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1、中心空调基础学问培训中心空调基础学问培训2011年02月20日书目F制冷原理F常见空调系统概述F空调常用单位换算1、制冷原理及分类 空调用制冷技术属于一般制冷范围，主要是接受液体气化制冷法。（主要是利用液体气化过程要吸取比潜热，而且液体压力不同，其沸点也不同，压力越低，沸点越低。）另外依据热量从低温物体向高温物体转移的不同方式，可分为：蒸气压缩式制冷、吸取式制冷。对于蒸气压缩式制冷，其工作原理就是使制冷剂在压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等热力设备中进行压缩、放热、接流和吸热四个主要的热力过程，以完成制冷循环。一 制冷原理2、制冷剂 1）制冷剂是制冷装置中进行制冷循环的工作物质，其工作原理是制冷
2、剂在蒸发器内吸取被冷却物质的热量而蒸发，在冷凝器中将所吸取的热量传给四周的空气或者水，而被冷却为液体，往复循环，借助于状态的变更来达到制冷的作用。2）常用制冷剂 A、氨（NH3 R717）氨最大的优点是单位容积制冷实力大，蒸发压力和冷凝压力适中，另外价格便宜，极易购得，特殊是冷藏、冷库等大型制冷设备常接受。但是氨最大的确定就是有猛烈的刺激作用，对人体有危 害，目前规定氨在空气中的浓度不应大于20mg/m3。氨是可燃物，氨在空气中的体积百分比达1625%时，遇火焰就有爆炸的紧急。B、氟利昂 大多数的氟利昂本身无毒、无臭、不燃，适用于工程建筑或者试验室的空调制冷装置。尤其是氟利昂R22，在我国空调
3、制冷装置中已经广泛接受。其热力学性能与氨不前不后，而且平安牢靠，是一种良好的制冷剂，但是目前价格较高，影响大规模的推广运用。致命缺点：温室效应气体，其温室效应值比二氧化碳大1700倍，更紧急的是会破坏大气层中的臭氧层。依据国际上蒙特利尔议定书规定：R22于2020年将全面禁止，发展中国家可适当延期至2040年全面禁止生产。目前国际上一样看好的R22的替代物是R407C、R410A。另外汽车制冷中常用的R12，接受R134A替代。目前国内的一些大中型项目，业主都明确要求接受环保冷媒如R407C等。3、载冷剂 载冷剂是一种中间物质，如常用的空调冷冻水，其在蒸发器内被冷却降温，然后远距离输送，来冷却
4、须要被冷却的物体。目前常用的载冷剂有水，它只能用于高于0 的条件，当要求低于0 时。一般接受盐水，如：氯化钠或者氯化钙水溶液或者接受乙二醇、丙二醇等有机化合物的水溶液。4、压缩机蒸气压缩式制冷压缩机容积式制冷压缩机离心式制冷压缩机往复活塞式制冷压缩机回转式制冷压缩机旋转式涡旋式螺杆式说明：1）容积式制冷压缩机是靠变更工作腔的容积，将周期性地吸取到的定量气体压缩。离心式压缩机是靠离心力的作用，连续地将所吸取到的气体压缩。2）回转式制冷压缩机是靠回转体的旋转运动替代活塞式压缩机中的活塞的往复运动，以变更气缸的工作容积，从而将确定数量的低压气态制冷剂进行压缩。3）目前常用的压缩机主要有活塞式压缩机、
5、涡旋式、螺杆式以及离心式压缩机。其中活塞式制冷压缩机多为中型（标准制冷量60600KW）和小型（小于60KW），但是由于其噪音大、效率低切简洁发生故障，目前运用的已不多；涡旋式制冷压缩机目前主要用于小型制冷系统，在家用空调以及商用VRV等小型系统大量运用；而螺杆机具有结构简洁、牢靠性高及操作维护便利，另外技术成熟等一系列独特的优点，已经广泛应用于制冷、空调和多种工艺流程中；离心式压缩机结构简洁紧凑，运动件少，工作牢靠，经久耐用运行费用低，一般适用大于500RT的制冷系统中，并且可以实现无级调整，使机组的负荷在30%100%范围内工作。4）评价制冷压缩机消耗能量方面先进性的指标：a、制冷压缩机的
6、性能系数 COP 即：单位轴功率的制冷量。轴功率（压缩机的耗功率）指电动机传至压缩机机轴上 的功率，主要包括干脆用于压缩空气的所耗功率和克服 运动机构的摩擦阻力所耗功率。b、能效比 EER：单位电动机输入功率的制冷量大小。此指标考虑到驱动电机效率对能耗的影响。5.制冷系统原理图冷却水冷冻水冷媒冷凝器主机膨胀阀压缩机蒸发器冷却塔空调末端空空 调调 制制 冷冷 系系 统统 流流 程程 示示 意意 图图低温低压气体7123237高温高压气体低温高压液体低温低压液体5.1 蒸发过程蒸发过程：蒸发过程是在蒸发器中进行的。液态制冷剂在蒸发器中蒸发时吸取热量，使其四周的介质温度降低或保持确定的低温状态，从而
7、达到制冷的目的。蒸发器制冷量大小主要取决于液态制冷剂在蒸发器内蒸发量的多少。气态制冷剂流经蒸发器时不发生相变，不产生制冷效应，因而应限制毛细管的节流汽化效应，使流入蒸发器的制冷剂必需是液态制冷剂。另外，蒸发温度愈低，相应的制冷量也略为降低，并会使压缩机的功耗增加，循环的制冷系数下降。5.2 压缩过程压缩过程：压缩过程在压缩机中进行，这是一个升压升温过程。压缩机将从蒸发器流出的低压制冷剂蒸气压缩，使蒸气的压力提高到与冷凝温度对应的冷凝压力，从而保证制冷剂蒸气能在常温下被冷凝液化。而制冷剂经压缩机压缩后，温度也上升了。5.3 冷凝过程冷凝过程：冷凝过程在冷凝器中进行，它是一个恒压放热过程。为了让制
8、冷剂蒸气能被反复运用，需将蒸发器流出的制冷剂蒸气冷凝还原为液态，向环境介质放热。冷凝器按工作过程可分为冷却区段和冷凝区段。冷凝器的入口旁边为冷却区段，高温的制冷剂过热蒸气通过冷凝器的金属盘管和散热片，将热量传给四周的空气，并降温冷却，变成饱和蒸气。冷凝器的出口旁边为冷凝区段，制冷剂由饱和蒸气冷凝为饱和液体放出潜热，并传给四周空气。5.4 节流过程节流过程：电冰箱的节流阀是又细又长的毛细管。由于冷凝器冷凝得到的液态制冷剂的冷凝温度和冷凝压力要高于蒸发温度和蒸发压力，在进入蒸发器前需让它降压降温。液态制冷剂通过毛细管时由于流淌阻力而降压，并伴随着确定程度的散热和少许的汽化，因此节流过程是一个降压降
9、温的过程。节流汽化的制冷剂量越大，蒸发器中的制冷量就越少，因而必需削减节流汽化。空调器的基本功能是调整房间空气的温度和湿度。依据系统的用途的不同，空调分为工艺性空调和舒适性空调。舒适性空调的基本工况为制冷、制热和除湿。6.空调器的基本工作原理 空调器要不断把房间内的多余热量转移到室外，使室内温度保持在一个较低的范围内。它包括两个循环制冷循环和空气循环。（1）制冷循环。空调器接受蒸气压缩制冷循环方式，它包括压缩、冷凝、节流和蒸发4个热力过程，如图1所示。制冷剂经节流降压后，在室内侧的蒸发器中等压蒸发，吸取潜热，变成低温低压的蒸气，然后经过压缩机压缩，变成高温高压的蒸气，最终在室外侧的冷凝器中冷凝
10、成液体，放出潜热。如此周而复始，不断循环。小型空调器节流装置为毛细管，大、中型空调器节流装置为膨胀阀。6.1 制冷工况 图1 空调器的制冷循环 空气循环是利用机内电风扇强迫室内、室外空气按确定路途对流，以提高换热器的热交换效率。空调器的空气循环包括室内空气循环、室外空气循环和新风系统。下面以窗式空调为例，说明这3种循环。室内空气循环如图2所示。室内空气从回风口进入空调器，通过滤尘网后，进入室内侧蒸发器进行热交换，冷却后再吸入离心风扇，冷风最终由送风口吹回到室内。6.2 空气循环图2 室内空气循环 空调器制热方式有两种：一种是电热，即电流通过电热丝发热；另一种是热泵制热，即气态制冷剂冷凝放热。在
11、制冷循环中，冷凝器进行的冷凝过程是一个放热过程，蒸发器内进行的蒸发是一个吸热过程，假如将室内侧的蒸发器改作冷凝器，而将室外侧的冷凝器改作蒸发器，空调器就从制冷状态转变为制热状态，而热泵型空调器就是依据这个原理设计的，如图3所示。空调器制冷系统中，加一个电磁四通换向阀，以切换凹凸压制冷剂在管道中的流向，使空调器既能制冷，又能制热。6.4 制热工况图3 热泵型空调器运行原理 空调器在制冷工况时，蒸发器盘管表面的温度往往低于空气的露点温度，因而室内循环空气流经蒸发器时，空气中的水蒸气就会冷凝成水，落在积水盘上，排出室外，从而使室内空气的含湿量降低。所以，空调器制冷运行时兼有除湿作用。但由于室内空气含
12、湿量削减，确定湿度降低，并不等于相对湿度也降低。而影响舒适性空调质量的湿度指标是相对湿度而不是确定湿度，因而有些空调器增加了独立除湿功能。6.5 除湿工况三、空调基础学问3.1、空调的基本概念3.1.1 空调的定义3.1.2 空调的制冷量与制热量3.1.3 空调的性能3.1.4 常用单位换算3.2、空调的分类3.2.1 舒适性空调（1）家用空调（2）商用空调3.2.2 工艺性空调（干净空调）3.3、本次学习内容回顾1、空调的基本概念、空调的基本概念1.1 空调的定义：空调的定义：2.空调是空气调整的简称，它是利用设空调是空气调整的简称，它是利用设备和技术对室内空气（或人工混合气备和技术对室内空
13、气（或人工混合气体）的温度、湿度、清洁度及气流速体）的温度、湿度、清洁度及气流速度进行调整，以满足人们对环境的舒度进行调整，以满足人们对环境的舒适要求或生产对环境的工艺要求。适要求或生产对环境的工艺要求。3.满足人类或其它生物对舒适感的要求满足人类或其它生物对舒适感的要求的空调，一般称之为舒适性空调；而的空调，一般称之为舒适性空调；而主要用来满足工艺生产过程和设备的主要用来满足工艺生产过程和设备的运行要求，及人体的舒适度要求的空运行要求，及人体的舒适度要求的空调，一般称之为工艺性空调。调，一般称之为工艺性空调。1.2 空调的制冷量与制热量空调的制冷量与制热量1.2.1制冷量：单位时间内，空调器
14、在名义制冷工况下从空制冷量：单位时间内，空调器在名义制冷工况下从空间区域或房间内解除的热量。间区域或房间内解除的热量。1.2.2 制热量：单位时间内，空调器在名义制热工况下向制热量：单位时间内，空调器在名义制热工况下向空间区域或房间内释放的热量。空间区域或房间内释放的热量。热量外界外界制冷量空間空間制熱量热量1.3 空调影响质量好坏的三项国家标准空调影响质量好坏的三项国家标准 1.制冷（热）量制冷（热）量2.空调器在制冷（热）运转单位时间内从密闭空间除去的热量，法定计量单位W（瓦）。国家标准规定空调实际制冷量不应小于额定制冷量的95%。输入功率：空调器在额定工况下进行制冷（热）运转时，消耗的功
15、率，单位W。3.2.能效比能效比又称性能系数，是反映空调器制冷运转时，的制冷量制冷量与制冷功率制冷功率之比单位W/W。国家标准规定，2500W空调的能效比标准值为2.65；2500W至多4500W空调的能效比标准值为2.70/4.3.噪声噪声空凋器运转时产生的杂音，主要由内部的蒸发机和外部的冷凝机产生。国家规定制冷量在2000W以下的空调室内机噪声不应大于45分贝，室外机不大于55分贝；2500W的分体空调室内机噪声不大于48分贝，室外机不大于58分贝。3.2、空调的分类、空调的分类依据功能要求的不同：3.2.1、舒适性空调（1）家用空调（2）商用空调3.2.2、工艺性空调干净空调1.家用空调
16、家用空调 依据运用场所和制冷量的不同，可分为：家用空调器和家依据运用场所和制冷量的不同，可分为：家用空调器和家用中心空调。用中心空调。1.1 家用空调器家用空调器 家用空调器有窗式空调和分体空调，适合于建筑面积小，家用空调器有窗式空调和分体空调，适合于建筑面积小，须要制冷量不是很大的房间。须要制冷量不是很大的房间。1）窗式：）窗式：整个空调器作为一个整体，如窗机。制冷范围一整个空调器作为一个整体，如窗机。制冷范围一般为般为1800W5000W。2）分体式：将空调器分为室内部分和室外部分。其制冷范）分体式：将空调器分为室内部分和室外部分。其制冷范围一般为围一般为1800W9000W。1窗式空调窗
17、式空调 窗式空调是一种整体式空调器，是空调产窗式空调是一种整体式空调器，是空调产业前期的代表品，有结构紧凑、体积小、业前期的代表品，有结构紧凑、体积小、重量轻、安装便利等特点，适用于卧房、重量轻、安装便利等特点，适用于卧房、办公室、家庭小计算机房等场所运用；其办公室、家庭小计算机房等场所运用；其主要缺点是噪声较大。其外观如下：主要缺点是噪声较大。其外观如下：2分体空调：分体空调：是在整体式空调器的基础上发展起来的，由室内和室是在整体式空调器的基础上发展起来的，由室内和室外机组组成，两者通过电缆和管道连接。外机组组成，两者通过电缆和管道连接。两组之两组之间的管道接受铜管接头连接，它的优点是：间的
18、管道接受铜管接头连接，它的优点是：（1）压缩机和冷凝器装在室外，离房间较远，降低了噪音，改善了环境，其噪音比窗式空调器低20DB左右。（2）安装和检修便利，小修简洁，大修可分别拆卸。（3）室内机组占地面积小，布置便利，造型美观，可与室内装饰配套。（4）增加了冷凝器的传热面积和风量，散热条件比窗式空调器好2.1.2 家庭中心空调 家庭中心空调不仅适合于50200的一般家庭住宅，更适合于建筑面积为200500 的休闲别墅类住宅，在现代高档别墅群中有广泛的运用。（一）家庭中心空调的特点：1）整个家庭都满足舒适性条件，避开了其它分体机造成 的直吹过冷和房内冷热不匀的人体不适现象；2）装饰性好，协作装修
19、无任何外露管线，整个系统处于隐藏状态；3）操作简洁，自动运行，无需维护；4）可依据各个房间的朝向、功能等增加和削减送冷（热）量；5）可加新风、加湿，使室内空气保持簇新和卫生。（二）家用中心空调的局限（二）家用中心空调的局限:1 布置上：设计和安装要与装修结合才能达到良好的舒适性布置上：设计和安装要与装修结合才能达到良好的舒适性和装饰效果；和装饰效果；2 电源要求：电负荷较大，老式住房要考虑电路负荷是否足电源要求：电负荷较大，老式住房要考虑电路负荷是否足够。够。从审美观点和最佳空间利用上考虑，运用中心空调使室内从审美观点和最佳空间利用上考虑，运用中心空调使室内装饰更灵敏，更简洁实现最佳装饰效果。
20、即使您不再宠爱原来装饰更灵敏，更简洁实现最佳装饰效果。即使您不再宠爱原来的装饰，重新装修，原来的中心空调系统略微变更即可与新的的装饰，重新装修，原来的中心空调系统略微变更即可与新的装修和谐一样。因此称中心空调为装修和谐一样。因此称中心空调为一步到位、永不落后的选择一步到位、永不落后的选择。（三）家用中心空调的种类？（三）家用中心空调的种类？常用家用中心空调大体可分为三种类型：风冷管道系统、常用家用中心空调大体可分为三种类型：风冷管道系统、风冷冷风冷冷/热水系统、多联型系统。热水系统、多联型系统。1）风冷管道系统）风冷管道系统2）风冷冷）风冷冷/热水系统热水系统 风冷冷风冷冷/热水系统应用广泛，
21、从几十平米到上千热水系统应用广泛，从几十平米到上千平米，平面或多层，房间结构简洁或困难均可。平米，平面或多层，房间结构简洁或困难均可。机组的输送介质通常为水。它通过室外主机产生机组的输送介质通常为水。它通过室外主机产生出空调冷出空调冷/热水，由管路系统输送至室内的各末热水，由管路系统输送至室内的各末端装置，在末端装置处冷端装置，在末端装置处冷/热水与室内空气进行热水与室内空气进行热量交换，产生冷热量交换，产生冷/热风，从而消退房间空调负热风，从而消退房间空调负荷。它是一种集中产生冷荷。它是一种集中产生冷/热量，分散处理个房热量，分散处理个房间空调系统形式。冷间空调系统形式。冷/热水机组的末端装
22、置通常热水机组的末端装置通常为风机盘管。为风机盘管。3）多联型系统）多联型系统 多联型系统即：多联型系统即：VRV 系统（变制冷剂流量系统（变制冷剂流量Varied Refrigerant Volume），它是一种冷剂），它是一种冷剂式空调系统，尤其适合于办公场所。式空调系统，尤其适合于办公场所。VRV系统的一台室外机通过管路能够向若干个室内系统的一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。通过限制压缩机的制冷剂循机输送制冷剂液体。通过限制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，可以适环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，可以适时地满足室内冷、热负荷要求，时地满足室内冷、热负
23、荷要求，VRV系统具有节系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调整，能满足不同房间不同空调负荷的需求。独立调整，能满足不同房间不同空调负荷的需求。它是由室内机和室外机组成。室外主机由室外侧换它是由室内机和室外机组成。室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成，室内机是由热器、压缩机和其他制冷附件组成，室内机是由干脆蒸发式换热器和风机组成。干脆蒸发式换热器和风机组成。2.2 商用中心空调（大型中心空调）1、商用中心空调原理图2、中心空调制冷机组和大型空调设备、中心空调制冷机组和大型空调设备序序号号形式形式动动力力性性质质主要生主要
24、生产产厂家厂家备备注注1吸收式吸收式制冷机制冷机燃油燃油和燃和燃气气江江苏苏双良、双良、远远大、三洋、开大、三洋、开利、烟台荏原和利、烟台荏原和LG同和同和吸收式制冷机是唯一具有自主吸收式制冷机是唯一具有自主知知识产权识产权的集中空的集中空调产调产品。中品。中国已国已经经成成为为除日本外的第二大除日本外的第二大吸收式制冷机的生吸收式制冷机的生产产国。国。2离心机离心机电电力力约约克、开利、特灵和麦克克、开利、特灵和麦克维维尔尔特点是采用水冷和通常大于特点是采用水冷和通常大于800kw的大型机的大型机组组3螺杆机螺杆机电电力力日立、大金、日立、大金、约约克、特灵、克、特灵、开利、开利、顿汉顿汉布
25、什、麦克布什、麦克维维尔尔和吉荣；大和吉荣；大连连冰山、浙江王冰山、浙江王牌、上海富田、重牌、上海富田、重庆庆嘉陵、嘉陵、武武汉汉冷冷机厂冷冷机厂具有高性能和低噪音具有高性能和低噪音多数是水冷型。但多数是水冷型。但风风冷型，特冷型，特别别是是风风冷冷热泵热泵机机组组逐步增逐步增长长4活塞机活塞机电电力力开利、开利、约约克、麦克克、麦克维维尔尔和其和其他国内品牌如大他国内品牌如大连连冰山、南冰山、南京五洲、吉荣和烟台冰京五洲、吉荣和烟台冰轮轮多数机多数机组组的制冷量低于的制冷量低于350kw5涡涡旋式旋式电电力力只有特灵能提供只有特灵能提供单单台大型的台大型的涡涡旋机旋机组组Copeland和和
26、Danfoss是中国最大是中国最大的的涡涡旋旋压缩压缩机供机供应应商。大多数商。大多数涡涡旋旋压缩压缩机用于机用于单单元式空元式空调调机机3、中心空调末端设备1、空调末端的主要类别1）空调箱：一般有吊顶式、卧式、立式机组2）组合式空调箱，依据要求可以有不同的功能段。3）风机盘管：主要形式有卧式暗装（有一般型与高静压之分）、立式明装、卡式吸顶等。4、中心空调的分类依据冷却形式分类1、水冷机组2、风冷机组依据供应能量的形式分类1、单冷型2、冷暖型5、水冷机组空调系统的主要设备制冷主机冷却塔冷冻水泵冷却水泵补给水泵电子水处理仪或全自动软化水处理装置水过滤器膨胀水箱末端设备冷却塔空调末端冷却水冷冻水冷
27、媒冷凝器蒸发器主机6、风冷冷水机组空调系统主要设备制冷主机冷冻水泵补给水泵电子水处理仪或全自动软化水处理装置水过滤器膨胀水箱末端设备空调末端冷冻水冷媒冷凝器蒸发器室外空气主机7、空调主机的选型1）负荷计算：（1）依据设计手册进行具体的计算。具体计算可参见设计手册（2）单位面积负荷概算法。在实际工程中，有时要求对建筑物空调负荷做一个预先估计，以便估算容量和投资费用，常接受单位面积负荷概算法。各种建筑物的冷热负荷概算指标可见下表。2）主机选择：依据计算所得的总冷负荷，参照产品型录选取设备。冷负荷概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659
28、510605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
29、中间层13022526010上层1102003408药店11021033010零售店1101602.54010精品店11016053010酒吧13026021510餐厅11032021712饭店房间8013010157公共场所11016010158工厂装配室1502603.5459轻工业160260153010三三 空调常用单位换算1、长度单位换算 英制单位：英尺ft（feet)、英寸in（inch)1 in=25.4 mm 1 ft=12 in 1 ft=0.3048 m30.5 cm 1 m=3.281 ft2、体积流量单位 CMH：cubic meter per hour CFM：cub
30、ic feet per minister 1 CFM=1.699 CMH3、功与能量的关系、功与能量的关系 能 量=功时间 1焦耳（j）=1 瓦（w）1 秒（s）（1）能量单位：国制：j、kj；英制：cal、kcal 1 j=0.2388 cal (2)功率单位：国制：w、kw；英制：kcal/h(大卡）1 kcal/h=1.163 w 1 kw=860 kcal/h 习惯上的常用单位：马力（匹）HP 、冷吨 RT 1 HP=735 w 1 RT=3.516 kw=3024 kcal/h说明：1、冷吨：是一个英制的制冷量单位。1冷吨就是在24小时内冻结1吨0的水变成0的冰，所 须要的冷量。美国是接受2000磅（907.2kg)作为一吨。因此1美国冷吨=12659 kj/h；即：1 RT=3.516kw 2、匹与制冷量的关系 在小型空调工程中1HP指给压缩机输入735W的功率所 能产生的制冷量。与一般的功率单位匹意义是不一样 的。这里的1HP 是依据能效比算出来的。日本一般认为 空调压缩机的能效比平均为3.4，则输入735W的电能所 产生的制冷量为2500W。因此可以说1HP空调的制冷量 相当于2500W的制冷量。小1匹一般为2200W，大1匹一 般为2800W。