第10章 空調(diào)冷源設(shè)備與水系統(tǒng)張

1、蒸汽壓縮式制冷原理蒸汽壓縮式制冷原理 冷卻介質(zhì)冷卻介質(zhì) 膨脹閥膨脹閥 壓縮機(jī)壓縮機(jī) 蒸發(fā)器蒸發(fā)器 冷凝器冷凝器 3 2 14 被冷卻介質(zhì)被冷卻介質(zhì) 放熱放熱 吸熱吸熱 高溫高高溫高 壓氣體壓氣體 低溫高低溫高 壓液體壓液體 低溫低低溫低 壓氣體壓氣體 低溫低壓低溫低壓 液、氣體液、氣體 吸收式制冷原理吸收式制冷原理 3.1 冷水機(jī)組冷水機(jī)組 一、冷水機(jī)組的分類一、冷水機(jī)組的分類 按冷水機(jī)組的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力不同可分為： 電力驅(qū)動(dòng)和熱力驅(qū)動(dòng)冷水機(jī)組 2壓縮式冷水機(jī)組按壓縮機(jī)形式不同可分為： 活塞式、離心式、螺桿式和渦旋式冷水機(jī)組 吸收式冷水機(jī)組按熱源方式不同可分為： 蒸氣型、熱水型和直燃型冷水機(jī)組 3.

2、1 冷水機(jī)組冷水機(jī)組 二、電驅(qū)動(dòng)冷水機(jī)組二、電驅(qū)動(dòng)冷水機(jī)組 活塞式冷水機(jī)組 優(yōu)點(diǎn)：具有熱效率高、適用多種制冷劑、制造 容易、價(jià)格較低等。 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，易損件多、檢修周期短， 輸氣不連續(xù)、排氣壓力有脈動(dòng)，設(shè)備振動(dòng)大、噪聲 較大等。 離心式冷水機(jī)組 特點(diǎn)：單機(jī)容量大，與活塞式相比工作可靠，維 修周期長，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，轉(zhuǎn)動(dòng)小，對(duì)基礎(chǔ)沒有特殊要 求。 適于大型空調(diào)系統(tǒng)。 3.1 冷水機(jī)組冷水機(jī)組 螺桿式冷水機(jī)組 特點(diǎn)：單機(jī)制冷量較大，壓縮比高，結(jié)構(gòu)簡單， 零部件為活塞式的1/10,運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，機(jī)組安裝 時(shí)可以不裝地腳螺栓，直接放在具有足夠強(qiáng)度的水 平地面上。 渦旋式冷水機(jī)組 特點(diǎn)：比活塞式壓縮機(jī)

3、減少60%運(yùn)轉(zhuǎn)部件，排 氣壓力穩(wěn)定，運(yùn)行平穩(wěn)，壽命長，故障率低，但單 機(jī)冷量小于210kW，通常采用風(fēng)冷冷卻方式。 適用于小型空調(diào)系統(tǒng)。 3.1 冷水機(jī)組冷水機(jī)組 三、吸收式冷水機(jī)組三、吸收式冷水機(jī)組 原理 利用二元溶液在不同壓力和溫度下能釋放和吸 收制冷劑的原理進(jìn)行制冷循環(huán)的。通常以水作為制 冷劑，以溴化鋰水溶液作為吸收劑，依靠熱能實(shí) 現(xiàn)制冷的熱力循環(huán)。 分類 吸收式冷水機(jī)組吸收式冷水機(jī)組 標(biāo)準(zhǔn)型標(biāo)準(zhǔn)型 空調(diào)型空調(diào)型 單冷型單冷型 10.1 冷水機(jī)組冷水機(jī)組 四、冷水機(jī)組的選型四、冷水機(jī)組的選型 選型原則 （1）建筑物的冷負(fù)荷大小，全年冷負(fù)荷的分布 規(guī)律 （2）當(dāng)?shù)氐乃矗òㄋ俊⑺疁丶八?/p>

4、質(zhì)）、 電源和熱源（包括熱源性質(zhì)、品味高低）的情 況 （3）初投資和運(yùn)行費(fèi)用 （4）冷水機(jī)組的特性 回風(fēng)回風(fēng) 新新 風(fēng)風(fēng) 蒸蒸 發(fā)發(fā) 器器 冷冷 凝凝 器器 Cooling Water Chilled Water 冷卻塔冷卻塔 AHU 建筑建筑 冷卻水冷卻水 冷凍水冷凍水 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) l冷凍水系統(tǒng)冷凍水系統(tǒng) l冷卻水系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng) l冷凝水冷凝水 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 冷熱水系統(tǒng)是指將冷凍站或鍋爐房提供 的冷水或熱水送至空調(diào)機(jī)組或末端空氣處 理設(shè)備的水路系統(tǒng)。 冷卻水系統(tǒng)是指將冷凍機(jī)中冷凝器的 散熱帶走的水系統(tǒng)，對(duì)于風(fēng)冷式冷凍機(jī)組， 則不需要冷卻水系統(tǒng)。 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)

5、 冷熱水系統(tǒng)冷熱水系統(tǒng) 冷卻水系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng) 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 夏季供冷時(shí)夏季供冷時(shí) 冷水機(jī)組冷水機(jī)組1 1制出的制出的77冷凍水，冷凍水， 在在冷凍水泵冷凍水泵3 3的作用下送至的作用下送至分水分水 器器7 7，然后由分水器通過各，然后由分水器通過各供水供水 支管支管分別送至各空調(diào)房間或區(qū)域分別送至各空調(diào)房間或區(qū)域 的的空調(diào)設(shè)備空調(diào)設(shè)備1010。 在在空調(diào)設(shè)備空調(diào)設(shè)備中，冷凍水與空氣中，冷凍水與空氣 經(jīng)熱濕交換后，經(jīng)熱濕交換后，水溫升至水溫升至1212又又 分別由各分別由各回水支管流回水支管流回至回至集水器集水器 8 8，最后，返回至，最后，返回至冷水機(jī)組冷水機(jī)組1 1再被再被

6、降溫處理至降溫處理至77，如此反復(fù)循環(huán)，如此反復(fù)循環(huán) 。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 冬季供暖時(shí)冬季供暖時(shí) 鍋爐鍋爐2 2制出的制出的6060熱水，熱水， 在在熱水泵熱水泵4 4的作用下送至的作用下送至分分 水器水器7 7，然后按夏季供水路，然后按夏季供水路 線循環(huán)，最后，返回至線循環(huán)，最后，返回至鍋鍋 爐爐2 2再重新被加熱處理。再重新被加熱處理。 夏季供冷和冬季供暖的轉(zhuǎn)換夏季供冷和冬季供暖的轉(zhuǎn)換 ，通過冷水機(jī)組和鍋爐，通過冷水機(jī)組和鍋爐進(jìn)出水進(jìn)出水 管上的閥門管上的閥門啟、閉實(shí)現(xiàn)啟、閉實(shí)現(xiàn)。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 一、空調(diào)水系統(tǒng)的形式一、空調(diào)水系統(tǒng)的

7、形式 按水壓特性不同可分為： 開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng) 2按末端設(shè)備的水流程不同可分為： 同程式系統(tǒng)和異程式系統(tǒng) 按冷、熱水管道的設(shè)置方式不同可分為： 雙管制、三管制和四管制系統(tǒng) 按水量特性不同 可分為： 定流量系統(tǒng)和變流量系統(tǒng) 按水系統(tǒng)中的循環(huán)水泵設(shè)置情況不同可分為： 一次泵水系統(tǒng)和二次泵水系統(tǒng) 開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng) 開式水系統(tǒng) 1殼管式蒸發(fā)器 2空調(diào)淋水室 3淋水泵 4三通閥 5回水池 6冷凍水泵 （1）開式系統(tǒng) 原理：在管路之間設(shè)有儲(chǔ) 水箱（或水池）通大氣， 回水靠重力作用流入回水 池。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，具有一 定蓄冷能力，調(diào)節(jié)方便， 工作穩(wěn)定。 缺點(diǎn)：水泵耗電量大；水 質(zhì)易受污染、管道較臟易

8、堵塞、易腐蝕。 開式系統(tǒng)應(yīng)用較少。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng) 閉式水系統(tǒng) （）閉式系統(tǒng) 特點(diǎn)：系統(tǒng)管路和設(shè)備不易 產(chǎn)生污垢和腐蝕；系統(tǒng)簡單， 冷損失較小，且不受地形限制； 由于在系統(tǒng)的最高點(diǎn)設(shè)置膨脹 水箱，整個(gè)系統(tǒng)充滿了水，冷 凍水泵的揚(yáng)程僅需克服系統(tǒng)的 流動(dòng)摩擦阻力，所以設(shè)備耗電 較小。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 同程式和異程式系統(tǒng) 異程式水系統(tǒng) （1）異程式系統(tǒng) 定義：系統(tǒng)中水流經(jīng) 每個(gè)末端設(shè)備的流程都 不同 。 特點(diǎn)：各環(huán)路的水流 阻力不相等，易產(chǎn)生水 力失調(diào)；但管路系統(tǒng)簡 單，投資較小。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 同程式和異程式系統(tǒng) 同程式水系統(tǒng) （2）

9、同程式系統(tǒng) 定義：系統(tǒng)每個(gè)循環(huán)環(huán)路 的長度相同。 特點(diǎn)：各環(huán)路的水流阻力、 冷量（或熱量）損失相等或 近似相等，這樣有利于水力 平衡，可以減少系統(tǒng)調(diào)試的 工作量。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 3雙管、三管和四管制系統(tǒng) 雙管制水系統(tǒng) （）雙管制系統(tǒng) 定義：冷、熱源利用一組供回 水管為末端裝置的盤管提供冷水 或熱水的系統(tǒng) 。 特點(diǎn)：不能同時(shí)既供冷又供熱， 在春秋過渡季節(jié)，不能滿足空調(diào) 房間的不同冷暖要求，舒適性不 高。但由于該系統(tǒng)簡單實(shí)用，投 資少，在我國高層建筑中得到了 廣泛的應(yīng)用。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 3雙管、三管和四管制系統(tǒng) 四管制水系統(tǒng) （2）四管制系統(tǒng) 定義：冷、熱源分別通過

10、各自的 供、回水管路，為末端裝置的冷盤 管與熱盤管提供冷水和熱水的系統(tǒng) 。 優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行很經(jīng)濟(jì)，對(duì)室溫的調(diào) 節(jié)具有較好的效果 。 缺點(diǎn)：初投資高，管道占用空間 大 。 多用于對(duì)舒適性要求很高的場合。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 3雙管、三管和四管制系統(tǒng) 三管制水系統(tǒng) （3）三管制系統(tǒng) 定義：冷、熱源分別通過各自的供、 回水管路，為末端裝置的冷盤管和熱盤 管提供冷水和熱水，而回水共用一根回 水管路的系統(tǒng) 。 優(yōu)點(diǎn)：克服了雙管制系統(tǒng)中各末端裝 置無法解決自由選擇冷、熱的問題。 缺點(diǎn)：末端控制復(fù)雜，運(yùn)行效益低。 三管制系統(tǒng)目前應(yīng)用很少。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 定流量系統(tǒng)和變流量系統(tǒng) 定流量系

11、統(tǒng) （）定流量系統(tǒng) 定義：空調(diào)水系統(tǒng)輸配管路的流量 保持恒定 。 特點(diǎn)：定流量系統(tǒng)比較簡單，系統(tǒng) 的水量變化基本上由水泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù) 所決定。但由于水泵的流量是按最大 負(fù)荷選定的固定流量，并且不能調(diào)節(jié)， 在部分負(fù)荷時(shí)，既浪費(fèi)了水泵運(yùn)行的 電能，又增加了管路上的熱損失，運(yùn) 行費(fèi)用較高, 所以在經(jīng)濟(jì)上是不合理 的。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 定流量系統(tǒng)和變流量系統(tǒng) 變流量系統(tǒng) （2）變流量系統(tǒng) 定義：空調(diào)水系統(tǒng) 中輸配管路的流量是 隨著末端裝置流量的 調(diào)節(jié)而改變的 。 特點(diǎn)：變流量水系 統(tǒng)的耗電量比定流量 系統(tǒng)小的多，特別適 用于大型空調(diào)水系統(tǒng)。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 一次泵系統(tǒng)和二次系

12、泵系統(tǒng) 一次泵系統(tǒng) （）一次泵系統(tǒng) 工作原理：當(dāng)系統(tǒng)處于設(shè)計(jì)工況下， 所有設(shè)備都滿負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)末端負(fù)荷 變小后，末端的二通閥關(guān)小，旁通閥 兩側(cè)的供、回水壓差增大而超過設(shè)定 值，在壓差控制器的作用下，旁通閥 會(huì)自動(dòng)打開，部分水從旁通閥流過而 直接進(jìn)入回水管，與用戶側(cè)回水混合 后進(jìn)入水泵及冷凍機(jī)。 一次泵系統(tǒng)是目前我國高層民用 建筑中最廣泛的冷凍水系統(tǒng)。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 一次泵系統(tǒng)和二次系泵系統(tǒng) 二次泵系統(tǒng) （）二次泵系統(tǒng) 工作原理：用戶側(cè)供水量的調(diào)節(jié)通 過二次泵的運(yùn)行臺(tái)數(shù)及壓差旁通閥來 控制，壓差旁通閥控制方式與一次泵 空調(diào)冷凍水系統(tǒng)相同，所以壓差旁通 閥的最大旁通量為一臺(tái)二次泵的

13、流量。 二次泵變流量空調(diào)水系統(tǒng)是目前 在一些大型高層民用建筑或多功能建 筑群中正逐步采用的一種空調(diào)冷凍水 系統(tǒng)形式。 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 二冷熱水系統(tǒng)的管路水力計(jì)算冷熱水系統(tǒng)的管路水力計(jì)算 空調(diào)冷熱水系統(tǒng)水力計(jì)算的任務(wù)：確定水系統(tǒng)管 路的管徑，計(jì)算阻力損失，并選出水泵等設(shè)備。 1. 管徑的確定 Q水流量，m3/s； 水流速，m/s。 4Q d 3.2 空調(diào)水系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng) 3.2 空調(diào)冷熱水機(jī)組空調(diào)冷熱水機(jī)組 2. 阻力損失的計(jì)算 總阻力總阻力=流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力+設(shè)備阻力設(shè)備阻力 (1)流動(dòng)阻力 流動(dòng)阻力由沿程阻力和局部阻力組成。 2 2 m PR l P水在管內(nèi)流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的阻力

14、（Pa）; Rm 單位沿程阻力（比摩阻）(Pa/m); 局部阻力系數(shù); l管道長度（m）； 水流速度（m/s）。 （2）設(shè)備阻力 3.2 空調(diào)冷熱水機(jī)組空調(diào)冷熱水機(jī)組 3. 設(shè)備的選擇 一般情況下，根據(jù)系統(tǒng)所需要的流量Q和 總阻力H分別加10%到20%的安全量（考慮計(jì)算 和管路損耗）作為選擇水泵流量和揚(yáng)程的依據(jù) ，即Q水泵1.1Q，H水泵1.1 到1.2H。 當(dāng)水泵的類型選定后，應(yīng)根據(jù)流量和揚(yáng) 程，查閱樣本和手冊(cè)，選定其大?。ㄐ吞?hào)）和 轉(zhuǎn)數(shù)。 3.3 空調(diào)冷卻水系統(tǒng)空調(diào)冷卻水系統(tǒng) 一冷卻水系統(tǒng)的分類冷卻水系統(tǒng)的分類 冷卻水系統(tǒng)按供水方式可分為： 1直流供水系統(tǒng) 冷卻水經(jīng)過冷凝器等用水設(shè)備后，直

15、接排入原水 體，一般適用于水源水量充足的地方。 2循環(huán)冷卻水系統(tǒng) 將通過冷凝器后的溫度較高的冷卻水，經(jīng)過降溫 處理后，再送入冷凝器循環(huán)使用的冷卻系統(tǒng)。 冷卻水系統(tǒng)按通風(fēng)方式又可分為： （1） 自然通風(fēng)冷卻系統(tǒng) （2） 機(jī)械通風(fēng)冷卻系統(tǒng) 3.3 空調(diào)冷卻水系統(tǒng)空調(diào)冷卻水系統(tǒng) 二冷卻水系統(tǒng)的組成冷卻水系統(tǒng)的組成 冷卻水循環(huán)系統(tǒng) 來自冷卻塔的較低溫度的 冷卻水，經(jīng)冷卻水泵加壓后進(jìn) 入冷水機(jī)組，帶走冷凝器的散 熱量。高溫的冷卻回水重新送 至冷卻塔上部噴淋。由于冷卻 塔風(fēng)扇的運(yùn)轉(zhuǎn)，使冷卻水在噴 淋下落過程中，不斷與塔下部 進(jìn)入的室外空氣進(jìn)行熱濕交換， 冷卻后的水落入冷卻塔集水盤 中，由水泵重新送入冷水機(jī)組 循環(huán)使用。 3.3 空調(diào)冷卻水系統(tǒng)空調(diào)冷卻水系統(tǒng) 三冷卻塔的類型冷卻塔的類型 根據(jù)水與空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方 式不同，冷卻塔可分為逆流式冷 卻塔和橫流式冷卻塔兩種。 逆流式冷卻