全面介绍中央空调基础知识(工作原理、制冷知识、方案设计、图片等等).pdf

1 目录第一部分中央空调基础知识一、有关空调的基础知识 1、空调的基本概念 2、空调的分类 3、有关空调的常用术语 4、常用空调计量单位及换算5、几种常见空调主机形式6、中央空调机组分类二、中央空调工作原理 1、空调的制冷工作原理 2、空调的制热工作原理 3、空调系统的组成部分第二部分中央空调方案设计基础知识介绍一、各类建筑物空调负荷估算值二、空调方案比较确定三、制冷主机选型四、末端设备选型1、风机盘管选型2、空调机组选型五、空调水系统设计1、空调水系统的设计原则2、各种空调水系统的优缺点比较3、冷却水系统设计4、冷冻水系统设计5、冷凝水系统设计六、空调风系统设计1、空调风系统设计原则2、空调气流组织分布2 3、空调风管管径及风口尺寸计算第三部分中央空调工程造价第四部分中央空调施工简介第五部分净化空调简介第六部分采暖工程简介第七部分部分经典案例介绍第一部分中央空调基础知识一、有关中央空调的基础知识1、空调的基本概念1.1 什么是空调？答：对空气进行适当的处理，使室内空气的温度、相对湿度、压力、洁净度和气流速度等参数能保持在一定范围内。这种制造室内气候环境的技术措施，称为空气调节，简称空调。1.2 空气调节的任务？答：在一定的范围内保持室内的温度和相对湿度，是空调最基本的任务。空调环境要求的最佳温度和最佳相对湿度，分别称为温度基数和相对湿度基数。空调环境允许的温度和相对湿度的波动值，称为空调精度。舒适性空调对空调精度无严格的规定，工艺性空调、净化性空调对空调精度则有明确规定。1.3 什么是制冷剂，其工作原理是什么？答：在被冷却对象和环境介质之间传递热量，并最终把热量从被冷却对象传给环境介质的制冷机中进行制冷循环的工作物质。其工作原理是制冷剂在蒸发器内吸收被冷却物质的热量而蒸发，在冷凝器中将所吸收的热量传给周围的空气或者水，而被冷却为液体，往复循环，借助于状态的变化来达到制冷的3 作用。1.4 什么是载冷剂，其工作原理是什么？答：将制冷装置的制冷量传递给被冷却介质的媒介物质。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。1.5 什么是显热？答：对固态、液态或气态的物质加热，只要它的形态不变，则热量加进去后，物质的温度就升高，加进热量的多少在温度上能显示出来，即不改变物质的形态而引起其温度变化的热量称为显热。如对液态的水加热，只要它还保持液态，它的温度就升高；因此，显热只影响温度的变化面不引起物质的形态的变化。例如机房中、其计算机或程控交换机的发热量很大，它属于显热。显热变化可以用温度测量仪器进行测量。1.6 什么是潜热？答：对液态的水加热，水的温度升高，当达到沸点时，虽然热量不断的加入，但水的温度不升高，一直停留在沸点，加进的热量仅使水变成水蒸气，即由液态变为气态。这种不改变物质的温度而引起物态变化(又称相变)的热量称为潜热。如计算机房中、工作人员人体发热以及换气带进来的空气含湿量，这些热量称为潜热。(全热等于显热与潜热之和。)如果使液体变为气体，那么该潜热为汽化潜热。如果使气体变为液体，则该潜热称为凝结潜热。潜热变化不能用温度测量仪器进行测量。1.7 什么是动压、静压、全压？答：在选择空调或风机时，常常会遇到静压、动压、全压这三个概念。根据流体力学知识，流体作用在单位面积上所垂直力称为压力。当空气沿风管内壁流动时，其压力可分为静压、动压和全压，单位是 mmHg 或 kg m2或 Pa，我国的法定单位是 Pa。静压(Pi)：由于空气分子不规则运动而撞击于管壁上产生的压力称为静压。计算时，以绝对真空为计算零点的静压称为绝对静压。以大气压力为零点的静压称为相对静压。空调中的空气静压均指相对静压。静压高于大气压时为正值，低于大气压时为负值。动压(Pb)：指空气流动时产生的压力，只要风管内空气流动就具有一定的动压，其值永远是正的。4 全压(Pq)：全压是静压和动压的代数和：PqPi 十 Pb 全压代表 l m3 气体所具有的总能量。若以大气压为计算的起点，它可以是正值，亦可以是负值。2、空调的分类2.1 按照使用目的，空调可分为哪几类？舒适空调-要求温度适宜，环境舒适，对温湿度的调节精度无严格要求、用于住房、办公室、影剧院、商场、体育馆、汽车、船舶、飞机等。工艺空调-对温度有一定的调节精度要求，另外空气的洁净度也要有较高的要求。用于电子器件生产车间、精密仪器生产车间、计算机房、生物实验室等。2.2 按照空气处理方式，可分为哪几类？集中式（中央）空调-空气处理设备集中在中央空调室里，处理过的空气通过风管送至各房间的空调系统。适用于面积大、房间集中、各房间热湿负荷比较接近的场所选用，如宾馆、办公楼、船舶、工厂等。系统维修管理方便，设备的消声隔振比较容易解决。半集中式空调-既有中央空调又有处理空气的末端装置的空调系统。这种系统比较复杂，可以达到较高的调节精度。适用于对空气精度有较高要求的车间和实验室等。局部式空调-每个房间都有各自的设备处理空气的空调。空调器可直接装在房间里或装在邻近房间里，就地处理空气。适用于面积小、房间分散、热湿负荷相差大的场合，如办公室、机房、家庭等。其设备可以是单台独立式空调相组，如窗式，分体式空调器等。也可以是由管道集中给冷热水的风机盘管式空调器组成的系统，各房间按需要调节本室的温度。2.3 按照制冷量可分为哪几类？大型空调机组-如卧式组装淋水式，表冷式空调机组，应用于大车间、电影院等。中型空调机组-如冷水机组和柜式空调机等，应用于小车间、机房、会场、餐厅等。小型空调机组-如窗式、分体式空调器，用于办公室、家庭、招待所等。2.4 按新风量的多少来分，空调可以分为哪几类？直流式系统-空调器处理的空气为全新风，送到各房间进热湿交换后全部排放到室外，没有回风管。这种系统卫生条件好，能耗大，经济性差，用于有有害气体产生的车间。实验室等。闭式系统-空调系统处理的空气全部再循环，不补充新风的系统。系统能耗小，卫生条件差，需要对空气中氧气再生和备有二氧化碳吸式装置。如用于地下建筑及潜艇的空调等。混合式系统-空调器处理的空气由回风和新风混合而成。它兼有直流式和闭式的优点，应用比较普遍，如宾馆、剧场等场所的空调系统。5 按送风速度分：高速系统-主风道风速 2030m/s。低速系统-主风道风速 12m/s 以下。3、有关空调的常用术语3.1 名义制冷量：答：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，就叫名义制冷量。3.2 名义制热量：答：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。3.3 能效比（EER-COOLING）：答：单位电动机输入功率的制冷量大小。是反映空调器制冷运转时的制冷量与制冷功率之比,单位W/W。国家标准规定，2500W 空调的能效比标准值 2.65；2500W 至多4500W 空调的能效比标准值为 2.70。3.4 性能参数（COP-HEATING）：答：制冷压缩机的性能参数 COP 值，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。4、常用空调计量单位及换算 一千瓦（KW）=860大卡（Kcal/h）一大卡（Kcal/h）=1.163 瓦（w）1 冷吨（USRT）=3024大卡（Kcal/h）1 冷吨（USRT）=3517瓦（W）5、几种常见空调主机形式？1）、水冷冷水机组：水冷冷水机组属于中央空调系统中的制冷机组部分，其载冷剂为水，称为冷水机组，而冷凝器的冷却为利用常温水的换热降温来实现。故称为水冷机组，与水冷机组相对的称为风冷机组，风冷机组的冷凝器由与室外空气的强制通风换热达到制冷目的。2）、VRV系统：是 variable Refrigerant Volume系统的简称，即制冷剂流量可变式系统。其形式为一组室外机，由功能机和恒速机，变频机组成。通过并联室外机系统，将制冷管道集中进入一个管道系统，可以方便得根据室内机的容量的匹配，对室内机的合适的容量从122.5KW以1.5KW的级差进行选择，即最多一组室外机可连接30 台室内机。室内机有天花板嵌入式、挂壁式、落地式等。型式不同的室内单机可连接到一个制冷回路上，并可进行单独控制。室内6 单机最小容量为 0.6KW，最大为 3.75KW，室内机的容量可在室外机容量的50%至 130%内调节。3）、模块机在 VRV 系统的基础上发展热来，在1985 年，由澳大利亚捷风集团发明并申请专利。它将传统的氟利昂管路改变为水路系统，将室内外机合并为制冷机组，室内机改为风机盘管。利用载冷剂水的换热来实现制冷过程。模块机由于能够根据冷负荷要求自动调节启动机组数量，实现灵活组合而此得名。4）、活塞式冷水机组：活塞式冷水机组就是把实现制冷循环所需的活塞式制冷压缩机、辅助设备急附件紧凑地组装在一起的专供空调用冷目的使用的整体式制冷装置。活塞式冷水机组单机制冷从60 至900KW，适用于中、小工程。5）、螺杆式冷水机组：螺杆式冷水机组是提供冷冻水的大中型制冷设备。常用于国防科研、能源开发、交通运输、宾馆、饭店、轻工、纺织等部门的空气调节，以及水利电力工程用的冷冻水。螺杆式冷水机组是由螺杆制冷压缩机组、冷凝器、蒸发器以及自控元件和仪表等组成的一个完整制冷系统。它具有结构紧凑、体积小、重量轻、占地面积小、操作维护方便、运转平稳等优点，因而获得了广泛的应用，其单机制冷量从150 至 2200KW，适用于中、大型工程。6）、离心式冷水机组：是由离心式制冷压缩机和配套的蒸发器、冷凝器和节流控制装置以及电气表组成整台的冷水机组，单机制冷量从 700 至 4200KW。其适用于大、特大型工程。7）、溴化锂吸收式冷水机组：以热能为动力，以水为制冷剂，以溴化锂溶液为吸收剂，制取0以上的冷媒水，可用作空调或生产工艺过程的冷源，溴化锂吸收式以热能为动力，常见的有直燃型、蒸汽型、热水型三类，其冷量范围为230 至 5800KW，适用于中型、大型、特大型工程。6、中央空调机组分类中央空调机组是中央空调系统的核心部分。合理选择机组，对于一个中央空调项目来说至关重要。就冷（热）水机组的制冷方式和结构分类，可划分为以下几种类型：中央空调冷（热）水机组离心式冷水机组螺杆式冷水机组蒸气压缩机制冷机溴化锂吸收式制冷机模块式冷水机组活塞式冷水机7 二、中央空调工作原理1、压缩式空调制冷工作原理？答：空调在作制冷运行时，低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入后加压变成高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体在室外换热器中放热（通过冷凝器冷凝）变成中温高压的液体（热量通过室外循环空气带走），中温高压的液体再经过节流部件节流降压后变为低温低压的液体，低温低压的液体制冷剂在室内换热器中吸热蒸发后变为低温低压的气体（室内空气经过换热器表面被冷却降温，达到使室内温度下降的目的），低温低压的制冷剂气体再被压缩机吸入，如此循环。开启式冷水机组水冷开式冷水机组风冷半封闭冷热水机组风冷冷水机组风冷冷热水机组R134a冷水机组半封闭式冷水机组全封闭式冷水机组风冷半封闭冷水机组R123冷水机组R22冷水机组水冷冷水机组水冷半封闭冷水机组风冷半封闭式冷水机组风冷半封闭式冷水机组水冷半封闭冷水机组风冷全封闭冷热水机组风冷全封闭冷水机组组8 2、空调制热运行原理？答：空调在作制热运行时，低温低压的制冷剂气体被压缩机吸入后加压变成高温高压的制冷剂气体，高温高压的制冷剂气体在室内换热器中放热变成中温高压的液体（室内空气经过换热器表面被加热，达到使室内温度升高的目的），中温高压的液体再经过节流部件节流降压后变为低温低压的液体，低温低压的液体在换热器中吸热蒸发后变为低温低压的气体（室外空气经过换热器表面被冷却降温），低温低压的气体再被压缩机吸入，如此循环。3、空调系统组成部分空调系统有四大件，它们是压缩机、冷凝器、蒸发器和节流部件。3.1 压缩机知识简介蒸发器室内室外冷凝器冷凝器室内室外蒸发器9 压缩机是整个空调系统的核心，也是系统动力的源泉。整个空调的动力，全部由压缩机来提供，压缩机就相当于把一个实物由低势位搬到高势位地方去，在空调中它的目的就是把低温的气体通过压缩机压缩成高温的气体，最后气体在换热器中和其他的介质进行换热。所以说压缩机的好坏会直接影响到整个空调的效果。根据蒸气的原理，压缩机可分为 容积型和速度型 两种基本类型。容积型压缩机通过对运动机构作功，以减少压缩室容积，提高蒸气压力来完成压缩功能。速度型压缩机则由旋转部件连续将角动量转换给蒸气，再将该动量转为压力。根据压缩方式，容积型压缩机可分为活塞式和回转式两大类。回转式又可分为滚动活塞式、滑片式、单螺杆式、双螺杆式、涡旋式。速度型压缩机有离心式。从压缩机结构上来看，又可将压缩机分为开启式、半封闭式和全封闭式。开启式压缩机的主轴伸出机体外，通过传动装置（传动带或联轴节）与原动机相连接。在伸出部分必须有轴封装置，使主轴和机体间密封来防止制冷剂泄露。封闭式压缩机的结构是将电动机和压缩机连成整体，装在同一机体内，因而可以取消轴封装置，避免了泄漏制冷剂的可能。这样，电动机便处于四周是制冷剂的环境中，称为内装式电动机。封闭式压缩机又可分为半封闭和全封闭两种型式。半封闭式的机体用螺栓连接，因此和开启式一样可以拆开维修。全封闭式的机体则装在一个焊接起来的外壳中，无法拆开维修。3.2 换热器知识简介根据在空调上的作用不同，换热器可分为 冷凝器和蒸发器。现在就冷凝器和蒸发器的分类和区别述说一下。（1）、冷凝器：冷凝器的作用是将压缩机排出的高温高压的制冷剂过热蒸汽冷却成液体或气液混合物。制冷剂在冷凝器种放出的热量由冷却介质（水或空气）带走。冷凝器按其冷却介质和冷却的方式，可以分为 水冷式、空气冷却式、水和空气混合冷却式三种类型。水冷式冷凝器冷凝器中制冷剂的热量被冷却水带走。冷却水可以一次流过，也可以循环使用。当循环使用时，需设置冷却塔或冷却水池。水冷式冷凝器分为壳管式、套管式、板式、螺旋板式 等几种类型。空气冷却式冷凝器冷凝器中制冷剂放出的热量被空气带走，制冷剂在管内冷凝。这种冷凝器中有自然对流空气冷却式冷凝器和强制对流空气冷却式冷凝器。通常，空气冷却式冷凝器也叫风冷冷凝器。水和空气联合冷却式冷凝器冷凝器中制冷剂放出的热量同时由冷却水和空气带走，冷却水在管外喷淋蒸发时，吸收气化潜热，使管内制冷剂冷却和冷凝，因此耗水量少。这类冷凝器中有淋水式冷凝器和蒸发式冷凝器两种类型。10（2）、蒸发器：蒸发器的作用是利用液态低温制冷剂在低压下易蒸发，转变为蒸气并吸收被冷却介质的热量，达到制冷目的。蒸发器的种类：蒸发器按冷却介质的不同，分为冷却液体载冷剂、冷却空气或其他气体的两大类型。在冷却液体载冷剂的蒸发器中，有水箱式（沉浸式）蒸发器（包括立管式、螺旋管式、蛇型式）、板式蒸发器、螺旋板式蒸发器、壳管式蒸发器（包括卧式蒸发器、干式蒸发器）等。在冷却空气蒸发器中，有空调用翅片蒸发器、冷冻冷藏用空气空气冷却器（冷风机）及排管蒸发器等。小型别墅式及模块化风冷热泵冷热水机组的水侧换热器的型式有：套管式，板式及立式盘管式。整体式机组一般使用干式壳管式换热器。套管式换热器的特点为结构简单，价格低，传热性能好，问题是阻力损失大，水垢不易清除，加工时特别注意不应使内管破裂或损伤，否则，水进入制冷系统，导致系统故障和压缩机损坏。立式盘管式换热器结构简单，价格便宜，但要特别注意制冷时的回油问题。板式换热器传热效率高，一般为壳管式的 3 倍，所以体积小，结构紧凑，使用中要注意的问题是，板间间隙小，容易结垢，对水质要求高，若水阻塞，会造成蒸发器温度下降，板间结冰，冻裂，由于板壁薄，也容易产生机械损伤，在水质差的地方，板实换热器的问题较多，其价格也比较高。中大型整体式机组使用的干式壳管式换热器，管内走制冷剂，管外走水，夏季运行时水冻结的危险性小，结构紧凑，腐蚀缓慢，但冬季作为冷凝器使用时，制冷剂在管内冷凝，其传热系数比制冷剂在管外冷凝小。热泵型冷水机组中的制冷剂一水换热器以采用波纹状的内螺纹管比较合适。各种水侧换热器各有其特点，3.3 节流结构知识简介节流部件：节流部件是制冷系统不可缺少的四大部件之一。它的作用是使冷凝器出来的高压液体节流降压，使液态制冷剂在低压（低温）下汽化吸热。所以，它是维持冷凝器中为高压、蒸发器为低压的重要部件。节流部件按形式，可分为 毛细管和节流阀，前者用在较小的制冷设备中，如电冰箱中装在冷凝器和蒸发器之间的毛细管即是节流机构的一种。后者用在较大的制冷设备中。在大、中型装置中应用的节流机构为节流阀，常用的节流阀有三种，即手动膨胀阀、浮球调节阀和热力膨胀阀，后两种为自动调节的节流阀。膨胀阀按膨胀的类型可分为电磁膨胀阀和热力膨胀阀等。小型风冷型热泵冷水机组用一个热力膨胀阀，由4 个单向阀控制制冷，制热走向，也有用毛细管做制热时辅助节流用，中大型机组由于制冷，制热不同工况制冷剂循环量变化大，需两个或多个热力膨胀阀以适应工况要求，在液态管路阻力大的场合，如分液头阻力大，要注意适当极大相应膨胀阀的容量，以免出现供液不足的情况。使用双向膨胀阀的机组，可使11 管路简化，降低流动阻力。但系统中设置储液器时，管路走向比较困难。如制热时，高压液体出储液器进入膨胀阀，而制冷时，节流后的气液混合物进入储液器，在进蒸发器时难以保证以液体为主。要解决这个问题又要在管路上增加单向阀等元件，故对于不使用储液器的系统使用双向膨胀阀较为有利。3.4 气液分离器知识简介在蒸发器中，由于液体在蒸发器中蒸发，由液体变为气体的过程，由于考虑负荷的变化，可能会有一部分的制冷剂未全部蒸发，而会直接进入到压缩机。由于液体的不可压缩性，所以在未进入压缩机之前，首先要通过气液分离器，以确保进入压缩机全部为汽体，保证压缩机能正常的运转。气液分离器安装与压缩机的进口端，主要是防止返回压缩机的低压低温蒸汽携带过多的液滴，防止液体制冷剂进入压缩机气缸，分离器同时具有过滤、回油、贮液等功能。气液分离器使用时应注意：尽可能靠近压缩机；在换向系统中，气液分离器应该安装在换向阀和压缩机之间；正确的安装进口（从蒸发器来）出口（去压缩机吸气口）；必须向上安装；合适大小的气液分离器的接口不一定和压缩机的吸气口一致。3.5 储液器知识简介制冷系统中的高压储液器（也称储液筒）是装在冷凝器和膨胀阀之间的，它的功能可归纳为以几个方面：储存冷凝器的凝液避免凝液在冷凝器中积存过多而使传热面积变小，影响冷凝器的传热效果。适应蒸发器的负荷变动对供应量的需求在蒸发负荷增大时，供应量也增大，由储液器的存液补给；负荷变小时，需要液量也变小，多余的液体储存在储液罐里。作为系统中高低压侧之间的液封因为出液管是插在液面下，故可防止高压侧的蒸汽和不凝性的气体进入低压侧。同时，储液器也起到过滤和消音的作用。储液器的形式有多种，有单向和双向之分；有一出口和两出口之分；有立式和卧式之分3.6 油气分离器知识简介油气分离器安装在压缩机和冷凝器之间。它的工作原理为：压缩机的排气是氟里昂和润滑油的混合气体，通过油分离器的较大的腔体减速，雾状的油就会聚集在冲击的表面上，当聚集成较大的油滴后，流向油分离器的底部，并通过回油装置返回压缩机。12 3.7 干燥过滤器知识简介过滤器的作用是：为了防止制冷剂里含有水份或由于不可减少的元素等原因使系统里进入水份，当从冷凝器出来的高温液体进入膨胀阀后，液体的温度会大幅度的下降，一般都在零度以下，这时如果系统里含有水分的话，由于膨胀阀通过的截面很小，就会易出现冰堵的现象，影响系统的正常的运行。目前市场上有三种类型的干燥过滤器松散添充型干燥过滤器珠状干燥剂填充在带有滤网的外壳内块状干燥过滤器由树脂固化在一起形成的块状干燥剂压紧型珠状干燥过滤器由分子筛材料及氧化铝构成的珠状混合物被压在由钢制弹簧压紧的两个玻璃纤维之间。3.8 四通换向阀知识简介四通换向阀适用于中央空调、单元式空调器等热泵型空调系统，它被用来切换制冷工质的流通路径，以达到制冷和制热的目的。3.9 水泵知识简介水泵，是用于加速水流动的工具，以达到加强水在换热器中换热的效果。3.10 压力控制器压力控制器用作压力控制和压力保护之用，机组有低压和高压控制器，用来控制系统的压力的工作范围，当系统压力到调定值时，开关自动切断（或接通）电路。3.11 压差控制器压差控制器用作压力差的控制，当压力差到达调定值时，开关自动切断（或接通）电路3.12 温度控制器温度控制器用作机组的控制或保护，当温度到达调定值时，开关自动切断（或接通）电路。在我们的产品上，温度的控制常用到，用水箱温度来控制机组的开停机情况。还有些象防冻都需要用到温度控制器。3.13 视液镜视液镜用于指示：1、制冷装置中液体管路的制冷剂的状况；2、制冷剂中的含水量；3、回油管路中来自油分离器的润滑油的流动状况。有的视液镜带有一指示器，它通过改变其颜色来指出制冷剂中的含水量。（绿色表示干燥，黄色表示潮湿）3.14 膨胀水箱的作用：1、因温度变化而引起水的体积变化，膨胀水箱用来贮存这部分膨胀水；2、对系统起稳压定压的作用；13 3、能给系统补偿部分水。3.15 冷却塔知识简介冷却塔的作用是将挟带热量的冷却水在塔内与空气进行换热，使热量传输给空气并散入大气。冷却塔中水和空气的换热方式之一是，流过水表面的空气与水直接接触，通过接触传热和蒸发散热，把水中的热量传输给空气。用这种方式冷却的称为湿式冷却塔。湿式冷却塔的换热效率高，水被冷却的极限温度为空气的湿球温度。但是，水因蒸发而造成损耗；蒸发又使循环的冷却水含盐度增加，为了稳定水质，必须排掉一部分含盐度较高的水；风吹也会造成水的飘散损失。必须有足够的新水持续补充。因此，湿式冷却塔需要有供给水的水源。缺水地区，在补充水有困难的情况下，只能采用干式冷却塔。干式冷却塔中空气与水的换热是通过由金属管组成的散热器表面传热，将管内水的热量传输给散热器外流动的空气。干式冷却塔的换热效率比湿式冷却塔低，冷却的极限温度为空气的干球温度。这些装置的一次性投资大，且风机耗能很高。冷却塔冷却水的过程属热质传递过程。被冷却的水用喷嘴、布水器或配水盘分配至冷却塔内部填料处，大大增加水与空气的接触面积。空气由风机、强制气流、自然风或喷射的诱导效应而循环。第二部分中央空调方案设计基础知识介绍一、各类建筑物空调负荷计算1、什么是空调负荷？为了保持房间一定的温度，需要向房间供应的冷量称为冷负荷。为了补偿房间失去的热量而需向房间供应的热量称为热负荷。为了维持室内相对湿度所需由房间除去或增加的湿量称为湿负荷。2、影响负荷大小的因素有哪些？气候条件使用面积窗的数量、朝向外墙的朝向维护结构隔热效果房间用途房间内的人数用电器散热14 3、不同建筑负荷概算表一般情况下，办公楼、写字间、客房负荷可以按照约90100大卡每平方米，会议室、影剧院、演播大厅约160200大卡每平方米，酒店、洗浴、餐厅160260大卡每平方米计算。建筑物负荷取值表建筑类型冷负荷 W/m2（KCal/h.m2）住宅、公寓、标准客房114138（98118）西餐厅200286（170246）中餐厅257438（220376）火锅城、烧烤465698（400600）小商店175267（150230）大商场、百货大楼250400（215344）理发、美容150225（129193）会议室210300（180258）办公室128170（110146）中庭、接待112150（97129）图书馆90125（77108）展厅、陈列室130200（112172）剧场180350（154310）计算机房、网吧230410（200350）有洁净要求的厂房、手术室等300500（258430）注：l、上述指标为总建筑面积的冷负荷指标：建筑面积的总建筑面积小于5000 平米时，取上限；大于 l0000 平米，取下限值。2、按上述指标确定的冷负荷，即是制冷机的容量，不必再加系数。3、由于地区差异较大，上述指标以北京地区为准。南方地区可按上限采取。二、空调方案优缺点比较A 单冷系统类型构成优点缺点适用性15 冷水系统风冷式冷水机组室外侧 :用热泵机组/单冷制冷机组(一台)室内侧 :各室设风机盘管机组室内分布系统为水管1)空气分布设计易满足舒适要求 (一般为上送上回 );2)冷量调节灵活 ;3)室内局部吊顶对建筑影响小;4)能源费用能分户计量。1)水系统进入室内，安装与运行不慎有水患 2)一般无新风供给 ;蒸发温度相对偏低 ;需设板式热交换器、水泵、膨胀水箱别墅型，多层或高层公寓均有采用。风管系统(lennox)风道式全空气系统制冷机与室外侧盘管为一整机，设在室外或阳台，室内侧为制冷剂盘管与风机，空气通过风道分送各室 (室内侧机组可做成柜式或吊顶式，需有安装空间 )1)空气分布完全可按需布置 (如上送下回);2)可提供新风，过渡季节可由新风供冷，空气过滤器、消声器便于设置;3)能源费用能分户计量 ;4)初投资较小。1)因室内布置风道，对层高有要求;2)分室调节要设专门的风阀 ;3)立柜式室内机组要占室内空间。因层高问题用于别墅型住宅较多制冷剂系统变频或一般多联机系统室外侧为压缩机及室外风冷盘管室内侧为风机 +直接蒸发盘管，即室内分布系统为制冷剂盘管1)自动化程度高。有利于负荷调节，节能性显著 ;2)室内机可明露在室内，控制方便;3)可设置专门的新风处理机组并考虑热回收。1)受制冷剂盘管布置约束，室内空气分布不能完全满足要求;2)价格较贵;3)制冷剂管路安装要求高，否则有制冷剂泄漏之患。别墅型、多层或高层公寓均可采用。B 冷热组合（热泵系统 /燃气锅炉制冷）类型构成优点缺点适用性热泵系统可以采用变频技术/或者是模块化单台或者若干1）制冷效率高，属于目前最为节能的制冷方式 2）可以采用变1）当室外温度低于 3 度的时候热泵系统的效率就低与电加热方式，因此这时候需要启普适性16 制冷机组/或者对于比较大的别墅可以做两套独立系统台热泵机组频技术，进一步提高能效比（例如在日气温波动比较大的地区）3）针对有环境配合的地区可以采用水源或者地源热泵技术。4）运行费用低动辅助电加热器或者是燃油/气炉 2）除投资成本高，系统较为复杂 3)实现制冷制热切换的部件设计制造维护难度大。4）在有房间需要供冷，有房间需要供热时候灵活性较差。较广燃气锅炉制冷模块化锅炉可以实现100与50负荷的切换运行模块化锅炉压缩/涡旋式制冷机1)可以很方便的实现不同房间的根据各自需求选择供冷供热。2）系统效率随环境温度的波动很小 3）初投资低，系统相对简单。1）与热泵系统相比，能效比低；节能性不好，不能够实现功率随负荷的连续变化2）由于存在两套系统公用一部分管道的情况，所以要增加四通阀，该部分在设计施工时候都需要注意。普适性较广C、风管系统 /水系统/暖气风管系统类型构成优点缺点适用性冷、热水系统风冷式或冷(热)水机组室外侧 :用热泵机组 (一台)或者制冷机锅炉室内侧:各室设风机盘管机组室内分布系统为水管1)空气分布设计易满足舒适要求 (一般为上送上回);2)冷(热)量调节灵活 ;3)室内局部吊顶对建筑影响小 ;4)能源费用能分户计量。1)水系统进入室内，安装与运行不慎有水患 2)一般无新风供给;蒸发温度相对偏低;需设板式热交换器、水泵、膨胀水箱别墅型，多层或高层公寓均有采用。风管系统风道式热泵型全空气系统制冷机 (热泵)与室外侧盘管为一整机，设在室外或阳台，室内侧为制冷剂盘管与风机，空1)空气分布完全可按需布置 (如上送下回);2)可提供新风，过渡季节可由新风供冷，空气1)因室内布置风道，对层高有要求;2)分室调节要设专门的风阀;3)立柜式室因层高问题用于别墅型住宅较多17 气通过风道分送各室(室内侧机组可做成柜式或吊顶式，需有安装空间)过滤器、消声器便于设置 ;3)能源费用能分户计量 ;4)初投资较小。内机组要占室内空间。暖气风管系统冷热独立系统Jaga 散热器制冷/新风用风管1）很方便得满足不同房间同一时刻的冷热需求 2）对于有集体供暖的用户，很方便得接入集体供暖管网 3）可以利用制冷系统给房间加新风。4）采用jaga 的散热器性能好，还可以灵活实现个性化设计。1）成本高2）管道多1）有集体供暖管网的用户 2）已经有采暖系统的用户，可以独立添加制冷系统 3）对舒适感要求高，对成本不是很在乎的用户三、制冷主机选型1、如何选择制冷主机？根据建筑的空调面积和房间功能进行空调冷负荷计算统计建筑空调总负荷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。制冷机冷负荷为建筑空调总负荷与同时使用率的乘积。根据计算的制冷机冷负荷既可选择制冷主机。制冷主机台数可以根据建筑业主和建筑所备机房情况进行确定。主机形式可以根据业主实际情况或根据工程情况对多种方案进行比较确定，选择最适合该工程的主机形式。四、末端设备选型1、风机盘管如何选型？答：风机盘管有两个主要参数：制冷（热）量和送风量，因此选择的方法有两种：一、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18 环风量。利用循环风量对应风机盘管高、中速风量，即可确定风机盘管型号。二、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制冷量即可确定风机盘管型号。2、风机盘管的安装形式？确定型号以后，还需根据建筑结构及甲方实际需求，确定风机盘管的安装方式（明装或暗装），送回风方式（底送底回，侧送底回等）以及水管连接位置（左或右）等条件。3、空调设备左右形式如何划分？风机盘管面对送风口风机盘管进出水在右侧为右式，反之为左式。吊顶式空调器面对回风口机组进出水在右侧为右式，反之为左式。柜式空调器面对回风口机组进出水在右侧为右式，反之为左式。组合式空调器面对组合空调器回风口进出水在右侧为右式，反之为左式。4、风机盘管型号估算：答：对于一般的住宅和办公建筑，房间面积在10m2以下，可选用 FP-35，15m2左右的选用 FP-51，20m2左右的选用 FP-68，25m2左右的选用 FP-85，30m2左右的选用 FP-102，40m2左右的选用 FP-136，50m2左右的选用 FP-170，60m2左右的选用 FP-204。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时，对噪音要求不高时可以考虑使用风量和制冷量较大的风机盘管。5、空调机组的选型：空气处理机组主要用于处理室内空气和供新风，一般有回风工况和新风工况 两种工作状态。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。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。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。注意：空调工况的制冷（热）量比新风工况时要小。五、空调水系统设计1、空调水系统的设计原则力求水力平衡；防止大流量小温差；水输送系数要符合规范要求；19 变流量系统宜采用变频调节；要处理好水系统的膨胀与排气；要解决好水处理与水过滤；要注意管网的保冷与保暖效果。2、空调水系统形式：空调水系统按照管道的布置形式和工作原理，一般分为一下主要几种类型：按供、回水管道数量，分为：双管制、三管制和四管制按供、回水在管道内的流动关系，分为：同程式和异程式按供、回水干管的布置形式，分为：水平式和垂直式按原理分为：开式和闭式20 按调节方式分为：定流量和变流量3、各种空调水系统的优缺点比较类型特征优点缺点闭式管路系统不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱与设备的腐蚀机会少;不需克服静水压力，水泵压力、功率均低。系统简单与蓄热水池连接比较复杂开式管路系统与大气相通与蓄热水池连接比较简单易腐蚀，输送能耗大同程式供回水干管中的水流方向相同；经过每一管路的长度相等水量分配，调度方便，便于水力平衡需设回程管，管道长度增加，初投资稍高异程式供回水干管中的水流方向相反；经过每一管路的长度不相等不需设回程管，管道长度较短，管路简单，初投资稍低水量分配，调度较难，水力平衡较麻烦两管制供热、供冷合用同一管路系统管路系统简单，初投资省无法同时满足供热、供冷的要求三管制分别设置供冷、供热管路与换热器，但冷热回水的管路共用能同时满足供冷、供热的要求，管路系统较四管制简单有冷热混合损失，投资高于两管制，管路系统布置较简单四管制供冷、供热的供、回水管均分开设置，具有冷、热两套能灵活实现同时供冷或供热，没有冷、热混合损失管路系统复杂，初投资高，占用建筑空间较多21 独立的系统3、冷却水系统设计3.1 冷却水循环系统冷凝器冷却水的出水温度一般可达37以上。通过冷却塔将高温水冷却到冷水机组冷凝器冷却所要求的进水温度，经过冷却水泵送至冷水机组循环使用。由于冷却水系统为敞开式系统，冷却水容易被外界脏物污染。另外，冷却水以蒸发冷却为主，水分蒸发量很大，水中盐类物质不断浓缩而恶化水质。因此，冷却水系统中，要求设置水过滤和水质处理装置。3.2 冷却塔的选取方法：根据制冷机样本直接查取所需冷却水水量值，乘以一定的安全裕量（1.11.2）计算冷却塔水量值，然后根据冷却塔水量值从产品样本选择型号和规格。根据冷却水量和供、回水温度及温差即可选定冷却塔，但是，冷却塔的工作原理主要是依靠水分蒸发吸收热量来实现水冷却的目的。可见，冷却水的冷却效果主要取决于空气湿球温度，因此冷却塔产品的技术资料都是在既定的空气湿球温度下的数据，需要对产品的技术数据进行修正。简要经验值计算公式：设备总冷量（KW）8 60（大卡）3000=冷却塔水流量，但在此基础上加上25T100T=冷却塔实际规格流量或冷却塔水流量1.21.3=冷却塔实际规格流量3.3 冷却塔选择注意事项：(1)周围环境对噪声的要求，如果要求噪声严格时，可选用超低噪声冷却塔，冷却塔夜间也需要运行时，也可选择变转速风机冷却塔，在夜间，风机低转速运行。22 (2)对美观要求较高时，宜选用方形塔，方形塔可组合使用，调节方便，有利节能运行，但投资较高，颜色应与主体建筑协调。(3)保证良好的通风条件，合理组织冷却塔的气流。(4)防止飘水对周围环境影响。(5)考虑有、无防火要求。3.4 冷却塔的布置注意事项：（a）冷却塔应设置在空气流畅，风机出口处无障碍物的地方。如建筑外观的需要，冷却塔需用百叶窗围挡时，则百叶窗静孔面积处的风速应小于2m/s，以保证有足够的开口面；（b）冷却塔应设置在噪声要求低和允许水滴飞溅的地方，当附近有住宅或其他建筑物，且有一定的噪声要求时，应考虑消声和隔振措施；（c）冷却塔设置在屋顶或楼板上，应校核结构承压强度；（d）冷却塔和制冷机一般为单台布置，便于管理；（e）冷却塔的补给水量一般为冷却塔循环水量的13%；（f）为了防止冷凝器和冷却水管路系统的腐蚀，冷却水和补给水的水质要达到一定的标准，必要时应设加药装置，对冷却水进行处理；（g）当多台冷却塔并联使用时，要特别注意避免因并联管路阻力不平衡造成水量分配不均或冷却塔底池的水发生溢流现象。为此，各进水管上都必须设置阀门，借以调节进水量；同时在各冷却塔的底池之间，用与进水干管相同管径的均压管（平衡管）连接。此外，为使各冷却塔的出水量均衡，出水干管宜采用比进水干管大两号的集管并用45o 弯管与冷却塔各出水管连接。3.5 冷却水泵的选取冷却水泵的选择要点与冷冻水泵相似，应以节能、低噪音、占地少、安全可靠、振动小、维修方便等因素，择优选择。冷却水泵扬程的组成制冷机组冷凝器水阻力：一般为57mH2O；（具体值可参看产品样本）冷却塔喷头喷水压力：一般为23mH2O 冷却塔（开式冷却塔）接水盘到喷嘴的高差：一般为23mH2O 回水过滤器阻力，一般为35mH2O；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。4、冷冻水系统设计23 4.1 选择原则及注意事