通风空调课件 第七章.ppt

1、第七章 冷剂式空调系统,冷剂式空调系统是空调房间的负荷由制冷剂直接负担的系统。制冷系统蒸发器或冷凝器直接从空调房间吸收(或放出)热量。冷剂式空调系统也称机组式系统。,空调机组是由空气处理设备(空气冷却器、空气加热器、加湿器、过滤器等)、通风机和制冷设备(制冷压缩机；节流机构等)组成的空气调节设备。它由制造厂家整机供应，用户按机组规格、型号选用即可，不需对机组中各个部件与设备进行选择计算。目前，空调工程中最常见的机组式系统有：,(1)房间空调器系统。 (2)单元式空调机系统。 (3)变制冷剂流量空调系统。 (4)水环热泵空调系统。,最常见的机组式系统,7.1 冷剂式空调系统的特点,1空调机组具有

2、结构紧凑，体积小，占地面积小，自动化程度高等优点。 2空调机组可以直接设置在空调房间内，也可安装在空调机房内，所占机房面积较小，只是集中空调系统的50，机房层高也相对低些。 3由于机组的分散布置，可以使各空调房间根据自己的需要停开各自的空调机组，以满足各种不同的使用要求， 4机组安装简单、工期短、投产快。对于风冷式机组来说，在现场只要接上电源，机组即可投入运行。 5近年来，热泵式空调机的发展很快。热泵空调机组系统是具有显著节能效益和环保效益的空调系统。,6一般来说，机组系统就地制冷、制热，冷、热量的输送损失少。 7机组系统的能量消费计量方便，便于分户计量，分户收费。 8空调机组能源的选择和组合

3、受限制。目前，普遍采用电力驱动。 9空调机组的制冷性能系数较小，一般在253范围内。同时，机组系统不能按室外一般气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，过渡季也不能用全新风。 10整体式机组系统，房间内噪声大，但分体式机组系统，房间的噪声低。 11设备使用寿命较短，一般约10年。 12机组系统对建筑物外观有一定影响。安装房间空调机组后，经常破坏建筑物原有的建筑立面。另外还有噪声、凝结水、冷凝器热风对周围环境的污染。,7.2 空调机组的分类,7.2.1 按空调机组的外形分 单元柜式空调机组是把制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、通风机、空气过滤器、加热器、加湿器、自动控制装置等组装在柜式

4、箱体内。可直接安装在被调房间或邻室内。目前，国产单元柜式空调机组制冷量范围为7116.3kW，最常见的制冷量为23kW和35kW的单元柜式空调机组。 窗式空调器是安装在窗口上或外墙上的一种小型房间空调器。其冷量一般在1.57kW，压缩机功率在0.42.2kW，电源可为单相，也可为三相。其功能可使房间温度控制在1828，最大偏差为2。 分体式空调机组是把制冷压缩机、冷凝器(热泵运行时蒸发器)同室内空气处理设备分开安装的空调机组。冷凝器与压缩机一起组成一机组，一般置于室外，称室外机；空气处理设备组成另一机组，置于室内，称室内机。室内机可有壁挂式；落地式、吊顶式、嵌入式等。室内机和室外机之间用制冷剂

5、管路连接。,7.2.2 按空调机的用途分,恒温恒湿空调机组适用于精密机械、光学仪器、电子仪表等车间及计量室、科研实验室等有恒温恒湿要求的房间，房间基准要求可控制在2025，精度可在l，相对湿度为506010。 冷风机组用于夏季降温去湿，适用于民用与公用建筑的舒适性空调系统。其控制温度为2427 2，相对湿度4070。 房间空调器指制冷量在12kW以下风冷式、冷风型(或热泵型)的小型空调机组。主要用于家庭或房间的舒适性空调。 特殊用途的空调机组是根据某些被调房间提出的特殊要求，而由工厂组装成的专用空调机组。如：电子计算机房的专用空调机组，程控机房专用空调机组、低温空调机组、净化空调机组和谷物冷却

6、机等。,7.2.3按空调机组制冷系统的工作情况分,7.2.4 按空调机组中制冷系统的冷凝器形式分,水冷式空调机组中的制冷系统以水作为冷却介质，用水带走其冷凝热。为了节约用水，用户一般要设置冷却塔，冷却水循环使用，通常不允许直接使用地下水或自来水。 风冷式空调机组中的制冷系统以空气作为冷却介质，用空气带走其冷凝热。制冷性能系数要低于水冷空调机组，但可以免去用水的麻烦，无须设置冷却塔和循环水泵等，安装与运行简便。,7.3 房间空调器,7.3.1窗式空调器,7.3.2分体式空调器,7.3.3 一拖多,7.3.4房间空调器的选择,1首先了解家用空调器的主要技术性能指标(如制冷量、制热量、风量、输入功率

7、、性能系数、噪声等)；并了解安装、使用、保养和维修方面的知识。 2根据房间的功能、对空调的要求、安装条件、气候条件等选择空调器的机型。 3根据房间的总冷量来确定空调器容量的大小。若选热泵式空调器时，还应同时满足冬、夏季的供热与供冷要求。对于一般住宅，冷负荷一般约70100Wm2(考虑有定时开窗换气)，但如果这类空调器间歇工作，为使房间开机后很快能降温，可按冷负荷120140Wm2选用空调器。,7.4 单元式空调机组,单元式空调机组是商业建筑和工业建筑中经常使用的设备。它是由空气处理设备、制冷设备、风机和自控系统组成的一个单元整体式机组。可直接对空气进行加热、冷却、加湿、去湿等处理。近年来，单元

8、式空调机组以其结构紧凑、占地面积小、能量调节范围广、调节方便、安装和使用方便等优点，被越来越多的应用于中小型空调系统中。,7.4.1 HR-20热泵式恒温恒湿空调机,夏季机组供冷制冷剂流程,冬季机组供热制冷剂流程,HR-20热泵式恒温恒湿空调机组有如下特点：用部分冷凝热量作再次加热，既节省了电加热的电能，又节省了冷却水的消耗。实际运行表明，用冷凝热量作再次加热后，机组可以达到1的恒温要求。热泵空调机在换向时，由于冷凝器转换为蒸发器，而要求。热泵空调机在换向时，由于冷凝器转换为蒸发器，而可能引起大量液体返回压缩机，在系统中设有液体分离器，可以防止液击现象发生，增加了系统的安全性。,7.4.2屋顶

9、式空调机,1机组结构紧凑，自带冷源，风冷式冷凝器，省去了冷却水系统。近年来，机组多以模块化设计，组合方便。 2机组在结构上考虑了防雨措施，安装于屋顶或室外平台上时，可不另设防雨及遮阳设施。 3机组，自动化程度高。 4机内运动部件已设减振装置，外部一般无减振要求。 5机组具有制冷量大、制冷回路简单、可靠性高，冷凝器和蒸发器一般是由带铝翅 片的铜管制作，传热效率高。 6机组不占房间内的有效面积。,7.4.3机房专用空调机组,机房专用空调机组是根据电子计算机房、程控机房等对空调的特殊要求设计制造的，主要分成两大类：水冷式和风冷式机组。,(1)机组采用大风量，并提高蒸发温度，以使机组送风焓降小，显热比

10、大，适合计算机房湿负荷小的特殊要求。 (2)机组设有初效和中效两级空气过滤器，以满足计算机房洁净度的要求。 (3)机组送风形式常为下送风，上回风。 (4)由于计算机可能是全年连续不断地运行，因此，专用空调机组必须具备高可靠性。为此，机组通常设有两套独立的制冷系统。 (5)专用机组的自动控制送风温湿度的调节范围及控制精度为温度17202，湿度45655。 (6)为了节约运行能耗，有时专用机组设有自然供冷系统。,国内现有的低温空调机组品种不多。它主要用于有低温空调环境要求的场合。如感光器材、录音带、文史资料、医药卫生用品、化工晶等的贮藏，农业种子的贮存和培育，相纸厂、茶叶厂等某些生产工艺过程提出低

11、温的特殊空调环境要求的场合。它与常规空调机组在结构、流程、参数方面都有较大的差异，现以HD-9型低温空调机组为例，介绍低温机组的特点。,7.4.4低温空调机组,空气流程路线,(1)HD-9型低温空调机组采用小焓降大风量。 (2)蒸发器采用铜管串整体波纹铝片的结构。管径为mm，铝片0.20.3rnm，片距为6mm，管子按三角形(边长50mm)排列。 (3)采用全循环风系统。 (4)设有热气冲霜系统。,7.4.5 单元式空调机组选择设计要点,1.确定空调房间的室内要求，计算冷负荷和湿负荷，确定新风量及新风冷负荷。 2.根据用户的实际条件与参数选择空调机组的冷却方式水冷或是风冷；确定空调系统的集中程

12、度集中系统或分散系统；确定空调机组放置方式设机房或是在空调房间中就地放置。,3.确定单元式空调机组型号与台数。根据空调房间的总冷负荷(包括新风负荷)和hd图上处理过程的实际要求，查空调机组的特性曲线或性能表，确定机组的容量与台数。使机组的总冷量应能满足空调房间的总冷负荷，总风量应符合房间换气次数的要求。 4.集中系统还需进行房间气流组织、风量分配与风管道的设计与计算。风管系统的总阻力(含送风与回风系统)应小于单元式空调机铭牌上给出的机外余压。如机外余压不足克服管路系统的阻力，则需另增加风机，串联在系统中。对噪声有要求的空调房间，还需进行消声设计。,7.5 变制冷剂流量系统VRV系统,20世纪8

13、0年代初，日本创立和采用VRV变制冷剂流量系统(Variable Refrigerant Volume)代表了单元式空调机组发展的新水平。 几十年来，几十万瓦以上的空调系统，一般采用集中式中央空调系统。但是，由于 VRV变制冷剂流量系统，是以制冷剂作为热传送介质，其每公斤传送的热量是205kJkg，几乎是水的10倍和空气的20倍，同时可根据室内负荷的变化，瞬间进行容量调整(采用变频技术或双缸旋转式压缩机改变制冷系统的质量流量)，使VRV系统能在高效率工况下运行，是一种节能型的空调系统。VRV系统又常以其模式结构组合成灵活多变的系统。这样，VRV系统就可以解决集中式中央空调系统存在的诸如输送管道

14、断面尺寸大，要求建筑物层高增加，占用大量的机房面积，维修费用高等难题。,VRV系统,室内机,室外机,空调机,本次学习,请你关注以下二个问题: 1、组成空调的部件有哪些？有什么用？ 2、冷暖空调是怎么运作的？,空调机组成,室外机,室内机,环境,移动空调机,空调机组成,下面四个部件是空调机必须的,压缩机,冷凝器,膨胀阀,蒸发器,提供动力,排放热量,节流降压,提供冷量,空调机必备部件,放热,放热,室内的热量通过制冷循环中的冷媒传到室外,制冷原因,水的蒸发,水蒸气,水在一个大气压下沸腾,制冷原因,水的状态变化（大气压下）,0,制冷原因,冷媒的蒸发,需要空调的空间,制冷原因,提供冷量,个部件需要冷媒在其

15、中循环才能完成其功能.,压缩机,冷凝器,蒸发器,膨胀阀,空调机的循环,室内机,蒸发器,室内机组,热,液体,气体,蒸发器（室内机）内的液态冷媒吸收周围空气的热量。 空气的温度从而下降,蒸发器,室内的温度较高,空气流过蒸发器时冷媒蒸发带走空气中的热量,空气温度降低成为冷空气。,空气被冷却时,空气中会有凝水.通过排水器排走。,挡水板,水,水滴,蒸发器,蒸发器,空气或水,放热,气体,液体,气态的冷媒向周围的空气或水放热，气态冷媒液化为液体,冷凝器,空冷式,冷凝器（室外机）,冷媒向空气放热，由气态转化为液态,向空气排热,冷凝器,冷凝器,水冷式,放热,冷却塔,冷却水,蒸发器,水冷冷凝器,泵,压缩机,水吸收

16、冷媒热量而使冷媒液化,气态冷媒向水放热成为液态,冷凝器,蒸发器,液体,气体,低压,压缩机,高压,冷凝器,气体,液体,来自蒸发器的低温低压的冷媒气体被压缩机压缩成高温高压的气体进入冷凝器。,压缩机,冷凝器,蒸发器,45液体,吸热,减压阀,（膨胀阀）,压力变换器,5液体,放热,膨胀阀,冷媒变化分析,冷媒变化分析,过热,入口,蒸发器,饱和,出口,吸热30,5,液体,5,气体,吸热30,10,气体,过热与过冷,冷凝器,入口,饱和,出口,放热30,45,气体,45,液体,放热30,40,液体,过冷,过热与过冷,冷凝,膨胀,蒸发,压缩,绝对压力,高压,低压,冷媒焓值,过冷,过热,-图,冷媒变化分析,压缩机

17、,室外机,冷凝器,膨胀阀(节流阀),室内机,蒸发器,四通换向阀,发热,吸热,冷风,制冷循环,冷暖空调原理,室内机,膨胀阀,放热,四通换向阀,压缩机,室外机,冷凝器,蒸发器,蒸发器,冷凝器,供热循环,暖风,吸热,冷暖空调原理,总结 1、空调由压缩机、冷凝器、膨胀阀及蒸发器构成。 2、通过冷媒在四大部件之间循环完成制冷 3、过热过冷是提高效率的措施 4、冷暖空调的实现依赖于四通换向阀。,思考:下图为VRV冷媒系统图,请说明其制冷和制热原理,室内机A,至下一台室内机,室内热交换器,室内热交换器,电子膨胀阀,毛细管,储液器,压缩机,气液分离器,油分离器,过冷管,膨胀阀,室外侧,空气热交换器,高压开关,

18、高压开关,过滤器,室内机B,温度传感器,温度传感器,TH1-R,TH1-A,四通阀,63H1,63H2,温度计,室内机A,至下一台室内机,空气热交换器,空气热交换器,电子膨胀阀,储液器,压缩机,气液分离器,油分离器,过冷却管,膨胀阀,室外侧,空气热交换器,63H2,63H1-1,过滤器,室内机B,温度传感器,TH1-R,TH1-A,四通阀,思考:制冷运转流程,毛细管,室内机A,至下一台室内机,空气热交换器,空气热交换器,电子膨胀阀,毛细管、单向阀,储液器,SV1,压缩机,气液分离器,油分离器,过冷却管,膨胀阀,室外侧,空气热交换器,63H2,63H1-1,过滤器,室内机B,THO-A,THO-

19、R,TH1-R,TH1-A,四通阀,思考:制热运转流程,变频控制K系列VRV系统分三个系列热回收、热泵(夏季供冷、冬季供热)和单冷型系列。 热回收系列可同时供冷和供暖，它用于有内区的建筑，因内区全年有冷负荷，该系统可实现同时对周边区供暖和内区供冷，实现了回收内区的热量。,室外机中的压缩机(如有2台，其中1台)可实现变频调节，根据冷负荷的变化自动调节制冷剂的流量。 室内机内有盘管、风机、电子膨胀阀等部件，按其外形分有壁挂式、立式明装、立式暗装、卧式明装、卧式暗装、顶棚嵌入式(卡式)等机型。,“超级K”系列与K系列的不同之处是在系统中增加了“功能机”。功能机的作用是连接所有室内机的液体、气体总干管

20、分别接到2台或3台标准室外机上，并平衡各台压缩机的压力和润滑油量。,7.5.2系统配管,VRV系统可使室内外配管最长达100m，室外机和室内机 间最大高差可达50m，同一系统中的室内机之间的高差 最大为15m，室外机之间的高差应小于4m，室外机与功能机之间的高差也应小于4m。,系统配管的连接方式,通过制冷剂配管接头构成分支管网，分支管网将各室内机连接在同一制冷剂管道上。这种配管方式，适用于垂直距离或水平距离较长的空调场所。,通过制冷剂多分支端管，将各室内机连接在同一制冷剂管道上。这种分支连接方式适用于有多室空调的场所，利用端管上的剩余分支，还可灵活的增加室内机。,配管接头与端管的混合分支连接方

21、式，是上述两种分支连接方式的组合，将图7-15中a处接到图7-14的a处，即为这种连接方式，它适合房间布置较复杂的空调场所。,大金公司把VRV系统专用的分支管件命名为“REFNET冷媒分支组件”,按其形状和作用又分为分歧管(Refnet Joint,又称接头)和端管(Refnet Header)两种 。,7.5.3 VRV系统的特点,1设备少，管路简单，节省建筑面积与空间。 2布置灵活。设计者可以根据建筑物的用途、不同的负荷、装饰风格等来灵活的选择室内机。由于VRV系统可有很长的配管系统和较大的高度差，布置安装灵活方便，可满足各种建筑物的要求。 3具有显著的节能效益。 4运行管理方便，维修简单

22、。 5VRV系统的经济效率显著。,7.5.4新风输送方式,1室内机自吸新风。每层或整个建筑物设置新风的总进风管，然后通过分支管与室内机相连，此时新风负荷一般由室内机承担。该方式不宜在寒冷地区使用。同时还应采取技术措施，防止当室内机停止运行时，室外空气侵入空调房间。 2利用可接风管的室内机处理新风送到每个房间。 3采用带有全热交换器的新风机组，用排风预冷(热)新风。 4采用自带制冷机的专用分体式新风机组。分吊顶暗装和立式明装两种机型，6种型号。风量从1080m3h到12100m3h。根据需要，可在建筑物每层或每个区设置一台或多台新风机组，新风通过风道送入每个房间。,1.布置在空气流通的地方 2.

23、应避免安装在阳光直射的地方 3.应避免安装在有油污、污浊、腐蚀和热空气排放地方 另外还需注意以下几点： 1.不在卧室的窗台或卧室的附近； 2.进、出风有足够的距离，便于散热3.能承受室外机自重的23倍以上的地方； 4.尽量节约铜管的地方； 5.没有油烟或其它腐蚀气体的地方； 6.不影响其它因素或环境的地方。,7.5.5室外机的布置,7.5.6室内机的布置 多联机空调系统的室内机形式主要有：天花板卡式嵌入型、天花板嵌入导管内藏型、天花板内藏风管型、天花板悬吊型、挂壁型、落地型、落地内藏型。天花板内藏风管型可以连接较长的风管，可以采用下送风口。设计人员可根据配套空调系统的要求方便地选择。,7.6

24、水环热泵空调系统,所谓水环热泵空调系统就是小型的水/空气热泵机组的一种应用方式。即用水环路将小型的水/空气热泵机组并联在一起，构成一个以回收建筑物内余热为主要特点的热泵供暖、供冷的空调系统。它在20世纪60年代出现在美国的加利福尼亚州，故也称加利福尼亚系统。70年代后进入日本。80年代初，在我国一些建筑物中开始采用。由于其节能效益和环保效益显著，因此90年代，水环热泵空调系统便在我国得到广泛的应用，并将会在我国空调节能领域中发挥越来越大的作用。,7.6.1水环热泵空调系统的组成,水环热泵空调系统由三部分组成：(1)室内水源热泵(水/空气热泵)；(2)水循环环路；(3)辅助设备(冷却塔、加热设备

25、、蓄热装置等)。,室内水源热泵机组是由制冷压缩机、制冷剂/水热交换器、制冷剂/空气热交换器、节流机构、四通换向阀、风机和空气过滤器等部件组成。,水循环环路,所有的室内水源热泵机组都并联在一个水环路系统上。通过水循环环路使流过各台水源热泵空调机组的循环水量达到设计流量，以确保机组的正常运行。 管道的布置，要尽可能的选用同程系统。虽然初投资略有增加，但易于保持环路的水力稳定性。若采用异程系统时，设计中应注意各支管间的压力平衡问题。水环路要尽量采用闭式环路。系统内的水基本不与空气接触，对管道、设备的腐蚀较小；系统中水泵只需要克服系统的流动阻力。,水环路上设置部件,(1)水系统的定压装置。通常采用膨胀

26、水箱定压、气体定压罐和补给水泵定压； (2)水系统的排水和放气； (3)水系统的补水系统； (4)水系统的水处理装置与系统； (5)循环水泵及其附件。,水源热泵运行工况,(1)在夏季，各热泵机组都处于制冷工况，向环路中释放热量，冷却塔全运行，将冷凝热量释放到大气中，使水温下降到35以下。 (2)大部分热泵机组制冷，使循环水温度上升，到达32时，部分循环水流经冷却塔。 (3)在一些大型建筑中，建筑内区往往有全年性冷负荷。因此，在过渡季，甚至冬季，当周边区的热负荷与内区的冷负荷比例适当时，排入水环路中的热量与从环路中提取的热量相当，水温维持在1335范围内，冷却塔和辅助加热装置停止运行。由于从内区

27、向周边区转移的热量不可能每时每刻都平衡，因此，系统中还设有蓄热容器，暂存多余的热量。 (4)大部分机组制热，循环水温度下降，到达13时，投入部分辅助加热器。 (5)在冬季，可能所有的水源热泵机组均处于制热工况，从环路循环水中吸取热量，这时，全部辅助加热器投入运行，使循环水水温不低于13。,排热设备,加热设备,一是利用水加热设备将外部热量加入水环路中。常选用的水加热设备有电热锅炉、燃油(气)锅炉、水水换热器、汽水换热器等； 二是利用空气电加热器将外部热量直接加入室内循环空气中，即将空气电加热器安装在水源热泵机组送、回风管内或直接安装在机组内。当环路中的水温不低于13时，机组按热泵工况运行，当环路

28、水温等于或低于13时机组停止热泵工况运行，而空气电加热器投入运行，加热室内空气。通过室内气温敏感元件控制加热量，以调节室内温度。当环路水温升至21时，停止电加热器，恢复机组按热泵工况运行。这种方式的优点主要有： 初投资低； 电加热器易于计量，便于单户计费； 节约建筑面积，省掉水的加热设备机房； 由于采用非集中的加热器，而提高了系统使用的可靠性。同时，还可以作为机组的备用或应急热源。,蓄热容器,蓄热容器可以实现内区制冷机组向环路中释放的冷凝热与周边区制热机组从环路中吸取的热量在一天内或更长的时间周期内达到平衡，从而降低了冷却塔和水加热器的年耗能量。但是，冷却塔和水加热器的容量不能减少。这是因为恶

29、劣天气的持续性往往又要求冷却塔或水加热器按最大负荷运行 。,7.6.2水环热泵空调系统的特点,1调节方便。用户根据室外气候的变化和各自的要求，在一年内的任何时候可随意进行房间的供暖或供冷的调节。 2虽然水环路是双管系统，但与四管制风机盘管系统一样可达到同时供冷供暖的效果。 3建筑物热回收效果好。 4系统布置紧凑、简洁灵活。 5便于分户计量和计费。 6便于安装与管理。 7小型的水源热泵机组的性能系数不如大型冷水机组 8制冷设备直接放在空调房间内，噪声大。 9设备费用高，维修工作量大。,7.6.3水环热泵空调系统的控制,水源热泵机组的控制与保护； 辅助设备(冷却塔、水加热设备、蓄热容器、循环泵等)

30、的控制和保护； 系统的控制与保护。,系统的控制要求,(1)环路水温控制要求 环路设计水温范围一般为1035，要求通过检测水环路的感温器来保证环路设计水温。夏季由冷却塔来控制环路水温，冬季由水加热设备来控制环路水温。 (2)水流保护控制 环路中保持正常的设计水流量是系统可靠而安全运行的关键一环。因此，要求水系统上设置水流开关和循环泵进出口处设置压差开关。当检测到系统水流减小时，会自动投入备用水泵。若水流量不能恢复，将会使热泵机组关闭。,冷却塔的控制策略,环路水温升至29时，冷却塔风阀开启，进行自然对流排热； 环路水温升至30时，淋水开始，利用冷却塔喷淋水蒸发冷却排热； 环路水温升至31时，风机低

31、速运行，开始强迫对流和蒸发冷却排热； 环路水温升至32时，风机高速运行，加强排热； ， 环路水温升至40时，“高温”指示灯亮，发出高温报警； 环路水温升至46时，“高温停机”指示灯亮，并使水源热泵机组停机。,开式冷却塔系统的控制策略,控制冷却塔的运行台数； 在冷却水供、回水管上设电动旁通阀，通过控制旁通阀开度达到控制循环水供水温度的目的。 但是，要注意冷却塔的防冻保护。,水加热设备的控制要求,环路水温降至13时，水加热设备投入运行； 环路水温升至16时，水加热设备停止运行； 水温降至7时，要求发出低温报警； 水温降至4时，低温停机。 但是，要注意： 当水加热器采用电加热器时，可对电加热分档投入。 当采用燃气(油)锅炉时，可对