中央空調系統(tǒng)構成和設備配置

中央空調系統(tǒng)構成和設備配置1第1頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月第一章空調系統(tǒng)基礎知識第一節(jié)空調的基本概念

空調的定義：

空調是空氣調節(jié)的簡稱，它是利用設備和技術對室內空氣（或人工混合氣體）的溫度、濕度、清潔度及氣流速度進行調節(jié)，以滿足人們對環(huán)境的舒適要求或生產對環(huán)境的工藝要求。

滿足人類或其它生物對舒適感的要求的空調，一般稱之為舒適性空調；而主要用來滿足工藝生產過程和設備的運行要求，及人體的舒適度要求的空調，一般稱之為工藝性空調。2第2頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)空調的制冷量與制熱量2.1制冷量：單位時間內，空調器在名義制冷工況下從空間區(qū)域或房間內排除的熱量。2.2制熱量：單位時間內，空調器在名義制熱工況下向空間區(qū)域或房間內釋放的熱量。3第3頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月

·制冷、制熱空間熱量外界制冷量空調器空間制熱量熱量4第4頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)、空調常用單位換算空調常用單位換算功與能量的關系能量=功×時間

1焦耳（j）=1瓦（w）×1秒（s）（1）能量單位：國制：j、kj；英制：cal、kcal1j=0.2388cal1KWh=3600KJ=860.1kcal(2)功率單位：國制：w、kw；英制：kcal/h(大卡）

1kcal/h=1.163w1kw=860kcal/h

習慣上的常用單位：馬力（匹）HP、冷噸RT1HP=735w1RT=3.516kw=3024kcal/h5第5頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月說明：

1、冷噸：是一個英制的制冷量單位。

1冷噸就是在24小時內凍結1噸0℃的水變成0℃的冰，所需要的冷量。美國是采用2000磅（907.2kg)作為一噸。因此1美國冷噸=12659kj/h；即：1RT=3.516kw2、匹與制冷量的關系在小型空調工程中1HP指給壓縮機輸入735W的功率所能產生的制冷量。與一般的功率單位匹意義是不一樣的。這里的1HP是根據(jù)能效比算出來的。日本一般認為空調壓縮機的能效比平均為3.4，則輸入735W的電能所產生的制冷量為2500W。因此可以說1HP空調的制冷量相當于2500W的制冷量。小1匹一般為2200W，大1匹一般為2800W。6第6頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月空調常用單位換算空調常用單位換算壓力：1Pa=0.1mmH2O1個大氣壓atm≈10mH2O=0.1MPa1公斤力≈1個大氣壓≈0.1MPa流量：1L/S=3.6m3/h7第7頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章空調制冷系統(tǒng)的工作原理空調用制冷技術屬于普通制冷范圍，主要是采用液體氣化制冷法。根據(jù)熱量從低溫物體向高溫物體轉移的不同方式，可分為：1、蒸氣壓縮式制冷2、吸收式制冷8第8頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)、蒸氣壓縮式制冷工作原理就是使制冷劑在壓縮機、冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器等設備中進行壓縮、放熱、節(jié)流和吸熱四個主要的熱力過程，以完成制冷循環(huán)。9第9頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月空調制冷系統(tǒng)流程示意圖

。冷凍水冷卻水冷媒蒸發(fā)器主機壓縮機節(jié)流閥冷凝器房間空調器冷卻塔10第10頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）制冷循環(huán)：高壓氣態(tài)制冷劑在冷凝器中向冷卻水放熱被凝結為液態(tài)后，經過節(jié)流裝置減壓降溫進入蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中該液體被氣化成低壓冷劑蒸氣，同時吸收被冷卻介質的熱量產生制冷效應。11第11頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）制冷劑常用制冷劑

A、氨（NH3R717）冷藏、冷庫等大型制冷設備常采用。

B、氟利昂大多數(shù)的氟利昂本身無毒、無臭、不燃，適用于工程建筑或者實驗室的空調制冷裝置。12第12頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）載冷劑載冷劑是一種中間物質，如常用的空調冷凍水，其在蒸發(fā)器內被冷卻降溫，然后遠距離輸送，來冷卻需要被冷卻的物體。目前常用的載冷劑有水，它只能用于高于0℃的條件，當要求低于0℃時。一般采用鹽水，如：氯化鈉或者氯化鈣水溶液或者采用乙二醇、丙二醇等有機化合物的水溶液。13第13頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）壓縮機蒸氣壓縮式制冷壓縮機容積式制冷壓縮機離心式制冷壓縮機往復活塞式制冷壓縮機回轉式制冷壓縮機旋轉式渦旋式螺桿式14第14頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月目前常用的壓縮機主要有活塞式壓縮機、渦旋式、螺桿式以及離心式壓縮機。其中活塞式制冷壓縮機多為中型（標準制冷量60~600KW）和小型（小于60KW），但是由于其噪音大、效率低且容易發(fā)生故障，目前使用的已不多；渦旋式制冷壓縮機目前主要用于小型制冷系統(tǒng)，在家用空調以及商用VRV等小型系統(tǒng)大量使用；而螺桿機具有結構簡單、可靠性高及操作維護方便，另外技術成熟等一系列獨特的優(yōu)點，已經廣泛應用于制冷、空調和多種工藝流程中；離心式壓縮機結構簡單緊湊，運動件少，工作可靠，經久耐用運行費用低，一般適用大于500RT的制冷系統(tǒng)中，并且可以實現(xiàn)無級調節(jié)，使機組的負荷在30%~100%范圍內工作。15第15頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）評價制冷壓縮機消耗能量方面先進性的指標：

a、制冷壓縮機的性能系數(shù)COP

即：單位軸功率的制冷量。軸功率（壓縮機的耗功率）指電動機傳至壓縮機機軸上的功率，主要包括直接用于壓縮空氣的所耗功率和克服運動機構的摩擦阻力所耗功率。

b、能效比EER：單位電動機輸入功率的制冷量大小。此指標考慮到驅動電機效率對能耗的影響。16第16頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月二、吸收式制冷吸收式制冷和蒸氣壓縮式制冷一樣，是利用液態(tài)制冷劑在低壓低溫下氣化以達到制冷的目的。所不同的是蒸氣壓縮式制冷是靠消耗機械功（或電能）使熱量從低溫物體向高溫物體轉移；而吸收式制冷則靠消耗熱能來完成這種非自發(fā)過程。

17第17頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月

（一）目前常用的兩種吸收式制冷機：

1）氨吸收式制冷：氨為制冷劑，水為吸收劑，制冷溫度在+1~-45℃；

2）溴化鋰吸收式制冷：水為制冷劑、溴化鋰為吸收劑，制冷溫度在0℃以上。溴化鋰簡單介紹：溴化鋰是無色粒狀結晶物，無毒。熔點：549℃；沸點：1265℃。溴化鋰極具吸水性，20℃時溴化鋰在水中的溶解度為111.2g/100g水。18第18頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）吸收循環(huán)：在吸收器中，用液態(tài)的吸收劑吸收蒸發(fā)器產生的低壓氣態(tài)制冷劑，形成制冷劑-吸收劑溶液，經溶液泵生壓后進入發(fā)生器。在發(fā)生器中該溶液被加熱、沸騰，其中沸點低的制冷劑氣化形成高壓氣態(tài)制冷劑，與吸收劑分開。前者進入冷凝器液化，后者返回吸收器再次吸收低壓氣態(tài)制冷劑。19第19頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月溴化鋰吸收式制冷原理圖20第20頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月直燃式溴化鋰機組21第21頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月第四章空調系統(tǒng)主要設備及功能第一節(jié)、水冷機組空調系統(tǒng)的主要設備制冷主機冷卻塔冷凍水泵冷卻水泵補給水泵水過濾器膨脹水箱末端空調設備22第22頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月水冷風冷冷卻塔空調末端冷卻水冷凍水冷媒冷凝器蒸發(fā)器主機空調末端冷凍水冷媒冷凝器蒸發(fā)器室外空氣主機23第23頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月冷凍、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)24第24頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月一、冷凍水系統(tǒng)1、冷凍水系統(tǒng)的功能是輸配冷量，以滿足末端裝置或空調機組的負荷要求2、供暖泵單獨設置，兼則變頻雙管閉式水系統(tǒng)是目前我國的民用建筑空調工程中應用最廣泛的空調水系統(tǒng)。25第25頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）冷凍水系統(tǒng)問題1、系統(tǒng)設置不合理A、兩臺機系統(tǒng)完全獨立案例：兩個制冷機、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔完全分離，不能相互備用26第26頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月冷凍水系統(tǒng)問題1、系統(tǒng)設置不合理B、系統(tǒng)超壓運行隱患27第27頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月冷凍水系統(tǒng)問題2、系統(tǒng)集氣排氣閥位置排氣閥狀態(tài)充水、泄水注意事項28第28頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月冷凍水系統(tǒng)平衡閥克服水力失調自動流量平衡閥，異程各支路自力式壓差平衡閥，一般安裝在分集水器之間，使閥兩端不能太大平衡閥的有效性，對循環(huán)系統(tǒng)的掌握，控制注意問題29第29頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月平衡閥圖片30第30頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）冷凍水泵1、與主機、循環(huán)系統(tǒng)的匹配案例：設計院對冷凍泵參數(shù)設計失誤,造成運行浪費水泵的流量應為冷水機組額定流量的1.1～1.2倍（單臺取1.1，兩臺并聯(lián)取1.2）31第31頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月冷凍水泵揚程估算1、冷水機組阻力：取80kPa（8m水柱）2.管路阻力：取冷凍機房內的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力為50kPa；取輸配側管路長度300m與比摩阻200Pa/m，則磨擦阻力為300*200=60000Pa=60kPa；如考慮輸配側的局部阻力為磨擦阻力的50%，則局部阻力為60kPa*0.5=30kPa；系統(tǒng)管路的總阻力為50kPa+60kPa+30kPa=140kPa（14m水柱）；3.空調末端裝置阻力：組合式空調器的阻力一般比風機盤管阻力大，故取前者的阻力為45kPa（4.5水柱）；4.二通調節(jié)閥的阻力：取40kPa（0.4水柱）。5.于是，水系統(tǒng)的各部分阻力之和為：80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa（30.5m水柱）6.水泵揚程：取10%的安全系數(shù)，則揚程H=30.5m*1.1=33.55m。根據(jù)以上估算結果，可以基本掌握類同規(guī)模建筑物的空調水系統(tǒng)的壓力損失值范圍，尤其應防止因未經過計算，過于保守，而將系統(tǒng)壓力損失估計過大，水泵揚程選得過大，導致能量浪費。32第32頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月冷凍水泵2、合理選泵，配置齊全（壓力表、過濾器）33第33頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月單級單吸離心泵34第34頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月立式單級離心泵35第35頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）冷凍水系統(tǒng)的補水、定壓空調冷、熱水系統(tǒng)常為閉式系統(tǒng)?？照{水系統(tǒng)定壓的意義在于：

1.防止水系統(tǒng)的水倒空，保證水系統(tǒng)無論在運行中，還是停止運行時，管路及設備內都要充滿水，以防止系統(tǒng)倒空，吸入空氣。

2.防止水系統(tǒng)汽化。保證水系統(tǒng)中壓力最小，水溫最高處的壓力要高于該處水汽化的飽和壓力。最高點壓力高于大氣壓5kPa定壓滿足系統(tǒng)最高點排出集氣，首選膨脹水箱36第36頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月膨脹水箱1、膨脹水箱主要的功能是空調水系統(tǒng)的定壓，同時它還有補水和膨脹的功能。設備承受的工作壓力簡單、控制方便，投資低、水力穩(wěn)定性好膨脹水量估算：冷水系統(tǒng)取0.1L/KW；熱水系統(tǒng)取0.3L/KW水箱和補水管要有防凍措施。37第37頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月定壓方式1、開式膨脹水箱主要的功能是空調水系統(tǒng)的定壓，同時它還有補水和膨脹的功能。設備承受的工作壓力2、目前，空調水系統(tǒng)中常用的定壓方式除了膨脹水箱外，還有補給水泵定壓和氣體定壓罐定壓。38第38頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月冷凍水定壓裝置

39第39頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月壓力罐圖片40第40頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月空調系統(tǒng)的水容量空調系統(tǒng)的水容量：全空氣系統(tǒng)0.4—0.55L/m2;空氣—水空氣系統(tǒng)0.7—1.30L/m2（建筑面積）41第41頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）冷凍水補水泵補給水泵的流量可按系統(tǒng)的循環(huán)水量估算。通常取循環(huán)水量的1％作為正常補給水量。但選擇補給水泵時，補給水泵的流量除應滿足上述水系統(tǒng)的正常補給水量外，還應考慮發(fā)生事故時所增加的補給水量，因此，補給水泵的流量通常不小于正常補水量的4倍。42第42頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月冷凍水補水泵補給水泵的控制：電接點壓力表，控制范圍，比最高點高程（5kPa—50MPa）選擇水泵揚程：一般應比系統(tǒng)靜水壓力高30—50kPa，要考慮管道阻力。例如：24m建筑，補水泵揚程0.24mPa+0.05mPa壓力表控制范圍：0.245mPa—0.3mPa案例：定壓過高，定壓罐問題43第43頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月二、冷卻水系統(tǒng)空調冷卻水用于電動冷水機組中水冷冷凝器、吸收式冷水機組中冷凝器和吸收器等設備中。通過冷卻水系統(tǒng)將空調系統(tǒng)從被調房間吸取的熱量和消耗的功釋放到環(huán)境中去。開式水系統(tǒng)目前空調系統(tǒng)中應用最廣泛的冷卻水系統(tǒng)：機械通風冷卻塔循環(huán)系統(tǒng)44第44頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）冷卻水泵流量：應為冷水機組額定流量的1.1～1.2倍（單臺取1.1，兩臺并聯(lián)取1.2）揚程的估算：a管徑長約300，比摩阻選200Pa/m則H1=300×200Pa=6mH2Ob局部阻力取0.5則H2=0.5×6=3mH2Oc制動控制閥H3=5mH2Od機組壓降H4=50Kpa=5mH2Oe換熱器壓降H5=4mH2O總揚程h=1.2H=(6+3+5+5+4)=28.8mH2O塔高、噴嘴壓力高度是否考慮？45第45頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月冷卻水系統(tǒng)維護合理選泵，配置齊全（壓力表、過濾器）案例：過濾器的清理不及時46第46頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）冷卻塔電動冷水機組的冷凝器進、出水溫差一般為5℃雙效溴化鋰吸收式冷水機組冷卻水進、出水溫差一般為6~6.5℃空調冷卻水系統(tǒng)中宜選用逆流式冷卻塔橫流塔47第47頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月逆流塔圖片（玻璃鋼）48第48頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月逆流塔剖面49第49頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月橫流塔圖片50第50頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月橫流塔剖面圖51第51頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月1、冷卻塔間平衡管并聯(lián)冷卻塔集水槽之間設置平衡管。管徑一般取與進水干管相同的管徑；以防冷卻塔集水槽內水位高低不同，避免出現(xiàn)有的冷卻塔溢水；還有冷卻塔在補水的現(xiàn)象。要注意各冷卻塔之間管道阻力平衡問題，各塔流量均勻，各配水管流量調勻。52第52頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月2、冷卻塔進出水要注意各冷卻塔之間管道阻力平衡問題，各塔流量均勻，各配水管流量調勻。53第53頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）冷卻水系統(tǒng)的補水冷卻塔的補水除了正常的蒸發(fā)外，還應考慮排污量和由于空氣夾帶水滴的飄溢損失。通常電制冷時，冷卻塔的補水量取為冷卻水量的1%~2%；溴化鋰吸收式冷水機組的補水量取為冷卻水流量的2%~2.5%54第54頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）冷卻水系統(tǒng)的補水

1、自來水直接補水，壓力能否滿足，補水噴頭需要壓力0.05MPa。

2、補水泵的流量（考慮事故補水；高區(qū)衛(wèi)生間），揚程確定

3、補水管管徑，考慮事故補水

4、補水流量計型號不宜過大，精度不夠55第55頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月三、空調末端設備臥式組合式空調機組柜式空調機組吊裝式空調機組風機盤管風幕機56第56頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（一）臥式組合式空調機組1.臥式空調機組一般需要安裝在建筑面積較大的空調機房內，且空調送回風管道截面大，必將占有較大的建筑空間。2.臥式空調機組如果作為多個房間合用一套空調系統(tǒng)時，不可避免地會有各個房間之間空氣的串通，不利于房間建筑的防火和有較高潔凈要求房間的空調。57第57頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月臥式組合式空調機組58第58頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月3、臥式組合式空調機組構成：新風回風混合段、空氣過濾段、表冷段、加熱段、加濕段、風機段、出風靜壓段等59第59頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）柜式空調機組柜式空調機組是將一些空氣處理部件如空氣過濾器、表冷段、加熱器、加濕器等，整裝在一個立柜式箱體內而形成的機組。

1.特點

柜式空調機組具有占地面積小，安裝簡便，使用靈活等優(yōu)點，較多使用在面積不大或比較分散的房間。

2.缺點

柜式空調機組的缺點是機組的機外余壓一般不太大，難以用在有較長距離的風管或有較多分管彎頭的空調系統(tǒng)。

另外，由于機組布置分散，管理相對也比較復雜，維修工作量大。60第60頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月柜式空調機組61第61頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）吊裝式空調機組吊裝式空調機組是將一些處理功能段（如過濾、加熱、冷卻、加濕等）和風機等組合在一起而形成地整體機組。

1.特點

機組高度小，機組小巧靈活、安裝方便，適合于吊裝在吊頂內，可不占用機房面積，適合于建筑物層高低的空調場合。

2.缺點

由于機組高度的限制，機組處理的空氣量不能太大（最大可達15000m3/h），且機組的表冷段換熱器的排數(shù)一般為4~8排，因此機組處理空氣的能力有限。維修不方便、維修量大62第62頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月吊裝式空調機組63第63頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）風機盤管機組風機盤管是一種將風機和表面式換熱盤管組裝在一起的裝置風機盤管機組在空調工程中的應用大多是和經單獨處理的新風系統(tǒng)相結合。

64第64頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月風機盤管65第65頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月風機盤管66第66頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月風機盤管67第67頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月風機盤管特點A、風量調節(jié)

特點：通過三速開關調節(jié)電機輸入電壓，以調節(jié)風機轉速，調節(jié)風機盤管的冷熱量；B、水量調節(jié)

特點：通過溫度敏感元件、調節(jié)器和裝在水管上的小型電動直通或三通閥自動調節(jié)水量或水溫；最初投資高。用于要求較高的場所，與風量調節(jié)結合使用。68第68頁，課件共76頁，創(chuàng)作于2023年2月（五）風幕機1．風幕機選擇50－60℃熱水離心式，不宜采用電加熱式風幕。2．安裝在一