中央空調(diào)主機原理

1、 中央空調(diào)主機原理中央空調(diào)主機原理 中央空調(diào) 中央空調(diào)系統(tǒng)由冷熱源系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成。制冷系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供所需冷量，用以抵消室內(nèi)環(huán)境的冷負荷；制熱系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供用以抵消室內(nèi)環(huán)境熱負荷的熱量。制冷系統(tǒng)是中央空調(diào)系統(tǒng)至關重要的部分，其采用種類、運行方式、結(jié)構(gòu)形式等直接影響了中央空調(diào)系統(tǒng)在運行中的經(jīng)濟性、高效性、合理性。 中央空調(diào)原理逆卡諾循環(huán)工作原理工作原理根據(jù)逆卡諾循環(huán)基本原理： 低溫低壓制冷劑經(jīng)膨脹機構(gòu)節(jié)流降壓后，進入空氣交換機中蒸發(fā)吸熱，從空氣中吸收大量的熱量Q2； 蒸發(fā)吸熱后的制冷劑以氣態(tài)形式進入壓縮機，被壓縮后，變成高溫高壓的制冷劑（此時制冷劑中所蘊藏的熱量分為兩部分：

2、一部分是從空氣中吸收的熱量Q2，一部分是輸入壓縮機中的電能在壓縮制冷劑時轉(zhuǎn)化成的熱量Q1； 被壓縮后的高溫高壓制冷劑進入熱交換器，將其所含熱量（Q1+Q2）釋放給進入熱換熱器中的冷水，冷水被加熱到60直接進入保溫水箱儲存起來供用戶使用； 放熱后的制冷劑以液態(tài)形式進入膨脹機構(gòu)，節(jié)流降壓.如此不間斷進行循環(huán)。 冷水獲得的熱量Q3=制冷劑從空氣中吸收的熱量Q2+驅(qū)動壓縮機的電能轉(zhuǎn)化成的熱量Q1， 在標準工況下:Q2=3.6Q1,即消耗1份電能,得到4.6份的熱量 分解分解它由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。假設低溫熱源（即被冷卻它由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。假設低溫熱源（即被冷卻物體）的溫度為

3、物體）的溫度為T0，高溫熱源（即環(huán)境介質(zhì)）的溫度為，高溫熱源（即環(huán)境介質(zhì)）的溫度為Tk, 則工質(zhì)的溫則工質(zhì)的溫度度 在在 吸熱過程中為吸熱過程中為T0， 在放熱過程中為在放熱過程中為Tk, 就是說在吸熱和放熱過就是說在吸熱和放熱過程中工質(zhì)與冷源及高溫熱源之間沒有溫差，即傳熱是在等溫下進行的，程中工質(zhì)與冷源及高溫熱源之間沒有溫差，即傳熱是在等溫下進行的，壓縮和膨脹過程是在沒有任何損失情況下進行的。其循環(huán)過程為：壓縮和膨脹過程是在沒有任何損失情況下進行的。其循環(huán)過程為： 首先工質(zhì)在首先工質(zhì)在T0下從冷源（即被冷卻物體）吸取熱量下從冷源（即被冷卻物體）吸取熱量q0，并進行等溫，并進行等溫膨脹膨脹4-

4、1，然后通過絕熱壓縮，然后通過絕熱壓縮1-2，使其溫度由，使其溫度由T0升高至環(huán)境介質(zhì)的溫度升高至環(huán)境介質(zhì)的溫度Tk, 再在再在Tk下進行等溫壓縮下進行等溫壓縮2-3，并向環(huán)境介質(zhì)（即高溫熱源）放出熱量，并向環(huán)境介質(zhì)（即高溫熱源）放出熱量qk, 最后再進行絕熱膨脹最后再進行絕熱膨脹3-4，使其溫度由，使其溫度由Tk 降至降至T0即使工質(zhì)回到初始即使工質(zhì)回到初始狀態(tài)狀態(tài)4，從而完成一個循環(huán)。，從而完成一個循環(huán)。 對于逆卡諾循環(huán)來說，由圖可知：對于逆卡諾循環(huán)來說，由圖可知： q0=T0(S1-S4） qk=Tk(S2-S3)=Tk(S1-S4） w0=qk-q0=Tk(S1-S4)-T0(S1-S

5、4)=(Tk-T0)(S1-S4） 則逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)則逆卡諾循環(huán)制冷系數(shù)k 為：為：T0/Tk-T0由上式可見，逆卡諾循由上式可見，逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)與工質(zhì)的性質(zhì)無關，只取決于冷源（即被冷卻物體）的溫環(huán)的制冷系數(shù)與工質(zhì)的性質(zhì)無關，只取決于冷源（即被冷卻物體）的溫度度 T0 和熱源（即環(huán)境介質(zhì)）的溫度和熱源（即環(huán)境介質(zhì)）的溫度 Tk；降低；降低 Tk，提高，提高 T0 ，均可提高，均可提高制冷系數(shù)。此外，由熱力學第二定律還可以證明：制冷系數(shù)。此外，由熱力學第二定律還可以證明：“在給定的冷源和熱在給定的冷源和熱源溫度范圍內(nèi)工作的逆循環(huán)，以逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)為最高源溫度范圍內(nèi)工作的逆循環(huán)，以

6、逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)為最高”。任何。任何實際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)都小于逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)。實際制冷循環(huán)的制冷系數(shù)都小于逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)。 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)(Carnot cycle) 理想氣體從狀態(tài)a（a，a，a）等溫膨脹到狀態(tài)b（b，b，b），再從狀態(tài)b絕熱膨脹到狀態(tài)c（c，c，c），此后，從狀態(tài)c等溫壓縮到狀態(tài)d（d，d，d），最后從狀態(tài)d絕熱壓縮回到狀態(tài)a。這種由兩個等溫過程和兩個絕熱過程所構(gòu)成的循環(huán)成為卡諾循環(huán)?？ㄖZ循環(huán)可以想象為是工作與兩個恒溫熱源之間的準靜態(tài)過程，其高溫熱源的溫度為a，低溫熱源的溫度為b。這一概念是1824年N.L.S.卡諾在對熱機的最大可能效 率問題作理論研究

7、時提出的?？ㄖZ假設工作物質(zhì)只與兩個恒溫熱源交換熱量，沒有散熱、漏氣、擦等損耗。為使過程是準靜態(tài)過程，工作物質(zhì)從高溫熱源吸熱應是無溫度差的等溫膨脹過程，同樣，向低溫熱源放熱應是等溫壓縮過程。因限制只與兩熱源交換熱量，脫離熱源后只能是絕熱過程。作卡諾循環(huán)的熱機叫做卡諾熱機。 通過熱力學相關定理我們可以得出，卡諾循環(huán)的效率c1-b/a，由此可以看出，卡諾循環(huán)的效率只與兩個熱源的熱力學溫度有關，如果高溫熱源的溫度a愈高，低溫熱源的溫度b愈低，則卡諾循環(huán)的效率愈高。因為不能獲得a的高溫熱源或2=0K（-273）的低溫熱源，所以，卡諾循環(huán)的效率必定小于1。 空調(diào)系統(tǒng)分類空調(diào)系統(tǒng)分類冷媒系統(tǒng)冷媒系統(tǒng)掛壁機掛

8、壁機水冷冷水機組水冷冷水機組家用空調(diào)家用空調(diào)風管機風管機VRVVRV多聯(lián)機多聯(lián)機直膨機直膨機冷水系統(tǒng)冷水系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)柜機柜機冷卻塔冷卻塔地埋管地埋管水源水源水冷柜機水冷柜機水冷水冷風冷風冷風冷冷水機組風冷冷水機組空調(diào)系統(tǒng)按載體分類空調(diào)系統(tǒng)按載體分類主要組成部分分類： 一.按負擔室內(nèi)熱濕負荷所用的介質(zhì)可分為: 1.全空氣系統(tǒng) 2.全水系統(tǒng) 3.空氣-水系統(tǒng) 4.冷劑系統(tǒng) 二.按空氣處理設備的集中程度可分為: 1.集中式 2.半集中式 三.按被處理空氣的來源可分為: 1.封閉式 2.直流式 3. 混合式(一次回風 二次回風) 主要組成設備有空調(diào)主機(冷熱源) 風柜 風機盤管等等 1、舒適性

9、空調(diào): 使空調(diào)房間滿足人們生活的要求,以人體的舒適要求來控制房間的空氣參數(shù). 2、工藝性空調(diào); 又稱恒溫恒濕空調(diào),使室內(nèi)空氣溫度、濕度、氣流速度、潔凈度等參數(shù)控制在一定范圍內(nèi),以滿足生產(chǎn)工藝的要求. 3、制冷量: 空調(diào)器進行制冷運行時,單位時間內(nèi),低壓側(cè)制冷劑在蒸發(fā)器中吸收的熱量.常用單位為W或KW。 4、熱泵制熱量； 空調(diào)器進行熱泵制熱運行時（熱泵輔助電加熱器應同時運行）單位時間內(nèi)送入密閉空間、房間或區(qū)域內(nèi)的熱量。 5、性能系數(shù): 制冷(熱)循環(huán)中產(chǎn)生的制冷(熱)量與制冷(熱)所耗電功率之比為性能系數(shù).制冷時稱為能效比,用EER表示:制熱時稱為性能系數(shù),用COP表示. 6、制冷劑: 制冷劑即

10、制冷工質(zhì),是制冷系統(tǒng)中完成制冷循環(huán)的工作介質(zhì).制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)吸取被冷卻的對象的熱量而蒸發(fā),在冷凝器內(nèi)將熱量傳遞給周圍空氣或水而被冷凝成液休體.制冷機借助于制冷劑的狀態(tài)變化,達到制冷的目的. 中央空調(diào)常用術語中央空調(diào)常用術語空調(diào)名詞術語載冷劑載冷劑載冷劑載冷劑制冷劑制冷劑7、載冷劑: 載冷劑是指在間接制冷系統(tǒng)中用以傳送冷量的中間介質(zhì).載冷劑在蒸發(fā)器中被制冷劑冷卻后,送到冷卻設備冷卻,吸收被冷卻物體或環(huán)境的熱量,再返回蒸發(fā)器被制冷劑重新冷卻,如此不斷循環(huán),以達到連續(xù)制冷的目的. 8、風機盤管: 集中央空調(diào)系統(tǒng)中常用的換熱設備,由肋片管和風機等組成,載冷劑流經(jīng)風機盤管(管內(nèi))時與管處空氣換熱,使空

11、氣降溫.風機盤管屬于空氣冷卻設備. 9、水冷冷水機組: 水冷冷水機組屬于中央空調(diào)系統(tǒng)中的制冷機組部分,其載冷劑為水,稱為冷水機組,而冷凝器的冷卻為利用常溫水的換熱降溫來實現(xiàn),故稱為水冷機組.與水冷機相對的稱為風冷機組,風冷機組的冷凝器由與室處空氣的強制通風換熱達到冷卻目的. 10、冷卻塔; 借助空氣使水得到冷卻的專用設備,一般安裝在樓房的頂部.在制冷、電力、化工等許多行業(yè)中,.從冷凝器等設備中排出的熱的冷卻水,都是經(jīng)過冷卻塔冷卻后循環(huán)使用的. 11模塊機： 在VRV系統(tǒng)的基礎上發(fā)展而來，在1985年，由澳大利亞捷豐集團發(fā)明并申請專。它將傳統(tǒng)的氟利昂管路改變?yōu)樗废到y(tǒng)，將室內(nèi)外機合并為制冷機組，

12、室內(nèi)機改為風機盤管。利用載冷劑水的換熱來實現(xiàn)制冷過程，模塊機由于能夠根據(jù)冷負荷要求自動調(diào)節(jié)啟動機組數(shù)量，實現(xiàn)靈活組合而得名。 12活塞式冷水機組； 活塞式冷水機組就是把實現(xiàn)制冷循環(huán)所需的活塞式制冷壓縮機、輔助設備及附件緊湊地組裝在一起的專供空調(diào)用冷目的使用的整體式制冷裝置。活塞式冷水機組單機制冷從60到900KW，適用于中，不工程。 13螺桿式冷水機組； 螺桿式冷水機組是提供冷凍水的大中型制冷設備。常用于國防科研、能源開發(fā)、交通運輸、賓館、飯店、輕工、紡織等部門的空氣調(diào)節(jié)，以及水利電力工程用的冷凍水。螺桿式冷水機組是由螺桿制冷壓縮機組、冷凝器、蒸發(fā)器以及自控無件和儀表等組成的一個完整制冷系統(tǒng)。

13、它具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、占地面積小、操作維護方便、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)待優(yōu)點，因而獲得了廣泛的應用。其單機制冷量從150到2200KW，適用于中、大型工程。 14離心式冷水機組； 是由離心式制冷壓縮機和配套的蒸發(fā)器、冷凝器和節(jié)流控制裝置以及電氣表組成整臺的冷水機組。單機制冷量從700至4200KW。其適用于大、特大型工程。 壓縮機 中央空調(diào)四大部件中央空調(diào)四大部件壓縮機作用：l、從蒸發(fā)器中吸低壓蒸氣，以保證蒸發(fā)器內(nèi)一定的蒸發(fā)壓力；2、提高壓力（壓縮），以創(chuàng)造在較高溫度下冷凝的條件；3、輸送制冷劑，使制冷劑完成制冷循環(huán)。一、壓縮機的種類很多，根據(jù)工作原理的不同，空調(diào)壓縮機可以分為定排量壓縮機和變排量

14、壓縮機。l、定排量壓縮機的排氣量是隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速的提高而成比例提高的，它不能根據(jù)制冷的需求而自動改變功率輸，而且對發(fā)動機油耗的影響比較大。它的控制一般通過采集蒸發(fā)器出風口的溫度信號來實現(xiàn)，當溫度達到設定的溫度，壓縮機停止工作；當溫度升高后，壓縮機開始 T二作。定排量壓縮機也受空調(diào)系統(tǒng)壓力的控制，當管路內(nèi)壓力過高時，壓縮機停止工作。2、變排量壓縮機可以根據(jù)設定的溫度自動調(diào)節(jié)功率輸出?？照{(diào)控制系統(tǒng)不采集蒸發(fā)器出風風口的溫度信號，而是根據(jù)空調(diào)管路內(nèi)壓力變化信號來控制壓縮機的壓縮比從而自動調(diào)節(jié)出風 風口溫度。在制冷的全過程中，壓縮機始終是工作的，制冷強度的調(diào)節(jié)完全依賴裝在壓縮機內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)閥來控制

15、。當空調(diào)管路內(nèi)高壓端壓力過高時，壓力調(diào)節(jié)閥縮短壓縮機內(nèi)活塞行程以減小壓縮比，這樣就會降低制冷強度。當高壓端壓力下降到一定程度，低壓端壓力上升到一定程度時，壓力調(diào)節(jié)閥則增大活塞行程以提高制冷強度。冷凝器冷凝器又稱“液化器”，是使蒸汽在其中放出熱量而液化的交換器，在制冷系統(tǒng)中，它是制冷劑向系統(tǒng)外放熱的熱交換器。來自壓縮機的制冷劑過熱蒸汽進入冷凝器后，將熱量傳給周圍介質(zhì)空氣或水，而其自身放出潛熱而凝結(jié)成液體。按所采取的冷卻介質(zhì)，冷凝器可分為風冷式和水冷式。蒸發(fā)器是液體制冷劑在其中蒸發(fā)的熱交換器。在制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器是產(chǎn)冷設備，它屬于間壁式熱交換器，被冷卻介質(zhì)的熱量通過管壁使板壁傳給制冷劑，制冷劑在低

16、溫下蒸發(fā)，把熱量從蒸發(fā)器中帶走。制冷系統(tǒng)中的蒸發(fā)器按冷卻方式不同，可分為直接冷卻式和間接冷卻式量大類。前者冷卻空氣或冷卻物體，后者先冷卻載冷劑鹽水或淡水，在去冷卻空氣或冷卻物體。前者降溫快，冷量損失小，結(jié)構(gòu)緊湊，主要用于小型制冷設備和各種空調(diào)機種，后者用于較大型的空調(diào)和冷凍設備中。 蒸發(fā)器膨脹閥熱力膨脹閥是組成制冷裝置的重要部件，是制冷系統(tǒng)中四個基本設備之一。它實現(xiàn)從冷凝壓力至蒸發(fā)壓力的壓降，同時控制制冷劑的流量；它的體積雖小，但作用巨大，它的工作好壞，直接決定整個系統(tǒng)的運行性能。但是在實際工作中，熱力膨脹閥的運行情況往往被忽視，使熱力膨脹閥成為設備維護中的一個死角。而定期檢查和調(diào)整熱力膨脹閥

17、，對制冷設備的運行壽命，節(jié)約能源，降低運行成本，卻有著重要的意義。 2 熱力膨脹閥的工作過程分析 2.1 熱力膨脹閥工作原理 熱力膨脹閥是通過感受蒸發(fā)器出口氣態(tài)制冷劑的過熱度來控制進入蒸發(fā)器的制冷劑流量。按照平衡方式不同，熱力膨脹閥分為外平衡式和內(nèi)平衡式。在工業(yè)冷卻設備中，一般采用外平衡式熱力膨脹閥。熱力膨脹閥由感應機構(gòu)、執(zhí)行機構(gòu)、調(diào)整機構(gòu)和閥體組成。感應機構(gòu)中充注氟利昂工質(zhì)，感溫包設置在蒸發(fā)器出口處，其出口處溫度與蒸發(fā)溫度之間存在溫差，通常稱為過熱度。感溫包感受到蒸發(fā)器出口溫度后，使整個感應系統(tǒng)處于對應的飽和壓力Pb。該壓力將通過膜片傳給頂桿直到閥芯。在壓力腔上部的膜片僅有Pb存在，膜片的下

18、方有調(diào)整彈簧的彈簧力Pt和蒸發(fā)壓力P0，三者處于平衡時有Pb=Pt+Po 。當蒸發(fā)器熱負荷增大時，出口過熱度偏高，Pb增大，PbPt+Po，合力使頂桿、閥芯下移，熱力膨脹閥開啟增大，制冷劑流量按比例增加。反之，熱力膨脹閥開啟變小，制冷劑流量按比例減小。因此，制冷設備是由熱力膨脹閥通過控制過熱度實現(xiàn)制冷系統(tǒng)的自我調(diào)整。地源熱泵 冬天熱泵中制冷劑正向流動，壓縮機排出的高溫高壓R22氣體進入冷凝器向集水器中的水放出熱量，相變?yōu)楦邷馗邏旱囊后w，再經(jīng)熱力膨脹閥節(jié)流降壓變?yōu)榈蜏氐蛪旱囊后w進入蒸發(fā)器，從地下循環(huán)液中吸取低溫熱后相變?yōu)榈蜏氐蛪旱娘柡驼羝筮M入壓縮機吸氣端，由壓縮機壓縮排出高溫高壓氣體完成一個循

19、環(huán)。如此循環(huán)往復將地下低溫熱能“搬運”到集水器，從而不斷的向用戶提供45-50的熱水。如圖3所示。夏天熱泵中制冷劑逆向流動，與用戶換熱的冷凝器變?yōu)檎舭l(fā)器從集水器中的低溫水（7-12）提取熱能，與地下循環(huán)液換熱的蒸發(fā)器變?yōu)槔淠飨虻叵卵h(huán)液排放熱量，循環(huán)液中熱量再向地下低溫區(qū)排放，如此循環(huán)往復連續(xù)地向用戶提供7-12的冷水。 各種中央空調(diào)系統(tǒng)各種中央空調(diào)系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)原理圖地源熱泵系統(tǒng)原理圖主機主機室內(nèi)部分（冷凍水系統(tǒng)）室內(nèi)部分（冷凍水系統(tǒng)）冷卻部分冷卻部分地源熱泵地源熱泵主機主機室內(nèi)部分（冷凍水系統(tǒng)）室內(nèi)部分（冷凍水系統(tǒng)）冷卻部分冷卻部分水源熱泵水源熱泵地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)的特點地源熱泵中央

20、空調(diào)系統(tǒng)的特點地源熱泵中央空調(diào)系統(tǒng)是利用地下淺層的熱資源（也稱熱能），通過少量的高位能源（如電能），將低溫位能向高溫位能轉(zhuǎn)移，以實現(xiàn)既可供熱又可制冷的高效節(jié)能系統(tǒng)。它與傳統(tǒng)的燃氣或耗電空調(diào)相比具有熱效率高、管道占用空間小、高層建筑不需要多級壓力箱的優(yōu)點。單獨一套地埋管系統(tǒng)，孔深50-80米，孔間距3000mm*3000mm，匯集管穿地下室側(cè)墻進入機房。結(jié)合地源熱泵設計施工經(jīng)驗土壤換熱器形式設定如下：土壤耦合器采用單井單U形埋管，鉆孔直徑為110；考慮井之間相互熱干擾，埋管間距為3m*3m；水平管連接方式為同程連接；鉆孔深度，結(jié)合工程地質(zhì)情況初定50-80m，可根據(jù)實際鉆孔情況調(diào)整； 空氣源熱泵

21、原理圖空氣源熱泵原理圖空氣源熱泵空氣源熱泵又稱熱泵熱水器，由熱泵吸收空氣熱源制取熱水，節(jié)能效率是電熱水器的4倍以上，比太陽能熱水器還要節(jié)能，是目前世界上最為先進的節(jié)能環(huán)保熱水系統(tǒng)。 工作原理工作原理熱泵用逆卡諾原理，以極少的電能，吸收空氣中大量的低溫熱能，通過壓縮機的壓縮變?yōu)楦邷責崮?，傳輸至水箱，加熱熱水，所以它能耗低、效率高、速度快、安全性好、環(huán)保性強，源源不斷的供應熱水。作 為熱水系統(tǒng)它具有無以比擬的優(yōu)點。 熱泵熱水機組遵循能量守恒定律和熱力學第2定律，運用熱泵的原理，只需要消耗一小部分的機械功（電能），將處于低溫環(huán)境（大氣或地下水等）下的熱量轉(zhuǎn)移到高溫環(huán)境下的熱水器中，去加熱制取高溫的熱

22、水。熱泵可以與水泵相比擬，水是不能自發(fā)地從低處流向高處，要將低處的水輸送到高處，必須用一臺水泵，消耗一部分電力，才能將水送到高處的水箱中。同樣，根據(jù)熱力學第二定律，熱量也是不能自發(fā)地從低溫環(huán)境向高溫環(huán)境中轉(zhuǎn)移（傳送），而要實現(xiàn)這個目的，必須要有一臺機器，消耗一部分機械功（例如電能），才能將低溫環(huán)境中的熱量傳送到高溫環(huán)境中去。這樣的機器就稱之為“熱泵”。熱泵的作用是將空氣中或低溫水中的熱量取出，連同本身所用的電能轉(zhuǎn)變成的熱能，一起送到高溫環(huán)境中去應用。風冷熱泵 風冷熱泵，是空調(diào)行業(yè)內(nèi)區(qū)別于風冷冷水機組的一種空調(diào)機組。除具備風冷冷水機組制取冷水的功能外，風冷熱泵機組還能切換到制熱工況制取熱水。風冷熱泵的基本原理是基于壓縮式制冷循環(huán)，利用冷媒做為載體，通過風機的強制換熱，從大氣中吸取熱量或者排放熱量，以達到制冷或者制熱的需求。 對比風冷冷水機組，風冷熱泵在機組內(nèi)部至少增加了一個四通換向閥，做為制冷或制冷的功能切換。風冷熱泵的適用環(huán)境溫度一般不得低于-5，否則會因為結(jié)霜除霜過于頻繁而導致機組效率下降或者不能正常運行。但根據(jù)不同廠家的技術能