点，应用较为普遍。 第八节 空调系统 8.1.3按送风量是否变化分类： 变风量空调系统：通过改变送风量来保持一定的送风温度 ，适应室内负荷的变化，达到调节所需要的室内参数。 定风量空调系统：通常的集中式空调系统，风机的风量保 持一定，通过改变水量改变送风温度，来调节室内的温湿度。 第八节 空调系统 8.1.4按用途分类： （1）工艺性空调：空调参数值的选择须满足工艺过程对空气参 数的要求，如机房精密空调、手术室空调、电子厂房空调等。 （2）舒适性空调：空调参数值的选择须满足人的工作条件和休 息条件，如家用空调、商用空调等。 第八节 空调系统 82通信机房环境的一般质量要求： 1）房间密封良好，气流组织合理，保持正压和足够的新风量。新风 量应保持下列三项中的最大值： 室内总送风量的5； 按工作人员每人40m3/h； 维持室内正压所需风量。 2）应满足按机房环境分类的温度和湿度要求。 3）通信机房若无空调设施时，应安装有通风排气设施。 4）满足设备正常运行的条件下，为节约能源，应科学合理地确定通 信机房的温湿度范围。若空调制冷时，应尽量靠近温湿度要求的上 限；若空调制热时，则应尽量靠近温湿度要求的下限。 第八节 空调系统 83机房环境的分类和指标 机房环境的分类主要以机房内的温、湿度作表征，其分类和指标如下 表： 环境分类主要局站类型温度湿度 一类环境 DC1、DC2长途交换机、骨干高级/省内低级信令转接点、 骨干/省内智能网SCP、一二级干线传输 枢纽、骨干/ 省内骨干数据设备的通信机房及动力机房、IMDS、 IDC设备机房 10253070% 二类环境 汇接局、关口局、本地智能网SCP、本地传输网骨干节点 、本地数据骨干节点（含城域网核心层设备 ）、IDC 机房、拨号服务器的通信机房，5万门以上市话通信 机房及测量室，服务重要用户（要害部门）的交换设 备、传输设备 、数据通信设备机房，无线市话核心 网络设备 机房及所属的动力机房，长途干线上下话路 站机房 10282080% 三类环境 5万门以下市话通信机房，城域网汇聚层数据机房及所属 的动力机房，长途传输中继站 10302085% 四类环境 模块局、用户接入网、城域网接入层设备 （小区路由器、 交换机）、DSLAM设备的通信机房，其他通信机房 53515%85% 备注：同一机房内安装的不同等级设备 ，按照高环境分类标准要求 第八章空调系统 空调系统 第三节 制冷压缩机 第五节 制冷系统的主要 控制部件 第八节 空调系统 第六节 制冷系统的辅助设备 第七节 制冷剂、冷媒、冷冻油 第四节 制冷换热器 第二节 制冷系统的基本组成和原理 第十节 通信机房空调配置参考 第九节 机房专用空调 第一节 空调基础知识 第九节 机房专用空调 第九节 机房专用空调 机房专用空调也称为恒温恒湿空调，是为一定特殊目的 和要求服务的局部式空调系统，是一种性能比较完善的空调 设备，具有制冷、加热、加湿、除湿等功能，对所需环境进 行精密温湿度控制的空调机，广泛使用于程控交换机房、计 算机机房、室验室等场所。 第九节 机房专用空调 91通信机房专用空调的特点 1）大风量、小焓差。 2）适应性强。 3）送回风方式多样。 4）过滤。 5）可靠性较高。 6）全年制冷运行。 7）设计点对应运行点。 8）机房专用空调与舒适性空调的区别，见表9-1。 表9-1 机房专用空调机与舒适性空调机的区别 序号 比较内容一般空调专用空调 1冷风比kcal/m352.23 2显热 比（显冷量/总冷量%）0.650.70.851.0 3焓差kcal/kg3522.5 4控制精度31 ，3%RH 5温度控制通常没有有加湿和去湿功能 6空气过滤一般性过滤过滤 0.20.5m的粒子 7蒸发温度较低511 8蒸发气排数4、6、824 9迎风面积m2较小1.32.7 10迎面风速m/s较大2.7 11备用单制冷回路双制冷回路或能够双机热备 12运行时间 h81024 13全年运行可靠性不设计 冬季运行全天候运行 14控制一般控制微机控制 15监控无或非常简单 能进行本机或远程监视 温湿度、空气处理状 态和各种报警等 第九节 机房专用空调 9.2机