《城市轨道交通通风与空调系统（第2版）》 课件7 空调系统的组成、原理及系统形式

项目七

空调系统的组成、原理及系统形式城轨交通通风与空调系统项目6空气调节系统中央空调系统的组成及工作原理1空调冷热水系统33冷水机组2空调冷凝水系统34地铁空调制冷循环水系统35√√√1.中央空调主机（冷源或热源）

空调系统的核心部件，主要为冷源设备和热源设备。2.中央空调水系统包括冷冻水系统和冷却水系统，并由空调主机连接构成一个完整的空调水系统。3.中央空调风系统主要作用是将空调处理设备所产生的冷风或热风通过送风管输送到空调房间内，并将房间内的回风引回到空气处理设备，从而进行循环的制冷或制热。4.中央空调空气处理设备包括风机盘管、空调柜、空调机组等5.中央空调控制系统7.1.1中央空调的系统的组成7.1中央空调的系统的组成及工作原理1.空调制冷原理7.1.2中央空调的工作原理工作过程：液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽，蒸汽被压缩机吸入、压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器。在冷凝器中向冷却介质（水或空气）放热冷凝为高压液体，经节流阀节流为低温低压的制冷剂，再次进入蒸发器吸热汽化，从而达到循环制冷的目的。制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。蒸发器是输送冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量实现制冷。压缩机是空调的心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸发的作用。冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走。节流阀对制冷剂起节流降压作用，同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。

除了上述四大件之外，还有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器等部件。（1）制冷剂循环：在制冷机组中，制冷剂从蒸发器吸热制冷，吸收的热量再冷凝器冷凝放热。（2）冷却水循环：冷却水的作用是将制冷剂组冷凝器里制冷剂释放的热量排除掉。冷凝水系统由冷凝器、冷却水泵、冷却塔和连接水管及附件组成。（3）冷冻水循环：冷冻水循环系统是由制冷机组的蒸发器、空调机组的表面冷却器、提供水流动力的水泵及它们之间的连接水管和附件所组成的密闭循环系统。（4）空气循环系统：由空调机组、风机、风阀、风管和送风口等处理好的空气送入空调房间并把房间内的空气取回来，以达到室内空气调节的目的。2.中央空调工作原理中央空调制冷工作过程：1、低温、低压的蒸汽冷媒从蒸发器出来经过压缩机，压缩成高温、高压蒸汽被送达冷凝器冷凝成液体，冷却水把释放的热量送到冷却塔散热，通过冷却塔风机把热量排到室外，以保证中央空调系统持续运行。2、高温高压的液态冷媒通过节流装置变为低温低压冷媒，经过蒸发器吸热挥发成蒸汽冷媒，冷媒吸收热量冷却冷冻水。冷冻水流经空调机组风机盘管，空气与其进行快速的冷热交换形成冷风，空调机组风机把冷风送入需要制冷的房间。蒸汽冷媒从蒸发器流出，再进入压缩机循环往复。中央空调制热工作过程：1、空调在进行制热时最初的步骤和制冷原理相同，都是由压缩机将制冷剂压缩成为高温高压的气体，之后将其输送到冷凝器中。2、制冷剂到达了冷凝器时，它的工作原理就出现了一定的变化，在空调中有一个四通阀，空调在进行制热时，四通阀会改变空调散热的方向。在冷凝器中制冷剂经过冷凝散热，这时散发出的热量不会被室外机排出，而是经过风扇转动通过风管被送到室内，实现对室内温度的升温。3、冷凝器散热完成之后通过管道被送入空调的毛细血管中，进行节流减压，然后被输送到空调蒸发器。4、冷凝剂在蒸发器中蒸发吸热，这时它所吸收的热量就不是室内温度的热量，而是室外的热量，这就是冬季我们站在空调室外机旁时会感觉到有冷风吹出的原因。7.2冷水机组

冷水机组的分类

１．按冷水机组的驱动动力不同可分为：电力驱动和热力驱动冷水机组

2．压缩式冷水机组按压缩机形式不同可分为：活塞式、离心式、螺杆式和涡旋式冷水机组

３．按冷凝器的冷却方式可分为：水冷式、风冷式和蒸发冷却式冷水机组

4.

按使用的制冷剂种类不同可分为：

氟利昂冷水机组和氨冷水机组１．活塞式冷水机组特点：发明最早，使用最广泛，制冷剂一般是R22,单机制冷量580KW以下。优点：具有热效率高、适用多种制冷剂、制造容易、价格较低等。缺点：结构较为复杂，易损件多、检修周期短，输气不连续、排气压力有脉动，设备振动大、噪声较大等。适用范围：中、小容量的空调制冷和热泵系统

7.2.1常见的冷水机组2．螺杆式冷水机组特点：采用螺杆式压缩机，制冷量范围在700~1000KW，制冷剂常采用R22、R134a等。优点：结构简单，运动部件少，易损件少，故障率低，寿命长。缺点：价格比活塞式高。润滑油系统较复杂，耗油量大。3．离心式冷水机组特点：单机容量大，最大的单机制冷量已达到2800RT（9840kw)，与活塞式相比工作可靠，维修周期长，运转平稳，转动小，对基础没有特殊要求。适于大型空调系统。４．涡旋式冷水机组特点：比活塞式压缩机减少60%运转部件，排气压力稳定，运行平稳，寿命长，故障率低，但单机冷量小于210kW，通常采用风冷冷却方式。适用于小型空调系统。5．溴化锂吸收式冷（热）水机组特点：以热能作为动力，以水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂，制取高于0℃的冷量，作为空调或生产工艺过程的冷源。溴化锂吸收式制冷机组由于其本耗电少、无毒、无污染、无爆炸危险，被誉为无公害的制冷设备。适用于大型空调系统。

１．选型原则（1）建筑物的冷负荷大小，全年冷负荷的分布规律（2）当地的水源（包括水量、水温及水质）、电源和热源（包括热源性质、品味高低）的情况（3）初投资和运行费用（4）冷水机组的特性7.2.2冷水机组的选择原则

2、常用原则

（1）单机制冷量大于1163KW时，一般采用离心式冷水机组。

（2）单机制冷量在582~1163KW时，一般采用螺杆式冷水机组或离心式冷水机组。

（3）单机制冷量小于582KW时，一般采用活塞式冷水机组

（4）制冷机组一般选用2~4台为宜，中小型规模宜选用2台，较大型可选用3台，特大型可选用4台。§7.3空调冷热水系统一、空调冷热水机组的类型

１．按水压特性不同可分为：开式系统和闭式系统

2．按末端设备的水流程不同可分为：同程式系统和异程式系统

３．按冷、热水管道的设置方式不同可分为：双管制、三管制和四管制系统

４．按水量特性不同可分为：定流量系统和变流量系统

５．按水系统中的循环水泵设置情况不同可分为：一次泵水系统和二次泵水系统

１．开式系统和闭式系统

开式水系统

1—壳管式蒸发器2—空调淋水室3—淋水泵4—三通阀5—回水池6—冷冻水泵（1）开式系统原理：在管路之间设有储水箱（或水池）通大气，回水靠重力作用流入回水池。优点：结构简单，调节方便，工作稳定。缺点：水泵耗电量大；水质易受污染、管道较脏易堵塞、易腐蚀。开式系统应用较少。§7.3空调冷热水系统

闭式系统

（２）闭式系统

特点：系统管路和设备不易产生污垢和腐蚀；系统简单，冷损失较小，且不受地形限制；由于在系统的最高点设置膨胀水箱，整个系统充满了水，冷冻水泵的扬程仅需克服系统的流动摩擦阻力，所以设备耗电较小。§7.3空调冷热水系统2．定流量系统和变流量系统

定流量系统

（１）定流量系统

定义：空调水系统输配管路的流量保持恒定。

特点：定流量系统比较简单，系统的水量变化基本上由水泵的运行台数所决定。但由于水泵的流量是按最大负荷选定的固定流量，并且不能调节，在部分负荷时，既浪费了水泵运行的电能，又增加了管路上的热损失，运行费用较高,所以在经济上是不合理的。

变流量系统

（2）变流量系统

定义：空调水系统中输配管路的流量是随着末端装置流量的调节而改变的。

特点：变流量水系统的耗电量比定流量系统小的多，特别适用于大型空调水系统。

3．双管、三管和四管制系统

双管制水系统

（１）双管制系统定义：冷、热源利用一组供回水管为末端装置的盘管提供冷水或热水的系统。

特点：不能同时既供冷又供热，在春秋过渡季节，不能满足空调房间的不同冷暖要求，舒适性不高。但由于该系统简单实用，投资少，在我国高层建筑中得到了广泛的应用。§7.3空调冷热水系统

三管制水系统

（２）三管制系统

定义：冷、热源分别通过各自的供、回水管路，为末端装置的冷盘管和热盘管提供冷水和热水，而回水共用一根回水管路的系统。

优点：克服了双管制系统中各末端装置无法解决自由选择冷、热的问题。

缺点：末端控制复杂，运行效益低。三管制系统目前应用很少。§7.3空调冷热水系统

四管制水系统

（３）四管制系统

定义：冷、热源分别通过各自的供、回水管路，为末端装置的冷盘管与热盘管提供冷水和热水的系统。

优点：运行很经济，对室温的调节具有较好的效果。

缺点：初投资高，管道占用空间大。多用于对舒适性要求很高的场合。

4．同程式和异程式系统

同程式水系统

（１）同程式系统

定义：系统每个循环环路的长度相同。

特点：各环路的水流阻力、冷量（或热量）损失相等或近似相等，这样有利于水力平衡，可以减少系统调试的工作量。§7.3空调冷热水系统

异程式水系统

（２）异程式系统

定义：系统中水流经每个末端设备的流程都不同。

特点：各环路的水流阻力不相等，易产生水力失调；但管路系统简单，投资较小。§7.3空调冷热水系统５．一次泵系统和二次系泵系统

一次泵系统

（１）一次泵系统

工作原理：当系统处于设计工况下，所有设备都满负荷运行。当末端负荷变小后，末端的二通阀关小，旁通阀两侧的供、回水压差增大而超过设定值，在压差控制器的作用下，旁通阀会自动打开，部分水从旁通阀流过而直接进入回水管，与用户侧回水混合后进入水泵及冷冻机。

一次泵系统是目前我国高层民用建筑中最广泛的冷冻水系统。§7.3空调冷热水系统５．一次泵系统和二次系泵系统

二次泵系统

（２）二次泵系统

工作原理：用户侧供水量的调节通过二次泵的运行台数及压差旁通阀来控制，压差旁通阀控制方式与一次泵空调冷冻水系统相同，所以压差旁通阀的最大旁通量为一台二次泵的流量。

二次泵变流量空调水系统是目前在一些大型高层民用建筑或多功能建筑群中正逐步采用的一种空调冷冻水系统形式。§7.3空调冷热水系统1．冷却水系统

来自冷却塔的较低温度的冷却水，经冷却水泵加压后进入冷水机组，带走冷凝器的散热量。高温的冷却回水重新送至冷却塔上部喷淋。由于冷却塔风扇的运转，使冷却水在喷淋下落过程中，不断与塔下部进入的室外空气进行热湿交换，冷却后的水落入冷却塔集水盘中，由水泵重新送入冷水机组循环使用。§7.4空调冷却水系统1．冷却水系统的分类1、直流供水系统

直流供水系统的冷却水经过冷凝器等用水设备后，直接排入原水体。2、循环冷却水系统（1）自然通风冷却循环系统

适宜小型冷冻机组（2）机械通风冷却循环系统

被广泛应用三．冷却塔的类型

根据水与空气相对运动的方式不同，冷却塔可分为逆流式冷却塔和横流式冷却塔两种。逆流式冷却塔

1．逆流式冷却塔

工作原理：在风机的作用下，空气从塔下部进入，顶部排出。空气与水在冷却竖直方向逆向而行，热交换效率高。

组成：外壳、轴流风机、填料层、进水及布水管、出水管、集水盘和进风百叶等横流式冷却塔

２．横流式冷却塔

工作原理：空气从水平方向横向穿过填料层，然后从冷却塔顶部排出，水从上至下穿过填料层，空气与水的流向垂直，热交换效率不如逆流式。气流阻力较小，布水设施维修方便。

一般大型的冷却塔都采用横流式冷却塔。四．冷却塔的选择和设置

冷却塔的选择：要根据当地的气候条件、冷却水进出口温差及处理的循环水量按冷却塔选用曲线或冷却塔选用水量来选用。

设置：冷却塔一般应放在通风良好的室外。在布置时，首先要保证其排风口上方无遮挡物，避免排出的热风被遮挡而由进风口重新吸入，影响冷却效果。在进风口周围，至少应有1m以上的净空，以保证进风气流不受影响，且进风口处不应有大量的高湿热空气的排气口。冷却塔大都采用玻璃制造，难以达到非燃要求，因此要求消防排烟风口必须远离冷却塔。空调水系统夏季供应的冷冻水水温较低，当换热器表面温度低于与之接触的空气露点温度时，其表面会因结露而产生凝结水，这些凝结水汇集在设备的集水盘中，通过冷凝水管路排走。空调冷凝水系统一般为开式重力非满流。为避免管道腐蚀，冷凝水管道可采用排水塑料管或热镀锌钢管。当采用热镀锌钢管时，为防止冷凝水管表面结露，通常需设置保温层。

§7.5空调冷凝水系统

为保证冷凝水能顺利排走，冷凝水