中央空调系统简介

中央空调系统简介客户经理、服务工程师培训教程教学目标•通过本课程的学习，学员应掌握空调负荷计算方法，熟悉空调系统的构成、分类，了解空调系统主要设备的结构和工作原理；能画出简单的空调系统图并看懂复杂空调图纸；能熟练为客户提供空调主机方案比较、配套冷却塔、水泵、末端设备的选型服务和初投资省、运行成本低的空调系统方案设计；并能对空调系统一般故障进行分析判断和处理。教学重点•空调负荷的计算，主机方案的比较及主要配套设备的选型，节能空调系统的方案设计，冷温水系统、冷却水系统、卫生热水系统的构成。一、什么叫空调空调即空气调节，指为满足人们的生活或生产的需要而对特定空间内的空气温度、相对湿度、洁净度、噪音或空气流速等参数的适当调节和控制。远大的理解空调就是空气调和。“和”是中华文化的顶点，而空调顶点是“六度皆优”，按重要性排序如下。1、温度：与自然气候抗衡，将室内空气温度调节到符合人体需求（18℃～28℃）。2、鲜度：将新鲜空气有效引入室内，让人呼吸到足够的氧气。3、净度：将空气中的有害物质和细菌捕集并排除以满足卫生或工艺要求。4、静度：将室内末端设备的噪音调低到用户听不到。（10～35dB）5、湿度：将空气湿度调节到符合人体皮肤或工艺需求。（相对湿度50%～70%）6、速度：使吹到人身上的风慢到人体感觉不到。（0.3m/s～0.5m/s）要实现“六度皆优”，必须做到“四优”：设计优化，设备优质，施工优良，保养优秀。二、空调热工常识压力单位面积上所受的垂直作用力称为压力，又称压强。通常以作用于单位面积上力的大小来表示。压力单位为帕（Pa），即作用于每平方米（m2）上的力为1牛顿（N）时的压力为1帕。1Pa=1N/m2，1mmHg=133Pa。大气压力环绕地球的空气层在地球单位表面积上形成的压力。大气压力不仅与海拔高度有关，还随季节、气候的变化稍有差别。由于大气压力不同，空气的物理性质也会不同；反映空气物理性质的状态参数也要发生变化。所以，在空调设计和运行中，如果不考虑当地大气压的大小，就会造成一定的误差。标准大气压力纬度45°的海平面上大气的常年平均压力，其值为760mmHg。地球上绝大多数空调使用地区的大气压力均接近标准大气压，故分析空调系统（包括主机）时，一般假设外部环境压力为标准大气压表压力在制冷工程中用压力仪表检测出来的密闭容器内的压力。压力表读数为密闭容器内压力与外部大气压力的差值。当内部压力小于外部大气压时，压力表的读数为负值，此时称密闭容器内部处于负压状态或真空状态。当内部压力大于外部大气压力时，压力表的读数为正值，此时称密闭容器内部为正压。远大机组运行过程中，始终处于真空状态，属非压力容器范畴，不受国家劳动安全部门监察。绝对压力密闭容器内部的真实压力。它等于表压力与外部环境大气压力之和。真空密闭容器内部的绝对压力小于外部环境压力时的状态。真空度密闭容器内部处于真空状态时，其绝对压力小于外部环境压力的数值，即外部环境压力减去密闭容器内部之绝对压力所得的差值。温度度量物体冷热程度的物理量。温度是物体分子运动的结果，温度的高低用温标表示。常用的温标有摄氏温标和华氏温标。在标准大气压下，以水的结冰温度作为0℃，沸腾的温度作为100℃，中间分成100等分，每一等分为一摄氏度。摄氏温度的符号为℃。标准大气压下，以水的结冰温度为32℉，沸点定为212℉，中间分为180等分，每一等分称为华氏一度，表示为℉。相对湿度空气中实际的水蒸汽分压力和同温度下饱和水蒸汽分压力之比。相对湿度反映了湿空气中水蒸汽含量接近饱和的程度。此值越小，表示空气离饱和程度越远，空气越干燥，吸水能力越强。反之，此值越大，表示空气更接近饱和程度，空气越潮湿，吸收水蒸汽能力越弱。二元溶液两种互相不起化学作用的物质组成的均匀混合的溶液。这种均匀混合物其内部各种物理性质，如压力、温度、浓度、密度等在整个混合物中各处都完全一致。不能用纯机械的沉淀法或离心法将它们分离为原组成物质。例如：在标准大气压下，溴化锂溶液中水的沸点是100℃，而溴化锂的沸点为1265℃，两者相差甚大，因此，溶液沸腾时产生的蒸汽几乎不带溴化锂的成分。饱和溶液在一定温度下，固体溶质溶于溶剂中达到最大值时的溶液。溶解•指固体溶质溶于溶剂的过程。当把溶质浸泡在溶剂中时，由于溶质表面的分子在不断地运动，并受到溶剂分子的吸引，使一些分子脱离溶质表面进入溶剂中，从而形成了溶液。结晶•当降低饱和溶液的温度时，由于溶质溶解度的降低，单位溶剂中所能溶解的溶质量减少，就会出现溶质分子晶体从溶液中析出的现象。实际上，在溶液中溶解与结晶过程同时进行，一方面溶质不断地溶于溶剂中，另一方面溶液中的溶质微粒也不断地在尚未溶解的溶质表面上聚集形成晶体。热量与冷量•热量指物质的分子运动所具有的能量。冷量的物理含义和热量相同，只是物体温度高于周围介质温度的习惯上称为“热”，其所具有的能量称为“热量”，而物体温度低于周围介质温度的称为“冷”，其所具有的能量即为“冷量”。常用单位有卡（cal）或大卡（kcal）。比热•单位质量的物质温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量。25℃时水的比热为1kcal/kg.℃,浓度51%的解放溶液比热为0.5kcal/kg.℃。比热是计算显热的一个重要参数。显热•物质被加热或冷却时引起物质温度上升或下降所吸收或放出的热量。这里物质的物态并未发生变化。常用单位是卡（cal）或大卡（kcal）。潜热•物质发生物态变化而温度不变时吸收或放出的热量。制冷技术中的蒸发过程和冷凝过程，就是吸收和放出潜热的过程。热力学第一定律某一过程，系统从外界吸热Q，对外界做功A，系统内能从初始态E1变为E2，则由能量守恒：A＋Ｑ＝E1－E2=△Ｕ外界对物体做功，A为正；物体对外界做功，A为负。物体吸热，Ｑ为正；放热，Ｑ为负。物体内能增加，△Ｕ为正；减少，△Ｕ为负。热力学第一定律也称为能量转化与守恒定律。热力学第一定律的本质为能量守恒。热力学第二定律热量能自动从高温物体向低温物体转移，但热量不能自发地从低温物体向高温物体转移。热力学第二定律的实质是在一切与热相联系的自然现象中它们自发地实现的过程都是不可逆的。附：第一定律与第二定律比较•第一定律主要从数量上说明功和热量的等价性。•第二定律却从转换能量的质的方面来说明功与热量的本质区别，从而揭示自然界中普遍存在的一类不可逆过程。任何不可逆过程的出现，总伴随有“可用能量”被贬值为“不可用能量”的现象发生。•第一定律指出温度相同是达到热平衡的诸物体所具有的共同性质。•第二定律却从热量自发流动的方向判别出物体温度的高低。显热•物质被加热或冷却时引起物质温度上升或下降所吸收或放出的热量。这里物质的物态并未发生变化。常用单位是卡（cal）或大卡（kcal）。潜热•物质发生物态变化而温度不变时吸收或放出的热量。制冷技术中的蒸发过程和冷凝过程，就是吸收和放出潜热的过程。汽化•物质从液态转变成气态的过程。汽化有两种方式：蒸发和沸腾。汽化热•在一定的温度下，单位质量的液体完全变成同温度的气体所需要的热量。例如，水的汽化热100℃时为539kcal/kg。沸腾•一定压力下，液体被加热到某一温度时，其内部汽泡上升到液体表面且冲出液面而产生大量蒸汽，液体表面产生强烈的汽化现象。沸腾是蒸发现象的剧烈表现，是在一定压力下达到与此压力相对应的温度时才能发生。沸点•一定压力下，液体沸腾时的温度。液体沸点与压力密切相关。例如，1个大气压条件下，水的沸点为100℃，而6mmHg时，仅为4℃。冷凝•当蒸汽受压或受冷时放出热量，使蒸汽冷却、凝结成液体的过程。所以冷凝过程实际上是液化过程。例如水蒸汽遇到较冷的物质就会凝结成水珠。凝结热•一定的温度下，单位质量的蒸汽完全变成同温度的液体所放出的热量。实验证明，单位质量的蒸汽在液化时放出的热量，等于同一温度下单位质量的液体汽化时所吸收的热量。例如，100℃时1kg水汽化为水蒸汽或1kg水蒸汽凝结为水所吸收和放出的热量是相同的，均为539kcal。热值•在标准状态（0℃,1atm）下，单位质量或体积的燃料完全燃烧所发出的热量。高位热值•燃料中各成分燃烧热与排气口水份的汽化潜热之和。低位热值•高位热值中除去排气口水份的汽化潜热所剩下的部分。COP值•空调主机的制冷效率和制热效率。机组制冷量或制热量与机组输入能量的比值。吸收与发生•处于平衡状态的溶液，如果它的平衡条件（外界参数）发生变化，那么它的平衡将遭到破坏。例如：对处于平衡状态的溴化锂溶液加热，平衡状态遭到破坏，与这个较高温度相适应的气相与液相的浓度有所提高，因此在尚未达到这个浓度值时，溶液处于非平衡状态，此时溶液具有从溶液中驱出水蒸汽而达到提高浓度的能力，我们称溶液处于发生状态。相反，如果对处于平衡状态下的溶液冷却，它将具有吸收水蒸汽的能力，即溶液处于吸收状态。吸收和发生是可逆过程。在溴化锂吸收式制冷机中，我们就是利用吸收与发生的性能来达到制取冷量的目的。不凝性气体•在机组内部温度和压力条件下，既不凝结亦不能被溴化锂和冷剂水吸收的气体。不凝性气体存在于机组内部，将影响机组真空，减少机组出力。如果其中含有氧气还将导致机组锈蚀，严重缩短机组使用寿命。三、空调系统的工作原理•从热力学定律我们知道，热量不能自发从低温环境向高温环境传递，如果要实现这个传递过程，就必须付出代价—消耗能源。•在空调系统夏季制冷过程中，为了维持室内这个低温环境（相对室外而言）的温度，我们就必须把室外环境传到室内的热量以及室内物体产生的热量带到室外去。很显然，这个过程是不能自发进行的，而是通过空调主机消耗一定能量（热能、电能或机械能）来实现这个热量传递过程的。冬季制热过程也是同样的道理。空调水系统流程图空调系统热平衡图冷却塔的热负荷Q2=Q1+Q3-Q4Q112℃7℃空调房间26℃Q3直燃机Q4Q232℃冷却塔Q1--空调负荷Q2--通过冷却塔散发的热量Q3--燃烧机产生的热量Q4--排烟带走的热量37.5℃直燃机的制冷原理四、空调负荷计算1、单体建筑的设计用最大冷（热）负荷1）房间冷负荷基本构成a.通过维护结构传入室内的热量；b.透过外窗进入室内的太阳辐射热量；c.人体散热量；d、照明散热量；e.室内设备、器具或物料的散热量；f.渗透空气带入室内的热量；g.伴随各种散湿过程产生的潜热量。2、空调主机负荷1）单个建筑的空调主机负荷，应根据所服务的房间的同时使用情况，按各房间逐时冷负荷的综合最大值或各房间计算冷负荷的累加值确定，并应计入新风冷负荷。2）对于不同功能的建筑所组成的建筑群，在确定主机负荷时，不能简单地将各个单体建筑的最大负荷相加，而应乘以负荷同时使用系数。负荷同时使用系数的确定是一个十分困难的问题，一般只能按经验确定。3）负荷同时使用系数同时使用系数负荷供给对象高档住宅小区0.85～0.95小区内多栋住宅建筑CBD中央商务区0.8～0.9写字楼、商业中心、服务场所、宾馆综合大学城0.5～0.7教学楼、图书馆、实验室、体育馆、宿舍楼、商业设施高新技术产业园0.7～0.9厂房、写字楼大型机场0.75～0.9航站楼、办公楼、宾馆、商业中心大型综合体育中心0.6～0.75体育场馆、公寓、写字楼、宾馆大型综合医院0.7～0.9门诊大楼、综合大楼、住院大楼大型会展中心0.6～0.8大型展厅、写字楼、宾馆3、主机负荷估算1)空调冷负荷•住宅、宾馆客房50-90w/m2•医院病房、写字楼80-130w/m2•餐厅、商场、歌舞厅200-300w/m22)空调热负荷一般为冷负荷的40％-80％，在东北等寒冷地区为冷负荷的100％-120％，3)卫生热水负荷Q=Kh·m·qr·c·(tr－tl)/24×3600式中：Q——设计小时耗热量（W）；m——用水计算单位数（人或床位数）；qr——热水用水定额（L/人·d或L/床·d），查表；c——水的比热（J/kg·℃）;tr——热水温度（℃）tl——冷水温度（℃），查表，冬夏季应采用不同的冷水温度计算卫生热水耗热量；Kh——小时变化系数，查表。4)主机负荷计算注意事项•当我们计算出主机冷负荷后，还要看客户所要求的运行工况是否