中央空调系统构成和设备配置

中央空调系统构成和设备配置物业本部技术部杜跃进2第一章空调系统基础知识第一节空调的基本概念空调的定义：空调是空气调节的简称，它是利用设备和技术对室内空气（或人工混合气体）的温度、湿度、清洁度及气流速度进行调节，以满足人们对环境的舒适要求或生产对环境的工艺要求。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调，一般称之为工艺性空调。3第二节空调的制冷量与制热量2.1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排除的热量。2.2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。4·制冷、制热空间热量外界制冷量空调器空间制熱量热量5第三节、空调常用单位换算空调常用单位换算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、kcal1j=0.2388cal1KWh=3600KJ=860.1kcal(2)功率单位：国制：w、kw；英制：kcal/h(大卡）1kcal/h=1.163w1kw=860kcal/h习惯上的常用单位：马力（匹）HP、冷吨RT1HP=735w1RT=3.516kw=3024kcal/h6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，所需要的冷量。美国是采用2000磅（907.2kg)作为一吨。因此1美国冷吨=12659kj/h；即：1RT=3.516kw2、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是根据能效比算出来的。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。7空调常用单位换算空调常用单位换算压力：1Pa=0.1mmH2O1个大气压atm≈10mH2O=0.1MPa1公斤力≈1个大气压≈0.1MPa流量：1L/S=3.6m3/h8第二章空调制冷系统的工作原理空调用制冷技术属于普通制冷范围，主要是采用液体气化制冷法。根据热量从低温物体向高温物体转移的不同方式，可分为：1、蒸气压缩式制冷2、吸收式制冷9第一节、蒸气压缩式制冷工作原理就是使制冷剂在压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器等设备中进行压缩、放热、节流和吸热四个主要的热力过程，以完成制冷循环。10空调制冷系统流程示意图。冷冻水冷却水冷媒蒸发器主机压缩机节流阀冷凝器房间空调器冷却塔11（一）制冷循环：高压气态制冷剂在冷凝器中向冷却水放热被凝结为液态后，经过节流装置减压降温进入蒸发器。在蒸发器中该液体被气化成低压冷剂蒸气，同时吸收被冷却介质的热量产生制冷效应。12（二）制冷剂常用制冷剂A、氨（NH3R717）冷藏、冷库等大型制冷设备常采用。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实验室的空调制冷装置。13（三）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，来冷却需要被冷却的物体。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。一般采用盐水，如：氯化钠或者氯化钙水溶液或者采用乙二醇、丙二醇等有机化合物的水溶液。14（四）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15目前常用的压缩机主要有活塞式压缩机、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60~600KW）和小型（小于60KW），但是由于其噪音大、效率低且容易发生故障，目前使用的已不多；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等小型系统大量使用；而螺杆机具有结构简单、可靠性高及操作维护方便，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单紧凑，运动件少，工作可靠，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节，使机组的负荷在30%~100%范围内工作。16（五）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，主要包括直接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。17二、吸收式制冷吸收式制冷和蒸气压缩式制冷一样，是利用液态制冷剂在低压低温下气化以达到制冷的目的。所不同的是蒸气压缩式制冷是靠消耗机械功（或电能）使热量从低温物体向高温物体转移；而吸收式制冷则靠消耗热能来完成这种非自发过程。18（一）目前常用的两种吸收式制冷机：1）氨吸收式制冷：氨为制冷剂，水为吸收剂，制冷温度在+1~-45℃；2）溴化锂吸收式制冷：水为制冷剂、溴化锂为吸收剂，制冷温度在0℃以上。溴化锂简单介绍：溴化锂是无色粒状结晶物，无毒。熔点：549℃；沸点：1265℃。溴化锂极具吸水性，20℃时溴化锂在水中的溶解度为111.2g/100g水。19（二）吸收循环：在吸收器中，用液态的吸收剂吸收蒸发器产生的低压气态制冷剂，形成制冷剂-吸收剂溶液，经溶液泵生压后进入发生器。在发生器中该溶液被加热、沸腾，其中沸点低的制冷剂气化形成高压气态制冷剂，与吸收剂分开。前者进入冷凝器液化，后者返回吸收器再次吸收低压气态制冷剂。20溴化锂吸收式制冷原理图21直燃式溴化锂机组22第四章空调系统主要设备及功能第一节、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水过滤器膨胀水箱末端空调设备23水冷风冷冷却塔空调末端冷却水冷冻水冷媒冷凝器蒸发器主机空调末端冷冻水冷媒冷凝器蒸发器室外空气主机24冷冻、冷却水循环系统25一、冷冻水系统1、冷冻水系统的功能是输配冷量，以满足末端装置或空调机组的负荷要求2、供暖泵单独设置，兼则变频双管闭式水系统是目前我国的民用建筑空调工程中应用最广泛的空调水系统。26（一）冷冻水系统问题1、系统设置不合理A、两台机系统完全独立案例：两个制冷机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔完全分离，不能相互备用27冷冻水系统问题1、系统设置不合理B、系统超压运行隐患28冷冻水系统问题2、系统集气排气阀位置排气阀状态充水、泄水注意事项29冷冻水系统平衡阀克服水力失调自动流量平衡阀，异程各支路自力式压差平衡阀，一般安装在分集水器之间，使阀两端不能太大平衡阀的有效性，对循环系统的掌握，控制注意问题30平衡阀图片31（二）冷冻水泵1、与主机、循环系统的匹配案例：设计院对冷冻泵参数设计失误,造成运行浪费水泵的流量应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍（单台取1.1，两台并联取1.2）32冷冻水泵扬程估算1、冷水机组阻力：取80kPa（8m水柱）2.管路阻力：取冷冻机房内的除污器、集水器、分水器及管路等的阻力为50kPa；取输配侧管路长度300m与比摩阻200Pa/m，则磨擦阻力为300*200=60000Pa=60kPa；如考虑输配侧的局部阻力为磨擦阻力的50%，则局部阻力为60kPa*0.5=30kPa；系统管路的总阻力为50kPa+60kPa+30kPa=140kPa（14m水柱）；3.空调末端装置阻力：组合式空调器的阻力一般比风机盘管阻力大，故取前者的阻力为45kPa（4.5水柱）；4.二通调节阀的阻力：取40kPa（0.4水柱）。5.于是，水系统的各部分阻力之和为：80kPa+140kPa+45kPa+40kPa=305kPa（30.5m水柱）6.水泵扬程：取10%的安全系数，则扬程H=30.5m*1.1=33.55m。根据以上估算结果，可以基本掌握类同规模建筑物的空调水系统的压力损失值范围，尤其应防止因未经过计算，过于保守，而将系统压力损失估计过大，水泵扬程选得过大，导致能量浪费。33冷冻水泵2、合理选泵，配置齐全（压力表、过滤器）34单级单吸离心泵35立式单级离心泵36（三）冷冻水系统的补水、定压空调冷、热水系统常为闭式系统。空调水系统定压的意义在于：1.防止水系统的水倒空，保证水系统无论在运行中，还是停止运行时，管路及设备内都要充满水，以防止系统倒空，吸入空气。2.防止水系统汽化。保证水系统中压力最小，水温最高处的压力要高于该处水汽化的饱和压力。最高点压力高于大气压5kPa定压满足系统最高点排出集气，首选膨胀水箱37膨胀水箱1、膨胀水箱主要的功能是空调水系统的定压，同时它还有补水和膨胀的功能。设备承受的工作压力简单、控制方便，投资低、水力稳定性好膨胀水量估算：冷水系统取0.1L/KW；热水系统取0.3L/KW水箱和补水管要有防冻措施。38定压方式1、开式膨胀水箱主要的功能是空调水系统的定压，同时它还有补水和膨胀的功能。设备承受的工作压力2、目前，空调水系统中常用的定压方式除了膨胀水箱外，还有补给水泵定压和气体定压罐定压。39冷冻水定压装置40压力罐图片41空调系统的水容量空调系统的水容量：全空气系统0.4—0.55L/m2;空气—水空气系统0.7—1.30L/m2（建筑面积）42（四）冷冻水补水泵补给水泵的流量可按系统的循环水量估算。通常取循环水量的1％作为正常补给水量。但选择补给水泵时，补给水泵的流量除应满足上述水系统的正常补给水量外，还应考虑发生事故时所增加的补给水量，因此，补给水泵的流量通常不小于正常补水量的4倍。43冷冻水补水泵补给水泵的控制：电接点压力表，控制范围，比最高点高程（5kPa—50MPa）选择水泵扬程：一般应比系统静水压力高30—50kPa，要考虑管道阻力。例如：24m建筑，补水泵扬程0.24mPa+0.05mPa压力表控制范围：0.245mPa—0.3mPa案例：定压过高，定压罐问题44二、冷却水系统空调冷却水用于电动冷水机组中水冷冷凝器、吸收式冷水机组中冷凝器和吸收器等设备中。通过冷却水系统将空调系统从被调房间吸取的热量和消耗的功释放到环境中去。开式水系统目前空调系统中应用最广泛的冷却水系统：机械通风冷却塔循环系统45（一）冷却水泵流量：应为冷水机组额定流量的1.1～1.2倍（单台取1.1，两台并联取1.2）扬程的估算：a管径长约300，比摩阻选200Pa/m则H1=300×200Pa=6mH2Ob局部阻力取0.5则H2=0.5×6=3mH2Oc制动控制阀H3=5mH2Od机组压降H4=50Kpa=5mH2Oe换热器压降H5=4mH2O总扬程h=1.2H=(6+3+5+5+4)=28.8mH2O塔高、喷嘴压力高度是否考虑？46冷却水系统维护合理选泵，配置齐全（压力表、过滤器）案例：过滤器的清理不及时47（二）冷却塔电动冷水机组的冷凝器进、出水温差一般为5℃双效溴化锂吸收式冷水机组冷却水进、出水温差一般为6~6.5℃空调冷却水系统中宜选用逆流式冷却塔横流塔48逆流塔图片（玻璃钢）49逆流塔剖面50横流塔图片51横流塔剖面图521、冷却塔间平衡管并联冷却塔集水槽之间设置平衡管。管径一般取与进水干管相同的管径；以防冷却塔集水槽内水位高低不同，避免出现有的冷却塔溢水；还有冷却塔在补水的现象。要注意各冷却塔之间管道阻力平衡问题，各塔流量均匀，各配水管流量调匀。532、冷却塔进出水要注意各冷却塔之间管道阻力平衡问题，各塔流量均匀，各配水管流量调匀。54（三）冷却水系统的补水冷却塔的补水除了正常的蒸发外，还应考虑排污量和由于空气夹带水滴的飘溢损失。通常电制冷时，冷却塔的补水量取为冷却水量的1%~2%；溴化锂吸收式冷水机组的补水量取为冷却水流量的2%~2.5%55（四）冷却水系统的补水1、自来水直接补水，压力能否满足，补水喷头需要压力0.05MPa。2、补水泵的流量（考虑事故补水；高区卫生间），扬程确定3、补水管管径，考虑事故补水4、补水流量计型号不宜过大，精度不够56三、空调末端设备卧式