中央空调系统基础知识讲座

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1、中央空调系统基础知识讲座本讲座主要内容n一、概述n二、制冷工作原理n三、空调系统常用术语n四、空调系统及制冷主机分类n五、中央空调系统设计第一讲 概述概述1、什么是建筑的环境？2、什么是空调？建筑与建筑环境建筑与建筑环境1、建筑：、建筑： 由围护结构构成的人类在其中生活与工作场所。2、建筑环境：、建筑环境： 建筑场内冷、暖、湿度、空气洁净度、空气流速 声、光等组成。3、环境作用环境作用 起作用于人类的健康、寿命、工作效率、产品质量、科研开发等建筑与建筑环境4、对环境的要求、对环境的要求 舒适性：舒适性：温湿度宜人，空气清新，光照柔和， 宁静舒适。 工艺性：工艺性：生产与科学实验， 恒温：标准量

2、具生产 ； 恒湿：纺织； 恒温恒湿：合成纤维生产； 洁净：电子工业、生物工程； 无菌：医药，医疗。空气调节空气调节（空气调节（Air Conditioning）简称空调简称空调定义定义：用来对房间或空间内的温度、湿度、洁净度和空度流动速度进行调节，并提供足够量的新鲜空气的建筑环境控制系统。空气调节空调的任务空调的任务：向室内提供冷量、热量、加湿或减湿，稀释室内的污染物，保证室内具有适宜的冷热舒适条件和良好的空气品质。空调工作原理空调工作原理：当室内得到热量或失去热量时，从室内取走热量或向室内补充热量，当室内得到湿量或失去湿量时，从室内排走湿量或补充湿量，当有污染气体时，排走污染空气，补入等量的

3、清洁空气。需要记住什么？1、建筑环境的概念2、空调的定义、任务、原理！第二讲 制冷工作原理制冷工作原理1、空调主机怎么能源源不断的制取冷量呢？2、空调主机由哪几部分构成的呢？是怎么工作的呢？各部分都是起什么样的作用呢？3、空调在冬季是怎么产生热量的？为什么室外温度低制热效果却不好呢？放热吸热放热吸热热力学小知识n固体 液体 气体n气体 液体 固体n找到一种可以在室温下吸热气化的物质？氟利昂R22的特性n蒸发（气化）温度低 空调机组中 812n冷凝（液化）温度高 空调机组中 4045 制冷工作原理n压缩机将低压的制冷剂（氟利昂）气体压缩成高温高压的制冷剂气体进入冷凝器后，通过冷却系统（水冷或风冷

4、）冷却变为中温高压的液体，经过节流装置（膨胀阀），再变为低温低压的制冷剂气体，通过蒸发器，在低压下蒸发，此过程中，制冷剂将吸收热量，产生冷气。n通过上述循环，将封闭环境的空气进行冷却降温。制冷工作原理冷凝器冷凝器室室 内内室室 外外蒸发器蒸发器低温低压气体8-12 低温低压液体6-8 高温高压气体90-110 中温高压液体40-45 制热工作原理蒸发器蒸发器室室 内内室室 外外冷凝器冷凝器低温低压气体低温低压液体高温高压气体中温高压液体制冷部件压缩机n消耗一定的外界功，将蒸发器内的氟利昂蒸汽吸入，并压缩到冷凝压力后，排入冷凝器中制冷部件蒸发器n制冷剂吸收被冷却介质（冷冻水）的热量后，由液态转变

5、为气态制冷部件冷凝器n制冷剂向外界散热，由气态转变为液态制冷部件节流装置n冷凝后的高压液体经节流机构后，变为低压液体n毛细管n膨胀阀辅助部件四通换向阀（热泵机组）n制冷和制热切换辅助部件储液器n平衡和稳定系统内的制冷剂循环量n一般设置在冷凝器和节流元件之间冷水机组工作简述n属于二次换热设备，在冷水机组内的工作原理与家用空调类似，只是在制冷剂蒸发侧不同。n家用空调是直接将冷量交换给了需要处理的空气，而冷水机组是将冷量交换给循环水。n循环水泵将被冷却了的水送到需要进行空气调节的房间内的风机盘管，通过风机盘管将冷量传送给空气。n冷冻水系统主要由循环水泵、补水装置、膨胀水箱、排气阀、循环水管、风机盘管

6、等末端设备部件组成：溴化锂吸收式机组工作原理溴化锂吸收式机组工作原理n蒸汽压缩式制冷机的工作循环由压缩、冷凝、节流、蒸发四个基本过程组成。吸收式制冷机的基本工作过程实际上也是这四个过程，不过在压缩过程中，蒸汽不是利用压缩机的机械压缩，而是使用另一种方法完成的。如图21所示，由蒸发器出来的低压制冷剂蒸汽先进人吸收器，成在吸收器中用一种液态吸收剂来吸收，以维持蒸发器内的低压，在吸收的过程中要放出大量的溶解热。热量由管内冷却水或其他冷却介质带走，然后用溶液泵将这一由吸收剂与制冷剂混合而成的溶液送人发生器。溶液在发生器中被管内蒸汽或其他热 源加热，提高了温度，制冷剂蒸汽又重新蒸发析出。此时，压力显然比

7、吸收器中的压力高，成为高压蒸汽进入冷凝器冷凝。冷凝液经节流减压后进入蒸发器进行蒸发吸热，而冷(媒)水(或称冷冻水)降温实现了制冷。发生器中剩下的吸收剂又回到吸收器，继续循环。由上可知吸收式制冷机是以发生器、吸收器、溶液泵代替了压缩机。需要记住什么？1、制冷工作原理2、空调机组制热的原理3、空调机组的主要部件及作用第三讲 空调系统常用术语基本术语n名义制冷量 W、kW、kcal/h、Btu/h、USRTn名义制热量 同上n消耗功率 W、kWn能效比 （EER、COP）n循环风量（名义风量） m3/h基本术语能效比n定义：在额定工况和规定条件下，空调进行制冷运行时实际制冷量与实际输入功率之比。 n

8、意义：一个综合性指标，反映了单位输入功率在空调运行过程中转换成的制冷量。空调能效比越大空调能效比越大，在制冷量相等时节省的电能就越多。 n制冷能效比EER和制热能效比COP ：(1)空调器的能效比，就是名义制冷量(制热量)与运行功率之比，即EER和COP。基本术语(2)EER是空调器的制冷性能系数，也称能效比，表示空调器的单位功率制冷量。(3)COP是空调器的制热性能系数，表示空调器的单位功率制热量。(4)数学表达式为：EER=制冷量/制冷消耗功率 COP=制热量/制热消耗功率(5)EER和COP越高，空调器能耗越小，性能比越高。 常用单位n风量、流量m3/h、m3/s、l/sn压力、扬程Pa

9、、kPa、MPa、barn负荷、制冷量、功率W、kW、kcal/h、Btu/h、USRT、匹n1kg纯水温度升高或降低1摄氏度，所吸收或放出的热量为1kcal，即 1kcal4.1868kJ 常用空调计量单位及换算常用空调计量单位及换算n1 bar=105 Pa=0.1 MPa=1.02 kg/cm2n1 kW=860 kcalhn1 kcalh 1.163W， 1 W 0.8598 kcalh； n1 Btuh 0.2931W，1 W 3.412 Btuh； n1 USRT 3.517 kW，1 kW 0.28434 USRT； n1 kcalh 3.968 Btuh，1 Btuh 0.25

10、2 kcalh； n1 USRT 3024 kcalh，10000 kcalh 3.3069 USRT； n1匹 0.735kw x cop 第四讲 空调系统及制冷主机分类空调系统的分类空调系统的分类按承担热负荷，冷负荷和湿负荷的介质分类按承担热负荷，冷负荷和湿负荷的介质分类n分为五大类分为五大类（1）全水系统）全水系统：系统中全部用水承担室内的冷、热负荷，介质为热水时，向室内提供热量，如热水供暖，为冷水时，（常称冷冻水）向室内提供冷量，承担室内冷负荷和湿负荷，风机盘管系统。（2）蒸汽系统：）蒸汽系统：以蒸汽为介质向建筑物供应热量，蒸汽供暖系统，暖风机系统，也可用于空气处理机中加热，加湿空气，

11、加热全水系统的水，热水供应的水。空调系统的分类空调系统的分类按承担热负荷，冷负荷和湿负荷的介质分类按承担热负荷，冷负荷和湿负荷的介质分类（3）全空气系统）全空气系统以空气为介质，向室内提供热量或冷量。如全空气空调系统，向室内提供处理后冷空气以除去室内显热冷负荷和潜热冷负荷。（4）空气水系统）空气水系统以空气和水为介质，共同承担室内负荷。风机盘管+新风系统（5）冷剂系统）冷剂系统以制冷剂为介质，直接对室内空气进行冷却去湿或加热，又称机组式系统。空调系统的分类空调系统的分类按空气处理设备的集中程度分类按空气处理设备的集中程度分类n分为三大类分为三大类（1）集中式系统）集中式系统空气集中于机房内进行

12、处理（冷却，加热去湿加湿过滤等）房间内只有空气分配装置，全空气系统大部分高于集中式系统，机组式中，若采用大型带制冷机的空调机也属集中式，要占用机房面积，控制管理比较方便。（2）半集中式系统）半集中式系统对空气的处理的设备分设在各个被调节和控制的房间内，又集中部分处理设备，冷热水制备，新风集中处理。全水系统，空气-水系统，水环热泵系统、变制冷剂流量系统、都属这类系统。空调系统的分类空调系统的分类按空气处理设备的集中程度分类按空气处理设备的集中程度分类n特点特点：占用机房少，易满足房间各自温湿度控制要求，管理维修的不方便，有风机的有噪音。（3）分散式系统）分散式系统热湿处理设备全部分散于各房间内，

13、分体空调电暖器，窗式空调。n特点特点：不需专用机房，空气、水系统，维修管理不变，不美观，效率较低有噪音。空调系统的分类空调系统的分类按用途分类（两类）按用途分类（两类）n（1）舒适性空调）舒适性空调保证创造舒适健康环境的空调系统，民用建筑，商用建筑，公共建筑，住宅，办公楼等见教材/n特点：特点：温度、湿度精度要求不高。n（2）工艺性空调）工艺性空调为生产工艺过程和科学实验创造必要环境条件的空调系统。n特点：特点：按工艺类型不同，功能，系统形式的差别很大，精度有时要求较高。 电子电子：含尘浓度 组织：组织：相对湿度 计量室计量室：温度 医药：无菌制冷主机的分类制冷主机的分类n冷凝方式：水冷、风冷

14、、井水、地热n压缩机形式：活塞式、螺杆式、涡旋式n根据冷凝方式及压缩机形式的不同搭配，常用主机形式如下： 水冷螺杆式 风冷螺杆式 水冷涡旋式 风冷涡旋式 水源热泵机组 地源热泵机组 第五讲 中央空调系统设计中央空调系统设计中央空调系统设计主要介绍常规中央空调系统设备的设计选型1.水冷冷水机组空调系统2.风冷冷水机组空调系统水冷冷水机组空调系统水冷冷水机组空调系统n主要设备有n（1）水冷螺杆冷水机组n（2）冷却塔n（3）冷冻水泵n（4）冷却水泵n（5）补水泵n（6）电子水处理仪或全自动软化水处理装置n（7）水过滤器n（8）膨胀水箱n（9）末端装置（空气处理机组、风机盘管等）水冷螺杆冷水机组水系统

15、流程图水冷螺杆冷水机组水系统流程图1水冷螺杆冷水机组水系统流程图水冷螺杆冷水机组水系统流程图2水冷冷水机组的选择水冷冷水机组的选择n根据建筑的空调面积和房间功能进行空调冷负荷计算n统计建筑空调总冷负荷n大部分建筑需要考虑房间的同时使用率，一般建筑的同时使用率为7080%，特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定。n制冷机冷负荷为建筑空调总冷负荷与同时使用率的乘积。根据计算的制冷机冷负荷即可选择制冷主机。n制冷主机台数可根据建筑业主和建筑所备机房情况进行确定建筑物冷负荷估算指标建筑物冷负荷估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6595106

16、05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中间层1

17、3022526010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水泵的选择水泵的选择1、水泵的主要形式、水泵的主要形式 卧式离心泵 立式离心泵水泵的选择水泵的选择2、水泵的型号含义、水泵的型号含义 SLS 200 - 250叶轮名义直径叶轮名义直径泵进出口公称直径泵进出口公称直径SLS单级单吸立式离心泵单级单吸立式离心泵水泵的选择水泵的选择3、水泵的选择步骤

18、、水泵的选择步骤 冷却水流量：一般按照产品样本提供数值选取，或按照如下冷却水流量：一般按照产品样本提供数值选取，或按照如下公式进行计算，公式中的公式进行计算，公式中的Q为制冷主机制冷量为制冷主机制冷量L(m3/h)=Q(kW)（4.55）x1.163X(1.151.2)冷冻水流量：在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，冷冻水流量：在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。如果考虑了同时使用率，建议用如下公式进行计算。公式中如果考虑了同时使用率，建议用如下公式进行计算。公式中的的Q为建筑没有考

19、虑同时使用率情况下的总冷负荷。为建筑没有考虑同时使用率情况下的总冷负荷。L(m3/h)=Q(kW)（4.55）x1.163第一步：水泵流量的确定第一步：水泵流量的确定水泵的选择水泵的选择第二步：水系统水管管径的计算第二步：水系统水管管径的计算在空调系统中所有水管管径一般按照下述公式进行计算：在空调系统中所有水管管径一般按照下述公式进行计算：L(m3/h)0.785x3600 xV(m/s)D(m)=公式中：公式中：L-所求管段的水流量（第一步已计算出）所求管段的水流量（第一步已计算出） V-所求管段允许的水流速所求管段允许的水流速 流速的确定：一般，当管径在DN100到DN250之间时，流速推

20、荐值为1.5m/s左右,当管径小于DN100时,推荐流速应小于1.0m/s,管径大于DN250时，流速可再加大。进行计算是应该注意管径和推荐流速的对应。水泵的选择水泵的选择 注意：一般，选择水泵时，水泵的进出口管径应比水泵所在管段的管径小一个型号。例如：水泵所在管段的管径为DN125,那么所选水泵的进出口管径应为DN100。 目前管径的尺寸规格有： DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN70、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN600水泵的选择水泵的选择n第三步：水泵扬程

21、的确定第三步：水泵扬程的确定 冷冻水泵扬程的组成冷冻水泵扬程的组成 1.制冷机组蒸发器水阻力：一般为57mH2O；（具体值可参看产品样本） 2.末端设备（空气处理机组、风机盘管等）表冷器或蒸发器水阻力：一般为57mH2O； （据体值可参看产品样本） 3.回水过滤器阻力，一般为35mH2O； 4.分水器、集水器水阻力：一般一个为3mH2O； 5.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失：一般为710mH2O； 综上所述，冷冻水泵扬程为2635mH2O，一般为3236mH2O。n注意：扬程的计算要根据制冷系统的具体情况而定，不可照搬经验值！注意：扬程的计算要根据制冷系统的具体情况而定，不可照搬经验值！

22、水泵的选择水泵的选择冷却水泵扬程的组成冷却水泵扬程的组成 1.制冷机组冷凝器水阻力：一般为57mH2O；（具体值可参看产品样本） 2.冷却塔喷头喷水压力：一般为23mH2O 3.冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差：一般为23mH2O 4.回水过滤器阻力，一般为35mH2O； 5.制冷系统水管路沿程阻力和局部阻力损失： 一般为58mH2O； 综上所述，冷冻水泵扬程为1726mH2O，一般为2125mH2O。补水水泵扬程的计算： 1.补水水泵扬程为系统最高点距补水泵接管处的垂直距离和补水管路的沿程阻力损失和局部阻力损失。 2.沿程阻力损失和局部阻力损失一般为35mH2O。水泵参数表（部分）水泵

23、参数表（部分）型号流量扬程（m）电机功率(kW)转速（r/min）必需气蚀余量（m）重量（kg）（m3/h）（L/S）SLS150-31514038.933.83014503.544020055.63226072.228SLS150-315A13136.429.52214803.536018951.92824367.524.5SLS150-315B12133.62518.514803.535017348.12422562.321 举例：如果计算出系统水流量为160m3/h, 则水系统管径计算为DN200，所以水泵管径选DN150，扬程选为32mH2O，校核水泵 参数表中流量和扬程部分，选取：S

24、LS150-315型号的水泵。水泵并联运行情况水泵并联运行情况水泵台数流量流量的增加值与单台泵运行比较流量的减少1100/2190905%32516116%42843329%53001640% 由上表可见：水泵并联运行时，流量有所衰减；当并联台数超过3台时，衰减尤为厉害。故强烈建议：1.选用多台水泵时，要考虑流量的衰减，留有余量。2.空调系统中水泵并联不宜超过3台，即进行制冷主机选择时也不宜超过三台。 一般，冷冻水泵和冷却水水泵的台数应和制冷主机一一对应，并考虑一台备用。补水泵一般按照一用一备的原则选取。冷却塔的选择冷却塔的选择n冷却塔的主要形式圆形逆流冷却塔圆形逆流冷却塔方形横流冷却塔方形横

25、流冷却塔当然冷却塔的分类形式还有很多种，在这里就不一一列举了。冷却塔的选择冷却塔的选择n冷却塔的结构冷却塔的选择冷却塔的选择n冷却塔的设计选型1、冷却塔台数与制冷主机的数量一一对应，可以不考虑备用；2、冷却塔的水流量 = 冷却水系统水量1.2； 举例：假设空调系统冷却水量为160m3/h，那么冷却塔的冷却水量=160 1.2=192 m3/h，根据就近原则，选择冷却塔参数表中冷却水量为200m3/h 的冷却塔。电子水处理仪、水过滤器的选择电子水处理仪、水过滤器的选择n主要产品形式“Y”“Y”形过滤器形过滤器电子水处理仪电子水处理仪电子水处理仪、水过滤器的选择电子水处理仪、水过滤器的选择n设计选

26、型 空调水系统中使用到的电子水处理仪和水过滤器一般都按照设备所在管段的管径进行选择。 冷却水系统属开式系统，必须使用电子水处理仪； 冷冻水系统属闭式系统，要求不是那么严格，可以在冷冻水系统管路中或膨胀水箱进水管路中安装电子水处理仪。全自动软化水装置的选择全自动软化水装置的选择 当工程所在地水质较硬或是系统较大的时候，系统的循环水和补水最好是软化水，该空调系统必须配置水软化装置，一般选用全自动软化水装置； 全自动软化水装置的选用一般按照系统补水量进行选择。补水装置可以根据实际情况来选（装置小，系统补水时间长；装置大，系统补水时间短）。工程图工程图片片膨胀水箱的选择膨胀水箱的选择n 膨胀水箱一般按

27、照冷冻水系统管路总水容量的23%选择n 一般，一万平方米左右建筑空调水系统膨胀水箱的容积为24立方。末端设备的选择末端设备的选择n风机盘管的选择n风机盘管有两个主要参数：制冷（热）量和送风量，故有风机盘管的选择有如下两种方法： （1）根据房间循环风量选：房间面积、层高（吊顶后）和房间换气次数三者的乘积即为房间的循环风量。利用循环风量对应风机盘管高速风量，即可确定风机盘管型号。 （2）根据房间所需的冷负荷选择：根据单位面积负荷和房间面积，可得到房间所需的冷负荷值。利用房间冷负荷对应风机盘管的高速风量时的制冷量即可确定风机盘管型号。n确定型号以后，还需确定风机盘管的安装方式（明装或安装），送回风方

28、式（底送底回，侧送底回等）以及水管连接位置（左或右）等条件。n对于一般的住宅和办公建筑，房间面积在20m2以下，可选用FP-3.5,25m2左右的选用FP-5.0，30m2左右的选用FP-6.3,35m2左右的选用FP-7.1。房间面积较大时应考虑使用多个风机盘管，房间单位面积负荷较大，对噪音要求不高时可考虑使用风量和制冷量较大的风机盘管。末端设备的选择末端设备的选择n空气处理机的选择n空气处理机组主要用于处理室内空气和供新风，一般有空调工况和新风工况两种工作状态。n空气处理机组的选择一般由三个主要参数决定：风量、表冷器排管数和机外余压。n先根据系统需要的风量确定空气处理机组的型号，然后根据需

29、要提供的冷量来决定其排管数，如此便可确定。根据系统需要的余压要求确定余压。n空气处理机组一般有吊顶式和落地式两种。落地式包括立式和卧式两种。另外机组的送回风方式也有多不同。徐根据建筑情况和建筑业主要求进行最终的确定。n注意：空调工况的制冷（热）量比新风工况时要小。n组合式空调空调机组的选择（同上）中央空调系统工程概算中央空调系统工程概算n设备费（除膨胀水箱、软化水箱、阀门管道和管件以外，全部为设备费，设备费的准确度应比合同最终签订价高8%10%左右）。n设备运杂费（运输、包装费等）一般取设备费的1%2%（根据设备的产地和使用地的距离来确定）。 n设备安装费：一般取设备的5%8%，（除散件设备，

30、如：冷却塔的安装费：取冷却塔设备费的10%15%）。n设备运行调试费：一般取设备费的0.5%1%。n管道制作、安装、保温等费用，一般为设备费的20%40%。（根据系统的复杂程度来确定）。n电气费、土建费用（应另行计算）。n工程设计费，取以上所有费用合计的2.5%3%。n工程的其他费用（包括各种税费、工程临时设施费、冬雨季施工费、利润等），一般取以上所有费用合计的5%8%。n上述所有费用之和即工程总造价。中央空调系统工程概算中央空调系统工程概算 一般情况下 使用水冷冷水机组，末端为风机盘管没有新风的情况下，建筑空调造价为200元/m2左右，末端为风机盘管加新风的为250元/m2左右。 使用风冷冷水机组，末端为风机盘管没有新风的情况下，建筑空调造价为230元/m2左右，末端为风机盘管加新风的为280元/m2左右。风冷冷热水机组空调系统风冷冷热水机组空调系统n主要设备有：n（1）风冷冷水机组n（2）冷冻水泵n（3）补水泵n（4）电子水处理仪或全自动软化水处理装置n（5）水过滤器n（6）膨胀水箱n（7）末端装置（空气处理机组、风机盘管等）所有设备的选型方法和原则与水冷冷水机组空调系统一样！