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1、中央空调主要设备的特性及选择,科创中国培训部,中央空调冷源设备,空调冷源设备,集中空调系统，一般所担负的空调面积大、房间多，因此，空调冷源设备容量通常很大。空调工程能耗是建筑能耗中的重要部分，而冷源设备又是空调工程的主要能耗设备，因此，冷源设备的选择关系到工程的投资、运行费用及能源消耗。冷源的选择是空调工程设计中的重要方案问题，具有十分重要的地位。,空调冷源设备的特性,商场,酒店,写字楼,政府办公楼,空调设备能耗分析,空调冷源设备的特性空调冷源的原理及分类,空调冷源的分类,根据制冷方法分类,根据冷凝器的冷却方式分类,根据机型结构特点分类,蒸发器,冷凝器,膨胀阀,压缩机,电机,冷却塔,制冷循环,
2、空调冷源设备的特性空调冷源的原理及分类,空调冷源设备的特性空调冷源的原理及分类,制冷原理,蒸气压缩式制冷原理图,吸收式制冷原理图,空调冷源设备的特性空调冷源的原理及分类,制冷原理,蒸气压缩式制冷原理图,吸收式制冷原理图,制冷系统构成： 压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器,空调冷水机组： 四大部件组装成的整体设备。是按空调工况设计制造，是一种定型产品。结构紧凑，整机出厂，产品质量可靠，性能好，安装简单，机组配备完善的自动控制装置，运行管理方便。,蒸气压缩式制冷,空调冷源设备的特性空调冷源的原理及分类,制冷原理,蒸气压缩式制冷原理图,吸收式制冷原理图,制冷原理： 压缩机1从蒸发器4吸入低压低温的制冷剂
3、蒸气，经压缩机绝热压缩成为高压过热蒸气，再压入冷凝器2中定压冷却，并向冷却介质放出热量，然后冷却为过冷液态制冷剂，液态制冷剂经膨胀阀3绝热节流成为低压液态制冷剂，在蒸发器4内蒸发吸收空调循环水中的热量，从而冷却空调循环水达到制冷的目的，然后又重新被吸入压缩机，如此循环工作。,蒸气压缩式制冷,空调冷源设备的特性空调冷源的原理及分类,制冷原理,蒸气压缩式制冷原理图,吸收式制冷原理图,吸收式制冷原理,吸收式制冷机的原理是利用二元溶液在不同压力和温度下能吸收和释放制冷剂的原理进行制冷循环的，因此吸收式制冷具有制冷剂和吸收剂两种工质。,空调冷源设备的特性空调冷源的原理及分类,制冷原理,蒸气压缩式制冷原理
4、图,吸收式制冷原理图,吸收式制冷原理,发生器内装有一定量的溴化锂浓溶液，吸收器内装有一定量的溴化锂稀溶液，吸收器内的溴化锂稀溶液经溶液泵、热交换器进入发生器，在外热源（蒸汽或热水）加热下，溴化锂稀溶液中的水分蒸发而变成溴化锂浓溶液，所蒸发的水蒸气进入冷凝器，在冷凝器中被冷却水冷却放热后，经节流减压进入蒸发器，在高负压的蒸发器中汽化吸热冷却空调循环水，汽化后的水蒸汽进入吸收器，在吸收器内被来自发生器的溴化锂浓溶液吸收，使溴化锂浓溶液变成了溴化锂稀溶液，再经溶液泵、热交换器送至发生器浓缩成溴化锂浓溶液。在水蒸汽吸收过程中，产生的汽化潜热由冷却水带走。溴化锂浓溶液为高温液体，在进入吸收器之前经过热交
5、换器冷却，加热进发生器前的稀溶液从而回收了部分热量，提高能源的利用率。,空调冷源设备的特性空调冷源的原理及分类,制冷原理,蒸气压缩式制冷原理图,吸收式制冷原理图,吸收式制冷原理,本制冷循环为单效溴化锂制冷流程。单效溴化锂制冷循环，热源的温度不能太高，因而能耗比较大，为了克服这一缺点，将制冷装置做成双效型，双效溴化锂与单效溴化锂的最大区别在于增加了一个高压发生器。双效溴化锂制冷装置可以应用高温热源，如高压蒸汽、直接燃油或燃气，可以减少能耗，提高能源利用效率。,蒸气压缩式制冷的制冷剂,CFC淘汰时间表:,淘汰CFC,1995年12月31日,2010年1月1日,我国完全停止新的CFCS制冷剂的生产消
6、费！,允许利用回收再生的CFCS制冷剂灌注在CFCS制冷机与制冷空调系统,HCFC-123 HFC-134a,CFC-11 CFC-12,原有制冷剂:,替代制冷剂:,CFC 替代,C,F,C,氯,氟,碳,1. 仍含有氯，潜在威胁臭氧层 2. HCFC-22 - O.D.P. = 0.05 HCFC-123 - O.D.P. = 0.02,H,氢,H.C.F.C,H,C,氢,氟,碳,1. 不含氯元素，不会耗损臭氧层 2. O.D.P. = 0 3. HFC-134a,F,H.F.C,HFC,不在淘汰范围,全世界HCFC产品应用规定现状,5%,2030,全世界HCFC产品应用规定现状,全世界HCF
7、C产品应用规定现状,2016年1月1日 消费量冻结在2015年的水平上； 2040年1月 终止HCFC新的消费,发展中国家HCFC淘汰,HCFC 替代,HCFC-123 被代替为：? HCFC-22被代替为：HFC-407C/ HFC-410A 非共沸/近共沸工质,政府项目要求必须采用HFC的国家,日本 香港 新加坡 澳大利亚 委内瑞拉,混合物,R-407C (HFC-32/HFC-125/HFC-134a) 非常接近 HCFC-22 温度滑移问题 - 不适用于满液式系统 用作R-22代替物 可用在压缩机技术,混合物,R-410a (HFC-32/HFC-125) 较高运行压力 (2.4MPa
8、) 有少量温度滑移-但适用于满液式系统 重新设计设备代替目前使用的 R-22设备,制冷机房的设计,空调冷源设备的选择,空调冷源可供选择的设备很多，而影响冷源设备选择的因素也很多。因此，选择空调冷源设备时应全面分析、比较不同设备的特点，尤其是要根据工程的具体情况，找出其主要优、缺点，经过技术经济比较后确定。,空调冷源设备的选择-空调冷水机组的能耗,水泵的功率主要取决于蒸发器和冷凝器所要求的水量和水流阻力。对空调冷冻水泵而言，空调供、回水温度差一般取5，当冷水机组制冷量一定时，冷冻水泵的水量是一定的，不同的是不同类型的冷水机组其蒸发器的阻力不同，阻力越大，冷冻水泵消耗的功率越大。对冷却水泵而言，溴
9、化锂吸收式冷水机组的散热量比较大，需要的冷却水流量也比较大，因此许多产品通过提高冷却水的进、出口温差以减少冷却水流量，但此时也增大了冷却塔的填料量和动力消耗。 空调冷负荷变化时，对于固定转速的水泵调节性能比较差，即在部分负荷运行时，水泵的能耗指标比较差，从水泵的能耗看，实际上也反映了冷水机组性能和质量上的差别。,空调冷冻水泵和冷却水泵的能耗,空调冷源设备的选择,空调冷水机组部分负荷下的特性,空调冷负荷变化时，也要求冷水机组进行负荷调节。冷水机组部分负荷运行时的能耗和制冷效率代表了冷水机组的重要性能，也是工程设计中的重要依据，因为在实际使用中冷水机组长期处于部分负荷状况下运行，因此，冷水机组部分
10、负荷运行时的能耗指标对冷水机组运行中的节能有着十分重要的作用，在选择冷水机组时，需要进行动态的能耗分析。,空调冷源设备的选择,空调冷源设备的选择,冷水机组的运行管理和使用寿命,空调冷水机组是价格昂贵的重要设备，要求运行管理方便，故障率小，使用寿命长。,环境保护要求,选择冷水机组所说的环境问题是指对大气同温层臭氧层的破坏和全球气候变暖，这是两个国际性的环境问题。目前，制冷剂正处于一个替换的过程中，替代制冷剂R- 134a和R-123以及R-22不论是热力性能及对环境的要求，按照国际协议，在一个相当长的时期内是以使用的，只是要根据工程具体情况进行考虑。,空调冷源设备的选择,噪声和振动,冷水机组的噪
11、声和振动往往成为有些工程机型选择的重要因素。比如，设在居民宿舍区时，对环境的噪声要求非常严格，应该着重考虑噪声对周围环境的影响；当机组设在大楼屋面如采用风冷热泵机组时，还应该考虑机组振动的影响等。,空调冷水机组的选择，既要考虑到设备的先进、优质，又要考虑到价格合理能为业主所接受。,空调冷源设备的选择,冷水机组自动化程度,冷水机组应配置有完善的控制装置，以便于操作和维修保养。一般机组均设有微机控制系统，能显示和设定机组运行中的各种参数，例如冷水进、出口温度，冷却水进、出口温度，供油压力，蒸发温度和冷凝温度等。机组控制系统还应有自动调节和安全保护功能如冷负荷的自动调节，电机超电流、电压过高和过低，
12、冷凝器高压，蒸发器低温，冷凝器水流等保护措施。,设备价格,冷水机组的数量,一般不考虑备用 不选择单台机组 单台机器考虑选用多机头的冷水机组 冷水机组的数量不宜多于4台 特大型工程可适当增加制冷机的台数 一般应选用同一种型号的设备,制冷机房位置的选择,单独设置制冷机房 高层建筑的地下室 高层建筑的设备层或避难层 高层建筑的屋顶,制冷机房的设计,冷水机组与墙壁、冷水机组之间的主要通道，净距离不宜小于1.5m，非主要通道不应小于1.2m 冷水机组的前面或后面距墙壁的距离应根据设备资料的要求，留出设备维修空间。例如清洗传热管或抽管（可利用门窗孔洞）。 设备上部空间，除考虑管道安装空间外还应考虑通风条件
13、的要求。一般离心式冷水机组机房高度不宜低于4.5m，梁底净高不宜小于3.8m;溴化锂冷水机组机房高度不宜小于5.0m，并应有良好的通风排热。 水泵与建筑物墙壁之间、水泵与水泵之间，除管道之外的净距离不应小于0.6m，主要操作面净距离不应小于1.2m 分、集水器宜靠墙布置，中心标高约0.60.7m,分、集水器上的阀门中心标高为1.01.2m,按热源介质分：蒸汽锅炉和热水锅炉 按能源燃料种类分：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、电锅炉和热泵设备 按设备承压分：常压热水锅炉、真空锅炉、承压锅炉 按热源的来源分：自备热源、城市供热、工厂余热和废热等,暖通空调热源设备,暖通空调热源设备的分类,暖通空调热源设
14、备原理及性能,冬季空调供热介质一般为5060的热水，可供选择的热源设备很多，设计时应根据工程的具体情况，经过全面分析比较，并要求符合国家安全、环保以及能源政策的要求。,空调热源设备的选择蒸汽锅炉热源,用蒸汽锅炉作热源时，需要进行二次换热，将蒸汽通过热交换器加热空调循环水。,蒸汽锅炉分为压力锅炉和低压生活锅炉。承压低于0.07MPa的蒸汽锅炉在暖通空调供热中属于低压锅炉，一般不受压力容器类相关规范规程的监督。承压高于0.07MPa的蒸汽锅炉属压力容器，应当遵守蒸汽锅炉监察规程的规定，空调热源所选择的蒸汽锅炉一般是压力容器。,空调热源设备的选择蒸汽锅炉热源,供热用蒸汽锅炉供给的饱和蒸汽，其压力一般
15、为0.20.8MPa，经过汽-水换热器换热后成为凝结水，经疏水器排出。为了防止高压凝结排出时产生的二次蒸汽，一般应通过水-水换热器，将凝结水过冷，然后排至凝结水箱，再由水泵扬送回到锅炉房。空调回水先经过水-水换热器预热后，进入汽-水换热器被加热后成为空调供水供各用户使用。,空调热源设备的选择常压热水锅炉,常压热水锅炉是指锅炉在运行时所承受的压力相当于大气压，即锅炉本体不承受压力，而空调供水是通过二次换热进行加热，空调循环水可以按设计要求承受不同压力，与锅炉本体无关。常压热水锅炉通常可分为内置式换热器外置式换热器两类。,空调热源设备的选择常压热水锅炉,内置式换热常压热水锅炉原理：燃料与空气混合经
16、燃烧机喷嘴进入炉膛燃烧，产生高温烟气，高温烟气经换热管与水换热后经排烟口排出，锅炉本体内装满水，水的损失从锅炉补水箱供给，补水箱设有水位控制器（电信号液位控制器或浮球阀）保持一定水位，水箱与大气相通，因而锅炉本体承压为常压。,空调热源设备的选择常压热水锅炉,外置式换热常压热水锅炉原理：外置换热器常压热水锅炉与内置换热器常压热水锅炉不同之处在于将锅炉本体内的内置换热器设在锅炉本体外面，一次水通过水泵循环，经外置换热器换热。,空调热源设备的选择真空热水锅炉,真空热水锅炉在我国是近几年来才得到推广应用，一般为燃油或燃气锅炉。 真空热水锅炉的燃烧系统和传热系统与常压热水锅炉基本相同，锅炉内只装部分水，
17、上部留出一定的蒸汽空间，并在此空间内设置有内置式换热器用以加热空调循环水。,空调热源设备的选择真空热水锅炉,真空热水锅炉的锅炉本体内保持真空，在燃烧机燃烧供热时，热媒水在真空中蒸发变成蒸汽，炉膛内真空度随着蒸汽压力的升高而下降，当热媒水蒸汽温度达到94左右时，真空度保持在200Pa，此时利用锅炉内的内置换热器加热空调循环水，所以锅炉内的真空度最高时为1013Pa，最低时为20OPa，随着温度的变化而变化，锅炉本体也处于负压下工作，运行安全可靠。 真空热水锅炉炉内水容积小，热水供应启动速度快，炉内充水可用软水或纯水，不结垢、无腐蚀，在蒸汽介质下，换热管的传热效率比较高，但需要设置一套真空装置。锅
18、炉内的水容积比较小，相应的其热容量也比较小。,锅炉本体可以承受压力，锅炉生产出的热媒不必经过二次换热直接供用户。锅炉所承受的压力可以随用户要求而定。承压热水锅炉属于压力容器，受锅炉监察规程监督。 承压热水锅炉可以提供较高温度的热水，多用于采暖地区的高温热水采暖、城市供热等。,空调热源设备的选择承压热水锅炉,空气处理设备,卧式暗装风机盘管,卧式明装风机盘管,立式暗装风机盘管,立式明装风机盘管,风机盘管,卧式暗装风机盘管,空气处理设备,风机盘管,卧式明装风机盘管,立式暗装风机盘管,立式明装风机盘管,风机盘管的主要特性及选型,风机盘管有两个主要的性能指标：即风量和热交换量。风量由风机选型确定，热交换
19、量则是由盘管的热交换面积、冷（热）媒的温度和流量以及经过盘管的空气温度和流速所决定。,风机盘管的主要特性及选型,风量、热交换量、空气处理焓差及热交换面积存 在以下换算关系： Q=0.28G( hn - ho )=0.28Gh Q=KFt 式中 Q热交换量，W； G风量，kg/h； K热交换器的传热系数，W/(m2)； t空调冷冻水与空气之间的对数平均温差，； F热交换器的传热面积，m2 ； hn风机盘管进风口空气的焓值，kJ/kg； ho风机盘管出风口空气的焓值，kJ/kg； h空气处理前、后的焓差，kJ/kg。,h反映出风机盘管的热交换盘管与风机的匹配关系，也反映出风机盘管对空气冷却和加热能
20、力。空气处理焓差主要是根据空调房间的要求，取决于房间的热湿负荷状况及室内温度和相对湿度。但是，风机盘管作为通用设备，不同厂家生产的产品，空气处理焓差一般都比较大，可以满足较大范围内用户的要求。,风机盘管的主要特性及选型,当风机盘管进风干球温度和湿球温度一定时，它的空气处理焓差可以达到h，但往往在工程设计中实际上只需要达到h。即可，这表明风机盘管的处理能力大于实际需要的要求，风机盘管所配备的热交换器的面积大于实际要求的换热面积。在设计选型中，一般根据室内空气的温度和相对湿度确定室内空气的状态点，根据热、湿负荷比确定空气处理过程线，从而确定室内空气的处理焓差ho。在ho确定后，风机盘管的实际热交换
21、量就是风机盘管风量与h。的乘积，即实际热交换量与风量成正比，为了保证风机盘管的热交换量就必须保证风机盘管的风量。这也表明风机盘管的选择应以风量为主要依据，如果仅按风机盘管厂家样本标明的冷量选型，则在设计空气处理焓差的工况下达不到设计要求。,柜式空调器的特性,柜式空调器的构造和原理基本与风机盘管相同。柜式空调器处理空气的能力和机外余压都比风机盘管要大，可以接风管进行区域性空调。柜式空调器按结构形式可分为卧式和立式两类，按处理工况可分为空调机组和新风机组，空调机组的设计进风工况为室内回风工况，新风机组的设计进风工况为室外新风工况。,柜式空调器的特性,卧式柜式空调器一般悬吊在楼板下的顶棚内，不占用地
22、面有效面积，送风口一般为侧出风，也可做成上出风。为了减少设备占用的空间，应尽量减少设备高度，尤其是在建筑层高受限制的场合。,立式柜式空调器外形一般安装在地面上，需要占用一定的地面面积，但维修比较方便，送风口可以做成顶出风也可做成侧出风。,柜式空调器的特性,柜式空调器的技术参数一般根据两种使用工况标出，即新风工况和回风工况。用于室内回风工况时，夏季供冷的进风干球温度一般为27，湿球温度一般为21；冬季供热的进风干球温度一般为20。用于新风工况时，夏季供冷的进风干球温度一般为34，湿球温度一般为28；冬季供热的进风干球温度一般为-4。空调冷水进水温度7，出水水温12；空调热水进水温度60，出水水温
23、55。根据空气处理烩差要求的不同，热交换盘管可以做成4排、6排和8排，一般地说用于室内回风工况时采用4排的热交换盘管，用于新风工况时采用6排或8排的热交换盘管。,组合式空调机组,组合式空调机组是由各种不同的功能段组合而成的空气处理设备。组合式空调机组的基本功能段有：混合段，表冷段，加热段，喷淋段，过滤段，加湿段，新风、排风段，送风段，二次回风段，中间检修段，送、回风机段，消声段等。根据空调设计对空气处理过程的需要，可选用其中某些功能段任意组合。,组合式空调机组的组合方法,夏季空气冷却去湿，冬季加热、加湿，送风机定风量运行，空气处理过程见下图：,夏季：室外空气Wx与室内空气N混合至Hx点，经表冷
24、段冷却去湿处理到Sx点，送入房间沿热湿比。过程至N点。,冬季：室外空气WD与室内空气N混合至HD点，经表冷段加热至D点，然后用蒸汽加湿处理至SD点，送入房间沿热湿比过程至N点。,组合式空调机组的组合方法,根据空气处理过程可以看出，夏季没有相对湿度要求，夏季和冬季热交换器只有单一的冷却和加热功能，可以合用一套热交换器。如果对空气洁净度要求不高，可以只采用粗效过滤器。各功能段组合示意如下图：,组合式空调机组的组合方法,夏季空气冷却去湿，冬季加热、加湿，设回风机进行二次回风，空气处理过程见下图：,夏季：室外空气Wx与部分室内空气N混合至Hx点，经表冷段冷却去湿处理到O点，再与室内的另一部分空气混合至
25、Sx点，送入房间沿热湿比过程至N点。,组合式空调机组的各功能段组合方法见下图：,组合式空调机组的选型,(1)组合式空调机组的断面积 组合式空调机组的断面积按下式计算： f=L /3600 V 式中 f组合式空调机组的断面积，m2； L空调送风量, m3/h； V断面空气流速，m/s，一般V=2.03.O m/s (2)热交换器的传热面积核算 热交换器的传热面积按下式核算： F=kQ(Kt) 式中 F热交换器的传热面积，m2； Q空气冷却或加热量，W； t对数平均温差，； k安全系数。 一般组合式空调机组的产品资料都配有热交换器的各种规格和选型计算方法，在工程设计中应根据设计工况和产品样本资料进行选型计算。,组合式空调机组的选型,(3)加湿量的计算 空气加湿量按下式计算： g=G（ds-dJ）/1000 式中 g空气加湿量,kg/h； ds送风空气的含湿量，g/kg； dJ进加湿段前的空气含湿量，g/kg； G空气流量，kg/h。,(4）风机的选择 风机的风量和风压应根据空调设计计算确定的风量和风管系统的阻力来确定，并考虑一定的安全系数。,(5)过滤段的选择 过滤段可以按前面计算的组合式空调机组的断面积确定其断面，但过滤器的形式和滤料材质有不同的种类，应根据工程具体情况、维护和管理要求等因素来选择。,