空调房间内的热(冷)湿负荷全部由水负担的空调系统,称为冷/热水式空调系统。冷/热水式空调系统的输送介质通常为水或乙二醇溶液。它通过室外主机产生出空调冷/热水,由管路系统输送至室内的各末端装置,在末端装置处冷/热水与室内空气进行热量交换,产生出冷/热风,从而消除房间空调冷/热负荷。
容积型压缩机通过对运动机构作功,以减少压缩室容积,从而提高蒸气压力。容积式又分为回转式和往复式两类。回转式又包括转子式、螺杆式、涡旋式;往复式包括有活塞式和膜式两种。
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。速度式主要有离心式和轴流式两种基本型式。离心式压缩机在其中有一个或多个旋转叶轮(叶片通常在侧面)使气体加速。主气流是径向的。轴流式压缩机在其中气体由装有叶片的转子加速,主气流是轴向的。
分散式系统又称为局部式或独立式空调系统。它的特点是将空气处理设备分散放置在各个房间内。人们常见的窗式空调器、分体式空调器等都属于此类。
根据冷凝器的冷却方式可以将主机分为风冷式和水冷式,主要区别在于水冷式的有冷却循环系统,存在冷却泵和冷却塔风机。
②双效,驱动热源在机组的高压发生器内被直接利用,产生的高温冷剂水蒸气在低压发生器内被二次间接利用。
一般把用于工业生产和科学试验过程中的空调称为“工艺性空调”,而把用于保证人体舒适度的空调称为“舒适性空调”。工艺性空调在满足特殊工艺过程特殊要求的同时,往往还要满足工作人员的舒适性要求。因此二者是密切相关的。
空调房间内的热湿负荷由水和空气共同负担的空调系统,称为空气—水式空调系统。其典型的装置是风机盘管加新风系统。空气—水式空调系统是由风机盘管或诱导器对空调房间内的空气进行热湿处理,而空调房间所需要的空气由集中式空调系统处理后,再由送风管送入各空调房间内。
空气—水式空调系统解决了冷/热水式空调系统无法通风换气的困难,又克服了全空气系统要求风道面积比较大、占用建筑空间多的缺点。
中央空调系统的基本组成形式可分为三大组成部分,分别是:冷热源设备(主机)、输送部分(水泵系统及管道)和空调末端设备。
图5.6和图5.7分别是中央空调常用的两种制冷方式压缩式制冷和吸收式制冷的工作原理。
空调房间内的热湿负荷全部由经过处理的空气负担的空调系统,称为全空气空调系统,又叫做风管式空调系统。全空气空调系统以空气为输送介质,它利用室外主机集中产生冷/热量,将从室内引回的回风(或回风和新风的混风)进行冷却/热处理后,再送人室内消除其空调冷/热负荷。
四通换向阀主要由四通气动换向阀(主阀)、电磁换向阀(控制阀)及毛细管组成,如图5.9。主阀内由滑块、活塞组成活动阀芯,主阀阀体两端有通孔可使两端的毛细管与阀体内空间相连通,滑块两端分别固定有活塞,活塞两边的空间可通过活塞上的排气孔相通。控制阀由阀体和电磁线圈组成。阀体内有针型阀芯。主阀与控制阀之间有三根(或四根)毛细管相连,形成四通换向阀的整体。
⑷人工气候,模拟高温、高湿或低温、低湿及高空气候环境,对工业产品进行质量考核的空调工程。
集中式空调系统是指在同一建筑内对空气进行净化、冷却(或加热)、加湿(或除湿)等处理,然后进行输送和分配的空调系统。
集中式空调系统的特点是空气处理设备和送、回风机等集中在空调机房内,通过送回风管道与被调节空气场所相连,对空气进行集中处理和分配;集中式中央空调系统有集中的冷源和热源,称为冷冻站和热交换站;其处理空气量大,运行安全可靠,便于维修和管理,但机房占地面积较大。
主机系统主要由制冷压缩机(吸收器—发生器)、冷凝器、蒸发器和节流部件四个基本部件组成,它们之间用管道依次连接,形成一个密闭的系统,制冷剂在系统中不断循环流动,发生状态变化与外界进行热量交换。主机系统制冷剂在冷凝器中冷凝释放出来的热量由冷却水循环带走,在蒸发器中蒸发吸收冷冻水的热量,达到制冷的目的。主机系统的制冷原理在前面的制冷方法里有详细的介绍。
制冷剂式空调系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点,而且各房间可独立调节,能满足不同房间不同空调负荷的需求。但该系统控制复杂,对管道材质、制造工艺、现场焊接等方面要求非常高,且其初投资比较高。
①冷水机组,供应空调用冷水或工艺用冷水。冷水出口温度分为7℃、10℃、13℃、15℃四种。
②冷热水机组,供应空调和生活用冷热水。冷水进、出口温度为12℃/7℃;用于采暖的热水进出口温度为55℃/60℃。
③热泵机组,依靠驱动热源的能量,将低势位热量提高到高势位,供采暖或工艺过程使用。输出热的温度低于驱动热源温度,以供热为目的的热泵机组称为第一类吸收式热泵;输出热的温度高于驱动热源温度,以升温为目的的热泵机组称为第二类吸收式热泵。
主阀的管口4连接于压缩机高压排气口,管口2连接于压缩机低压吸气口。1、3两个管口分别连接蒸发器的出气口和冷凝器的进气口。按图5.9所示,3接冷凝器进气口,1接蒸发器出气口。
当电磁阀不通电时,系统工作于制冷状态,控制阀因弹簧1的作用,阀心移至左端,处于释放状态,此时毛细管E与C连通。因为E接在低压吸气管上,所以毛细管C及主阀内左端空间均为低压,高压气体由主阀管口4进入主阀,经活塞I的排气孔使主阀内的右端空间成为高压,推动主阀阀芯移至左端,管口2与管口1连通而管口4与管口3连通,系统形成制冷循环状态。
当电磁阀通电时,电磁力吸动控制阀阀芯向右移动,毛细管E与D相连。主阀内右端空间成为低压,高压气体经活塞II的排气孔进入主阀内左端空间,推动阀芯移向右端,管口2与管口3连通而管口4与管口1连通,蒸发器、冷凝器的功能对换,系统转换成制热循环状态。
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低压的气体通过压缩机压缩成高温高压的气体,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。
①蒸汽型,以蒸汽为驱动热源。单效机组工作蒸汽压力一般为0.1MPa(表);双效机组工作蒸汽压力为0.25~0.8MPa(表)
②直燃型,以燃料的燃烧热为驱动热源。根据所用燃料种类,又分为燃油型(轻油或重油)和燃气型(液化气、天然气、城市煤气)两大类。
③热水型,以热水的显热为驱动热源。单效机组热水温度范围为85~150℃;双效机组热水温度>150℃。
冷冻水循环系统主要由冷冻水泵、风机盘管和管道系统组成。低温低压的制冷剂液体在蒸发器中吸热与冷冻循环水进行热交换,将冷冻水制冷,冷冻水泵将冷冻水送到各风机的冷却盘管中,由风机吹送冷风达到降温的目的。
中央空调制热,其实就是通过四通阀,将制冷剂的流向进行转换,使得原来的蒸发器变为冷凝器,原来的冷凝器变为蒸发器。其原理和制冷还是一样的。
冷却水循环系统主要有主要由冷却水泵、冷却塔和管道系统组成。高温高压气体在冷凝器中放热与冷却循环水进行热交换,冷却水泵将带来热量的冷却水送到散热水塔上,由水塔风扇对其进行喷淋冷却,与大气之间进行热交换,将热量散发到大气中去。
半集中式空调系统又称为混合式空调系统,它是建立在集中式空调系统的基础上,除有集中空调系统的空气处理设备处理部分空气外,还有分散在被调节房间的空气处理设备,对其室内空气进行就地处理,或对来自集中处理设备的空气再进行补充处理,如诱导器系统、风机盘管系统等。这种空调适用于空气调节房间较多,而且个房间空气参数要求单独调节的建筑物中。
普通型水冷式冷水机组在结构上的主要特点是冷凝器和蒸发器均为壳管换热器,它有冷却水系统的设备(冷却水泵、冷却塔、水处理装置、水过滤器和冷却水系统管路等),冷却效果比较好。
风冷式的冷水机组,是以冷凝器的冷却风机取代水冷式冷水机组中的冷却水系统的设备(冷却水泵、冷却塔、水处理装置、水过滤器和冷却水系统管路等),使庞大的冷水机组变得简单且紧凑。
接下来我就对目前比较常用的螺杆式空气压缩机、活塞式空气压缩机和离心式空气压缩机的优缺点进行一下简单的对比。
活塞式压缩机是传统型容积式压缩机,这种机型工艺比较成熟,有宽阔的工作压力范围,变工况适应性较强。由于它无须注入润滑油润滑,正常情况下经过压缩后的气体基本纯净不含油污,无需增加除油装置。缺点是因惯性力大,转速不能太高,因此单机容量较小。此外,它的排气不连续,气流压力有脉动,排气温度高,且结构较复杂,易损件多,维修工作量大。
⑵恒温恒湿性空调,对室内温度和相对湿度均有严格要求的空调工程,常用于精密机械工业及一些仪表计量室等。如电子工业、仪表工业、合成纤维工业及科研机构的控制室、计量室、检验室、计算机房等要求恒温恒湿的室内环境。
⑶洁净空调,要求空调房间内空气达到一定洁净程度的空调工程,不仅要求一定的温湿度,而且还对空气的含尘量、颗粒大小有严格要求,常用于电子、精密仪器实验室、半导体工业的“工业洁净室”和制药车间、无菌试验室、烧伤病房、医院手术室等“生物洁净室”。
空气调节(简称空调),就是把经过一定处理后的空气,以一定的方式送入室内,使室内空气的温度、相对湿度、清洁度和流动速度等控制在适当的范围内以满足生活舒适和生产工艺需要的一种专门技术。中央空调系统是由一台主机(或一套制冷系统或供风系统)通过风道送风或冷热水源带动多个未端的方式来达到室内空气调节的目的的空调系统。
该系统的室内末端装置通常为风机盘管。目前风机盘管一般均可以调节其风机转速(或通过旁通阀调节经过盘管的水量),从而调节送人室内的冷/热量,因此可以满足各个房间不同需求,其节能性也较好。此外,它的输配系统所占空间很小,因此一般不受住宅层高的限制。但此种系统一般难以引进新风,因此对于通常密闭的空调房间而言,其舒适性较差。
舒适性空调的任务在于创造舒适的工作环境,保证人的健康,提高工作效率,广泛应用于办公楼、会议室、展览馆、影剧院、图书馆、体育场、商场、旅馆、餐厅等。
⑴夏季以降温为主的空调,以保证工人手中不出汗为主要目的,对室内温度和相对湿度没有严格的精度要求,如纺织工业、印刷工业、钟表工业、胶片工业、食品工业、卷烟工业、粮食仓库等空调系统。
制冷剂式中央空调系统,简称VRV(Varied Refrigerant Volume)系统,它以制冷剂为输送介质,室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他附件组成,末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机,冷媒直接在风机盘管蒸发吸热进行制冷。一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量,可以适时地满足室内冷/热负荷要求。
全空气空调系统的优点是配置简单,初始投资较小,可以引入新风,能够提高空气质量和人体舒适度。但它的缺点也比较明显:安装难度大,空气输配系统所占用的建筑物空间较大,一般要求住宅要有较大的层高,还应考虑风管穿越墙体问题。而且它采用统一送风的方式,在没有变风量末端的情况下,难以满足不同房间不同的空调负荷要求。