第7章冷剂式空调系统

1、第7章冷剂式空调系统 第7章.冷剂式空调系统 1.定义:空调房间的负荷由制冷剂直接负担的 系统,又称机组式系统。 2.供冷(或供热):制冷系统蒸发器(或制冷凝器) 直接从空调房间吸收(或放出)热量. 3.机组组成: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). 第7章冷剂式空调系统 4.设计选用:制造厂家整机供应,用户按机 组规格、型号选用不需对各部件与设备分 别进行选择计算. 5.常用类型: （1）房间空调系统 （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. 第7章冷剂式空调系统 7.1冷剂式空调系统

2、的特点 与全空气、空气-水空调系统(中央空调)相比,机组式 系统有如下特点: 1.结构紧凑,体积小,占地面积小,自动化程度高 2.空调机组可设于房间内,也可安于机房内,占面积小. 3.机组分散布置,各房间可根据需要停开各自的空调 机组,可满足不同的使用要求;各房间不会相互污染、 串声，发生火灾时,也不会通过风蔓延，对防火有利. 但维修与管理麻烦. 4.机组安装简单、工期短、投产快、风冷式接上电 源即可使用。 5.热泵机组有显著节能效益和环保效益. 第7章冷剂式空调系统 冷剂式空调系统的特点 6.机组就地制冷、热、冷、热量输送损失小. 7.能量消费计量方便，便于分户计量、收费。 8.机组能源选择

3、和组合受限制。目前，普遍采用 电力驱动. 9.制冷性能系数较小,一般在2.53.机组不能按 室外气象参数变化和室内负荷变化实现全年多 工况进行调节，过度季也不能用全新风. 10.整体式机组、房间内噪音大、分体式噪音低。 11.设备使用寿命较短,一般的10年。 12.对建筑外观有影响，破坏立面，噪声、凝结 水、冷凝器热风对环境污染。 第7章冷剂式空调系统 7.2 空调机组的分类 一.按空调机组外型分 单元柜式空调机组、窗式空调器和分体式空调器 1.单元柜式空调机组 全部设备安装在柜式箱体内，可安装在空调房间 或邻室内。 目前国产机组制冷量范围为7116.3KW （6000- 100000kca/

4、h），最常见的制冷量为23kW （20000kca/h）和35kW（30000kcal/h） 第7章冷剂式空调系统 2.窗式空调器 安装在窗口上或外墙上的一种小型房间空调器。 全部设备装在箱内,冷量1.57KW (1300 - 6000kcal/h），压缩机功率在0.4-2.2kW,电源可 为单相，也可为三相。其功能可使房间温度控 制在18-28，最大偏差为士2 3.分体式空调机 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

5、顶式、 嵌人式等。室内机和室外机之间用制冷剂管路 连接. 第7章冷剂式空调系统 二.按空调机用途分类 可分为：恒温恒湿、冷风机、房间空调器 和特殊用途机组。 1.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。科研实验等有恒温恒湿要 求的房间，基准要求可控制在2025， 精度 1，相对湿度5060%10%。 第7章冷剂式空调系统 2.冷风机组 用于夏季降温去湿，适用于民用与建筑的舒适 性空调，温度2427，湿度40%70% 3.房间空调器 指制冷量在12kW以下（我国规范规定）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 4.特殊用途的空调

6、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 和谷物冷却机等 第7章冷剂式空调系统 三、按空调机组制冷系统的工作情况分 可分为热泵式空调机组和单冷式空调机组 1.热泵式空调机组通过换向阀的变换，在冬 季实现制热循环，在夏季实现制冷循环. 2.单冷式空调系统仅在夏季实现制冷循环 第7章冷剂式空调系统 四、按空调机组中制冷系统的冷凝器形式分 可分为水冷式空调机组和风冷式空调机组 1.水冷式 冷凝器用水冷却,带走冷凝热，冷却塔水循 环使用,通常不允许直接使用地下水或自来 水. 2.风冷式:

7、 冷凝器用空气冷却带走冷凝热，制冷性能 系数低于水冷, 但无须设冷却塔和循环水 泵,安装运行简便 第7章冷剂式空调系统 7.3房间空调器 一、窗式空调器 窗式空调器的系统原理图。它由两部分组 成，即空气处理部分和制冷系统部分。 第7章冷剂式空调系统 第7章冷剂式空调系统 制冷剂循环路线为： 压缩机1冷凝器2毛细管4蒸发器3压缩 机1 热泵式空调器 热泵式窗式空调器不但夏季供冷，而且冬季还可 供暖。夏季供冷时，通过四通换向阀把室内换热 器变为蒸发器，利用液态制冷剂气化直接吸取室 内空气的热量；并把室外换热器变为冷凝器，将 冷凝热量释放到室外空气中去。冬季供热时，通 过四通换向阀把室内换热器变为冷

8、凝器，用制冷 剂的冷凝热量加热室内空气；此时把室外换热器 变为蒸发器，从室外空气中吸取低位热量。 第7章冷剂式空调系统 第7章冷剂式空调系统 二、分体式空调器 工作原理:图7-3,室内机有蒸发器2,风机1,过滤器3,进 风4,逆风5,室外机有压缩机6,冷凝器7,风机8等. 类型;单冷.热泵.（室内机柜式.壁挂.吸顶.） 安装注意:室内机与室外机间距离不大于5m为好,最 长不超10m,高差不超5m 第7章冷剂式空调系统 三、一台室外机联两台或三台室内 机型房间空调器系统 又称一机多室或一拖多，它的工作原理与 一拖一机组类似。其室内机外形与一拖一 的完全一样，但室外机的体积一般较一拖 一的要大一些

9、。如果在室外机组设有四通 换向阀，则可以使机组按热泵方式运行， 室外空气作为低位热源。 第7章冷剂式空调系统 第7章冷剂式空调系统 四、房间空调器的选择 选择步骤 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、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。 住宅冷负荷70-100w/ 。间歇工作,可按120- 140w/ 选用. 2 m 2 m 第7章冷剂式空调系统 7.4单元式空调机组 商业建筑和工业建筑中常用设备. 1.组成:空

10、气处理设备,制冷设备,风机和自控 系统. 2.功能:直接对空气加热,冷却,加湿，去湿 3.优点: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,近年来被较高 地用于中小型空调系统中. 第7章冷剂式空调系统 典型的单元式空调机组 一、HR-20热泵式恒温恒湿空调机 流程图 第7章冷剂式空调系统 HR-20热泵式恒温恒湿空调机 技术指标与特点: 夏季制冷量23KW,冬季制热量为14KW.用 部分冷凝热量做再次加热，省电加热电能， 节能冷却水消耗。运行表明，用冷凝热量 作用再次加热后,可达1恒温要求。系 统中有液体分离器，可防止液击发生. 第7章冷剂式空调系统 典型的单元式空调机组

11、 二、屋顶式空调机 是一种大、中型单元整体式机组,制冷、加热、送 风、空气净化、电器控制组装于一体,多安装于屋 顶。 由压缩冷凝段、蒸发过滤段、送风段三段组成 特点:1).结构紧凑,自带冷凝,风冷，模块化设计,组 合方便。 2).结构上考虑了防雨措施,可不设遮雨及遮 阳设施. 3).自动化程度高 4).自设减振装置 5).制冷量大,制冷回路简单，可靠性高,冷凝 器、蒸发器铜管铝片,K值高. 6).不占房间有效面积 第7章冷剂式空调系统 典型的单元式空调机组 三、机房专用空调机组 根据计算机房、程控机房特殊要求设计制 造,分水冷与风冷机组,与普通恒温恒湿机组 比,有如下特点: 1).机组采用大风

12、量（一般为恒温恒湿两倍), 提高蒸发温度,使送风焓差小,显热比大,适于 机房湿负荷小的特殊要求.水冷式处理空气 的焓差为8.5-9.9 kJ/kg,每m3 /h风量与冷量 (W)之比为1:(2.5-3.3).风冷式焓差为8-9 kJ/kg,风量与冷量(W)之比为1:(2.5-3.5). 第7章冷剂式空调系统 2).机组有初效和中效两级过滤器,满足洁净度要求. 机房在静态条件下,空气含尘量为每升空气中大于 或等于0.5的尘埃粒子少于18000粒. 3).机组常为下送风,上回风.机房送风大都从活动 地板下部送风,顶部回风.上回风下送风形式,使机 组安装简便灵活,投资少,占地少,还可以直接放入 机房

13、内使用. 4).计算机可能全年连续运行,专用空调机组必须高 可靠性,为此,机组通常设两套独立的制冷系统. 5).自控送风温湿度的调节范围及精度为17- 202,45%-65%5%. 6).为节能,有时机组设有自然供冷系统。当室外气 温低于1.6时,乙二醇自然冷却系统就可提供全 部冷量.在1.6-18.3时,可提供部分冷量,减少压缩 机运行小时数. 第7章冷剂式空调系统 典型的单元式空调机组 四.低温空调机组 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、化工品等的贮藏，农业种子的贮 存和培育，相纸厂、茶叶厂等某些生产工 艺过程提出低温的特殊空调环境要求的场 合。

14、它与常规空调机组在结构、流程、参数方 面都有较大的差异 第7章冷剂式空调系统 HD-9低温空调机组 特点: 1).小焓降大风量. 2).蒸发器采用铜管串整体波纹铝片结构， 管径160.75，铝片厚0.2-0.3， 片距6，管子按三角形排列。 3).采用全循环风系统 4).设有热气冲霜系统. 第7章冷剂式空调系统 五五 .单元式空调机组选择设计要点单元式空调机组选择设计要点 1.确定室内要求,计算冷负荷和湿负荷,确 定新风量及新风负荷 2.根据用户实际条件与参数选择冷却方式 水冷或风冷; 确定空调系统的集中程度-集中或分散; 确定机组放置方式-机房或就地. 第7章冷剂式空调系统 3.确定机组型号

15、与台数. 根据房间总冷负荷(包括新风负荷)和h-d图 上处理过程的要求,查机组特性曲线或性能 表,确定机组容量与台数.使机组总冷量满 足房间总冷负荷,总风量符合房间换气次数 要求. 4.集中系统还需要进行气流组织,风量分配 与风管道的设计计算风系统总阻力应小于 机组给出的机外余压.余压不足,需另加风 机,串联.对噪声有要求房间,要进行消声设 计. 第7章冷剂式空调系统 7.5多联式空调机组 1.定义：多联机是由室外机配置多台室内机组成 的冷剂式空调系统。变制冷剂流量系统（VRV系 统）。 2.系统特点 1).制冷剂直接冷却,单位质量传送的热量几乎是水 的10倍,空气的20倍; 2).可根据负荷

16、变化,瞬间进行容量调整;节能 3).模块式结构,组合灵活多变.克服集中式中空调 风管断面大,占用机房面积,维修费高等缺点. 第7章冷剂式空调系统 一、多联机系统分类 1.按压缩机制冷剂流量改变方式分： （1）变频式 （2）定频式 2.按系统的功能分 （1）单冷型 （2）热泵型 （3）热回收型 （4）蓄热型 3.按多联机系统制冷时冷却介质分 （1）风冷式 （2）水冷式 第7章冷剂式空调系统 二、多联机系统的组成与配管 1.组成：室外机、室内机、制冷剂配管和自动控 制器件及系统配管等。 2.变频控制K系列多联机系统 热回收系列：室外机与室内机连接管路有三条1 根液体管和2根气体管(吸气和排气管),

17、通过RS装 置将室外机液管,吸气管和排气管与室内机液管、 气管连接。室外机有23、28kW两种规格，最多 可接8台室内机。 热泵.单冷式:有14.5、22.4、28.8kW三种规格,分 别最多可接8、13、16台室内机. 室内机组成：盘管、风机、电子膨胀阀等。按外 型分为壁挂、立式明装,立式暗装,卧式明装,卧式 暗装,卡式 第7章冷剂式空调系统 3.超级K系列多联机系统 室外机由2台或3台标准型室外机组合而成 。其中 1台变频,另1台或2台是恒速型 两台标准室外机（22.4、28kW）系统，最多可接 20台室内机,3台可接30台, 与K系列不同:增加“功能机”,作用是连接所有室 内机的液体,气

18、体总干管再分别接到2台或3台标准 室外机上,并平衡各台压缩机压力和润滑油量. 功能机与室外机的连接：2台冷凝器出液管分别与 功能机中的贮液器连接,由室内机的吸气管在功能 机中分两路分别接到室外机的液体分离器.平衡管 6平衡2台室外机排气压力,又是室外机润滑油互相 转移的通络.当变频机油量超出时,压缩机将多余油 压出电流阀V1到恒压机反之,通过V2转移到变频 机中. 第7章冷剂式空调系统 4.系统配管 系统制冷剂管路系统,注意各机间高程差. 配管方式有三种: （1）配管接头的分支连接方式。通过制冷剂配管 接头构成分支管网,将各室内机连接在同一制冷剂 管道上,适用于垂直距离或水平距离较长的场所.

19、（2）端管的分支连接方式。通过制冷剂多分支端 管,将各室内机连接,适用于有多室空调场所,还可 灵活增加室内机. （3）配管接头与端管的混合分支连接方式，上述 两种分支连接方式的组合，适合房间布置较复杂 场所 第7章冷剂式空调系统 三、三、多联机系统的特点 1.设备少、管路简单、节省建筑面积和空间 2.布置灵活 3.具有节能效益 4.运行管理方便，维护简单 5.经济效益显著 6.灵活多变 7.多联机系统制冷剂管路过长，导致系统制冷 （热）能力下降 8.制冷剂充灌量大，微小的泄露会影响系统的正 常运行 第7章冷剂式空调系统 四、多联机系统的设计要点 （一）设计内容 1.系统形式，室外机、室内机的位

20、置，系统 布置 2.室内机选择（形式、容量、台数） 3.室外机选择 4.新风输送方式 第7章冷剂式空调系统 （二）设计步骤 1.确定设计条件、计算冷（热）负荷 2.确定系统形式与组成 3.选择室外机和室内机制冷容量 4.计算室外机和室内机制冷容量 5.编制设计文件与施工图 第7章冷剂式空调系统 （三）室内机的选择 （四）室内机与室外机容量匹配问题 室内机与室外机容量匹配比50%130% （五）室内机和室外机初选后的修正 1.室内机与室外机容量之比大于100%时，室内机 与室外机容量应修正 2. 根据给定的室、内外空气计算温度，对室内机 制冷容量和输入功率进行修正 3.根据制冷剂配管距离及室内、

21、外机高程差对室 内机容量进行修正 4.热泵式多联机系统冬季运行时，考虑冬季结霜、 除霜的影响，对热泵式多联机容量修正 第7章冷剂式空调系统 （六）新风输送方式 1.室内机自吸新风。每层或整个建筑物设新 风总管。通过分支管与室内机相连，新风 负荷由室内机承担。不宜在寒冷的地区使 用，还应采取措施，防止当室内机停运时， 室外空气侵入房间 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。热回收 用排气预冷（热）新风 4.采用自带制冷机的专用分体式新风机组 第7章冷剂式空调系统 7-6水环热泵空调系统水环热泵空调系统 小型水/空气热泵机组的一种应用方式，用 水环路将小

22、型的水/空气热泵并联，构成一 个回收建筑物内空气的热泵供暖，供冷的 空调系统。 第7章冷剂式空调系统 一水环热泵空调系统的组成一水环热泵空调系统的组成 组成：组成：水/空气热泵机组、水循环环路、辅 助设备（冷却塔，加热设备，蓄热装置） 1.水/空气热泵机组（室内水源热泵 ） 组成：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、空气过滤器等 形式：卧式暗装、立式暗装、立式明装、 柱式、屋顶卧式等。 第7章冷剂式空调系统 2.水循环环路 所有室内水源机组都并联在一个水环路系统上。 图7-19 管道布置尽可能同程。若采用异程式，注意各支 管压力平衡 水环路采用

23、闭式，防腐蚀 水环路上设置部件： （1）定压装置 通常采用膨胀水箱，气体定压罐 和补水定压。 （2）排水和放气 （3）补水 （4）水处理装置 （5）循环水泵及附件 第7章冷剂式空调系统 根据需要，室内水源热泵可能按供热工况 运行，也可能按制冷工况运行。水环路可 能出现5种运行工况： （1）夏季，各热泵机组都处于制冷工况， 向水环路释放热量，冷却塔全运行，使水 温降到35以下。 （2）大部风热泵机组制冷，使循环水温 度上升，到达32度时部分循环水流经冷却 塔。 第7章冷剂式空调系统 （3）在一些大型建筑中，内区往往有全年冷负 荷。因此，在过渡季，甚至冬季，当周边区热 负荷与内区冷负荷比例适当时。

24、排入水环路热 量与从中提取的热量相当，水温维持在13-35， 冷却塔与辅助加热装置停止运行。考虑等量不 可能每时每刻平衡，系统中设有蓄热容器，暂 存多余热量 （4）大部分机组制热，循环水温度下降，达 13时，投入部分辅助加热器。 （5）在冬季，可能所有水源热泵均处于制热工 况，全部辅助加热器投入运行，使循环水温不 低于13。 第7章冷剂式空调系统 3.辅助设备 主要有：排热设备、加热设备和蓄热容器 等 （1）排热设备： 除闭式冷却塔外，还可采用普通开式冷却塔，但与 水环路应间接连接。有充裕水资源的地方，可直接 利用水。 （2）加热设备 水加热设备（常选用的有电热型锅炉，燃油（气） 锅炉，水-水

25、换热器，汽水换热器等） 利用空气电加热器将热量直接加入到室内循环空气 中，即将空气电加热量安装在水热泵机组送、回风 管中内或安装在机组内。当环路水量不低于13时。 机组按热泵工况运行。当水温13时。热泵停运。 电加热器投入运行，加热室内空气，通过气温敏感 元件控制加热量，调节室温。当环路水温升至21 时，恢复机组运行。 第7章冷剂式空调系统 4.蓄热容器 蓄热容器使热量平衡，降低冷却塔和水加 热器的年耗能量。但冷却塔和水加热器容 量不能减少，恶劣天气持续性要求按最大 负荷运行 第7章冷剂式空调系统 二水环热泵空调系统特点 1.调节方便 2.系统同时供冷供暖 3.建筑物热回收效果好。适用有内区与

26、外区的大 中型建筑 4.系统布置及凑，简洁灵活 5.便于分户计量和计费 6.便于安装和管理 7.小型水源热量机组的性能系数低于大型冷水机 组 8.制冷设备在空调房间内噪声大 9.设备费用高，维修工作量大 第7章冷剂式空调系统 三、水环热泵空调系统的控制 空调工程师提出控制要求： 1）水源热泵机组的控制和保护 2）辅助设备（冷却塔，水加热设备，蓄热 容器，循环泵的控制和保护 3）系统的控制和保护 具体自控设计可由建筑电器工程师完成。 第7章冷剂式空调系统 1.机组的控制与保护 控制与保护的功能：供暖与制冷工况转换， 室温设定，检测机组的运行状态（压缩机 和风机状态，送风温度，区域温度）。诊 断机

27、组的状态（出水温度，高压限制，传 感器故障）停机后的保护启动，自动保护 报警等。 机组的控制与保护由生产厂家提供. 第7章冷剂式空调系统 2.系统的控制要求 环路设计水温范围一般为10-35，在实际 系统中环路水温控制在13-35 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水温。冬季电 加热设备控制水温 第7章冷剂式空调系统 3.附属设备的控制 （1）冷却塔控制要求 通过检测水环路水温进行分级排热。 闭式冷却塔控制策略如下 (a)环路水温升至29时，冷却塔风阀开启，运行自然对 流排热。 (b)环路水温升至30时，淋水开始，利用喷淋水蒸发冷 却排热。 (c)环路水温升至31时，风机低速运行，开始强破对流 和蒸发冷却排热。 (d)环路水温升至32时，风机高速运行，加强排热。 (e)环路水温升至40时，高温指示灯亮，发出高温报警。 (f)环路水温升至46时，高温停机指示灯亮，使水源热 泵机组停机。 第7章冷剂式空调系统 对开式冷却塔的控制策略为： a 控制冷却塔的运行台数 b在冷却水供回水管上没电动阀，控制旁通 阀的阀开度达到控制循环