制冷剂 1 、制冷剂是制冷装置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 作用。 2 、常用制冷剂 ①氨（ NH 3 R717 ） 氨最大的优点是单位容积制冷能力大，蒸发压力和冷 凝压力适中，另外价格便宜，极易购得，特别是冷藏、冷 库等大型制冷设备常采用。 但是氨最大的确定就是有强烈的刺激作用，对人体有 危 害，目前规定氨在空气中的浓度不应大于 20mg/m 3 。氨 是可燃物，氨在空气中的体积百分比达 16~25% 时，遇火 焰就有爆炸的危险。 制冷剂 ②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。尤其是氟利昂 R22 ，在 我国空调制冷装置中已经广泛采用。其热力学性能与氨不 相上下，而且安全可靠，是一种良好的制冷剂，但是目前 价格较高，影响大规模的推广使用。 致命缺点：温室效应气体，其温室效应值比二氧化碳 大 1700 倍，更危险的是会破坏大气层中的臭氧层。 根据国际上《蒙特利尔议定书》规定： R22 于 2020 年 将全面禁止，发展中国家可适当延期至 2040 年全面禁止生 产。 目前国际上一致看好的 R22 的替代物是 R407C 、 R410A 。另外汽车制冷中常用的 R12 ，采用 R134A 替代。 目前国内的一些大中型项目，业主都明确要求采用环保冷 媒如 R407C 等。 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。 空调常用单位换算 1 、长度单位换算 英制单位：英尺 ft （ feet) 、英寸 in （ inch) 1 in=25.4 mm 1 ft=12 in 1 ft =0.3048 m≈30.5 cm 1 m=3.281 ft 2 、体积流量单位 CMH ： cubic meter per hour CFM ： cubic feet per minister 1 CFM = 1.699 CMH 空调常用单位换算 3 、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 、 kcal 1 j = 0.2388 cal (2) 功率单位： 国制： w 、 kw ；英制： kcal/h( 大卡） 1 kcal/h = 1.163 w 1 kw = 860 kcal/h 习惯上的常用单位：马力（匹） HP 、冷吨 RT 1 HP = 735 w 1 RT = 3.516 kw =3024 kcal/h 空调常用单位换算 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 =12659 kj/h ；即： 1 RT=3.516kw 2 、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 。 冷却水循环 由冷却泵、冷却水管道、冷却水塔及冷凝器等组成。冷冻 水循环系统进行室内热交换的同时，必将带走室内大量的 热能。该热能通过主机内的冷媒传递给冷却水，使冷却水 温度升高。冷却泵将升温后的冷却水压入冷却水塔（出 水），使之与大气进行热交换，降低温度后再送回主机冷 凝器（回水）。 冷水流过需要降温的生产设备（常称换热设备，如换热器、 冷凝器、反应器），使其降温，而冷水温度上升。冷却水 系统分为直流冷却水系统和循环冷却水系统。如果冷水降 温生产设备后即排放，此时冷水只用一次，称直流冷却水 系统；使升温冷水流过冷却设备使水温回降，用泵送回生 产设备再次使用，称循环冷却水系统。 中央空调系统 中央空调系统 空调的基本概念 1 、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 。 中央空调系统 空调的基本概念 2 、空调的制冷量与制热量 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。 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。 中央空调系统 ? 中央空调系统由冷热源系统和空气调节系统组成。有主机 和末段系统。按负担室内热湿负荷所用的介质可分为全空 气系统 、全水系统 、空气 - 水系统 、冷剂系统 。按空气 处理设备的集中程度可分为集中式和半集中式。按被处理 空气的来源可分为封闭式、直流式 、混合式 ( 一次回风 二 次回风 ) 。主要组成设备有空调主机 ( 冷热源 ) 风柜 、风机 盘管等等 . 制冷系统为空气调节系统提供所需冷量，用以 抵消室内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用 以抵消室内环境热负荷的热量。制冷系统是中央空调系统 至关重要的部分，其采用种类、运行方式、结构形式等直 接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理 性。 中央空调系统的分类 一、按负担室内热湿负荷所用的介质分类 1 、全空气系统 空调房间的室内热湿负荷全部由经过处理 的空气来承担，利用空调装置送出风调节 室内空气的温度、湿度。 中央空调系统的分类 （续） 2 、全水系统 全部由经过处理的水负担室内热湿负荷 ， 利用冷冻机处理后的冷冻水 ( 或锅炉制出热 水 ) 送往空调房间的风机盘管中对房间的温 度、湿度进行处理的。 中央空调系统的分类 （续） 3 、空气 - 水系统 由经过处理的空气和水共同负担室内热湿 负荷 ，典型装置是风机盘管加新风系统。 4 、冷剂系统 利用直接蒸发的制冷剂吸热来调节室内温 度、湿度。 中央空调系统的分类 （续） 二、按处理设备的情况分类 1 、集中式空调 空气处理设备和送、回风机等集中设在空 调机房内，通过送、回风管道与被调节的 空调场所相连，对空气进行集中处理和分 配。 中央空调系统的分类 （续） 2 、半集中式空调 送入空调房间的新风由空调机房集中处理， 空调房间内的空气由分散在房间内的装置 处理的系统 中央空调系统的分类 （续） 两种空调的优缺点 集中式中央空调 半集中式中央空调 处理空气量大，有 集中的冷源和热源， 运行可靠，便于管 理和维修，但机房 占地面积较大 适用于空气调节房 间较多，且各房间 要求单独调节的建 筑物 ? 中央空调系统的分类 （续） 根据制冷 方法分类 △ 蒸气压缩式制冷 △ 吸收式制冷 离心式 活塞式（往复式） 螺杆式 燃气型 蒸汽型 热水型 燃油型 根据冷凝器的 冷却方式分类 水冷式 风冷热泵式 风冷式 中央空调制冷机组和大型空调设备 序 号 形式 动力 性质 主要生产厂家 备注 1 吸收式 制冷机 燃油 和燃 气 江苏双良、远大、三洋、开利、 烟台荏原和 LG 同和 吸收式制冷机是唯一具有自主 知识产权的集中空调产品。中 国已经成为除日本外的第二大 吸收式制冷机的生产国。 2 离心机 电力 约克、开利、特灵和麦克维尔 特点是采用水冷和通常大于 800kw 的 大型机组 3 螺杆机 电力 日立、大金、约克、特灵、 开利、顿汉布什、麦克维尔 和吉荣；大连冰山、浙江王 牌、上海富田、重庆嘉陵、 武汉冷冷机厂 具有高性能和低噪音 多数是水冷型。但风冷型，特 别是风冷热泵机组逐步增长 4 活塞机 电力 开利、约克、麦克维尔和其 他国内品牌如大连冰山、南 京五洲、吉荣和烟台冰轮 多数机组的制冷量低于 350kw 5 涡旋式 电力 只有特灵能提供单台大型的 涡旋机组 Copeland 和 Danfoss 是中国最大 的涡旋压缩机供应商。大多数 涡旋压缩机用于单元式空调机 中央空调系统的分类 （续） 三、按照冷却形式分类 1 、水冷机组 主要设备： ? 制冷主机 ? 冷却塔 ? 冷冻水泵 ? 冷却水泵 ? 补给水泵 ? 电子水处理仪或全自动软化水处理装置 ? 水过滤器 ? 膨胀水箱 ? 末端设备 冷 却 塔 空 调 末 端 冷却水 冷冻水 冷媒 冷 凝 器 蒸 发 器 主机 中央空调系统的分类 （续） 电制冷水冷式冷水机组 电制冷水冷式冷水机组属于蒸汽压缩式制冷范畴，一般主要由压缩机、 蒸发器、冷凝器、膨胀阀、自动控制和保护装置组成。顾名思义水冷 式冷水机组的冷凝器利用水冷却，一般利用循环冷却水，随着科技的 发展和节能的需要，也有采用地表水、地下水冷却的。在实际工程中 我们根据压缩机类型一般分为离心式冷水机组、螺杆式冷水机组、活 塞式冷水机组和涡旋式冷水机组。 离心式冷水机组单机容量大，制冷性能系数 COP 值高，但在部分负荷 下运行时容易发生“喘振”现象。螺杆式冷水机组由于在压缩机构造 上的特点，在部分负荷下仍能稳定、高效地运行，常被用于负荷波动 大、需要调节的场合。活塞式冷水机组和涡旋式冷水机组均为小容量 制冷机，其中活塞式冷水机组由于振动大、运行维护复杂，目前运用 较少，而涡旋式冷水机组运行噪声小，调节方便，在小型工程中运用 较多。 中央空调系统的分类 （续） 2 、风冷机组 主要设备： ? 制冷主机 ? 冷冻水泵 ? 补给水泵 ? 电子水处理仪或全自动软化水处理装置 ? 水过滤器 ? 膨胀水箱 ? 末端设备 空 调 末 端 冷冻水 冷媒 冷 凝 器 蒸 发 器 室 外 空 气 主机 中央空调系统优点 1 、经济节能：主机由微电脑控制，每个区间末端风机盘管 可自行调节温度，区间无人时可关闭，系统根据实际负荷 做自动化运行，开机计费，不开机不计费，有效节约能源 和运行费用。 2 、环保：主机采用水源热泵型机组，电制冷，没有燃烧过 程，避免了排污；整个系统为密闭式管路系统，可避免霉 菌灰尘等杂质对系统的污染，使环境清新优美，特别适于 高档别墅、高级公寓与写字楼的使用。 3 、节约空间：主机体积小巧，不设机房，无需占用设备层， 减少公用设施 和土建投资，室内末端暗藏在吊顶内，极 易配合屋内装修。 4 、个性化：中央空调系统以区间为单元，满足用户不同区 间需求，室内末端安装采用暗藏方式，不影响室内的审美 观，不占据室内空间，适应用户的个性化需求。 中央空调系统优点（续） 5 、简化管理：于采用不同区间单独控制系统为用户 所有，产权关系明确，可简化空调设施管理。 6 、提升档次：中央空调主机可以避免破坏楼体的整 体外观，使用户充分享受高档综合环境的同时， 提升产品质量及量贩档次。 7 、投资方便：可根据量贩发展情况，分期分批投资 添置空调系统，同时量贩档次提升，因此资金周 转快，有效地利用资金更进一步开发。 中央空调系统工作原理 中央空调系统一般主要由制冷压缩机系统、冷媒 ( 冷冻和冷热 ) 循环水 系统、冷却循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统等组成。制 冷压缩机组通过压缩机将空调制冷剂 ( 冷媒介质如 R134a 、 R22 等 ) 压 缩成液态后送蒸发器中，冷冻循环水系统通过冷冻水泵将常温水泵入 蒸发器盘管中与冷媒进行间接热交换，这样原来的常温水就变成了低 温冷冻水，冷冻水被送到各风机风口的冷却盘管中吸收盘管周围的空 气热量，产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间，从而达到降温 的目的。冷媒在蒸发器中被充分压缩并伴随热量吸收过程完成后，再 被送到冷凝器中去恢复常压状态，以便冷媒在冷凝器中释放热量，其 释放的热量正是通过循环冷却水系统的冷却水带走。冷却循环水系统 将常温水通过冷却水泵泵入冷凝器热交换盘管后，再将这已变热的冷 却水送到冷却塔上，由冷却塔对其进行自然冷却或通过冷却塔风机对 其进行喷淋式强迫风冷，与大气之间进行充分热交换，使冷却水变回 常温，以便再循环使用。在冬季需要制热时，中央空调系统仅需要通 过冷热水泵 ( 在夏季称为冷冻水泵 ) 将常温水泵入蒸汽热交换器的盘管， 通过与蒸汽的充分热交换后再将热水送到各楼层的风机盘管中，即可 实现向用户提供供暖热风。 中央空调制冷原理图 中央空调制冷循环原理图 中央空调供热循环原理图 注意这个 蒸发器 / 冷凝器 。制冷时， 他就是冷凝器。制 热时，它是蒸发器。 在制冷与制热时， 四通阀发挥作用， 制冷剂的流向发生 了改变。 这里是四通阀 中央空调制冷系统 主要通过冷冻水循环，制冷剂循环，冷却水循环 三个循环把室内的热量传到室外。 压缩机出来的冷媒高温高压的气体，流经冷凝器， 降温降压，冷凝器通过冷却水系统将热量带到冷 却塔排出，冷媒继续流经节流装置，成为低温低 压液体，流经蒸发器，吸热，再经压缩。在蒸发 器的两端接有冷冻水循环系统，制冷剂在此处吸 收热量使冷冻水降温，然后流到用户端，再经风 机盘管进行热交换，将冷风吹出。 制冷剂循环 主机部分由压缩机、蒸发器、冷凝器、压缩机及 冷媒（制冷剂）等组成，其工作循环过程如下： 首先低压气态冷媒被压缩机加压进入冷凝器并逐 渐冷凝成高压液体。在冷凝过程中冷媒会释放出 大量热能，这部分热能被冷凝器中的冷却水吸收 并送到室外的冷却塔上，最终释放到大气中去。 随后冷凝器中的高压液态冷媒在流经蒸发器前的 节流降压装置时，因为压力的突变而气化，形成 气液混合物进入蒸发器。冷媒在蒸发器中不断气 化，同时会吸收冷冻水中的热量使其达到较低温 度。最后，蒸发器中气化后的冷媒又变成了低压 气体，重新进入了压缩机，如此循环往复。 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 压缩机 （续） 说明： 1 ）容积式制冷压缩机是靠改变工作腔的容积，将周期性地吸收到 的定量气体压缩。离心式压缩机是靠离心力的作用，连续地将所吸收 到的气体压缩。 2 ）回转式制冷压缩机是靠回转体的旋转运动替代活塞式压缩机中 的活塞的往复运动，以改变气缸的工作容积，从而将一定数量的低压 气态制冷剂进行压缩。 3 ）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、效率低切 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。 压缩机 （续） 4 ）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。 压缩机 （续） 压缩过程：压缩过程在压缩机中进行，这 是一个升压升温过程。压缩机将从蒸发器 流出的低压制冷剂蒸气压缩，使蒸气的压 力提高到与冷凝温度对应的冷凝压力，从 而保证制冷剂蒸气能在常温下被冷凝液化。 而制冷剂经压缩机压缩后，温度也升高了。 冷凝器 冷凝过程：冷凝过程在冷凝器中进行，它是一个 恒压放热过程。为了让制冷剂蒸气能被反复使用， 需将蒸发器流出的制冷剂蒸气冷凝还原为液态， 向环境介质放热。 冷凝器按工作过程可分为冷却区段和冷凝区段。 冷凝器的入口附近为冷却区段，高温的制冷剂过 热蒸气通过冷凝器的金属盘管和散热片，将热量 传给周围的空气，并降温冷却，变成饱和蒸气。 冷凝器的出口附近为冷凝区段，制冷剂由饱和蒸 气冷凝为饱和液体放出潜热，并传给周围空气。 膨胀阀 由于冷凝器冷凝得到的液态制冷剂的冷凝 温度和冷凝压力要高于蒸发温度和蒸发压 力，在进入蒸发器前需让它降压降温。液 态制冷剂通过毛细管时由于流动阻力而降 压，并伴随着一定程度的散热和少许的汽 化，因此节流过程是一个降压降温的过程。 节流汽化的制冷剂量越大，蒸发器中的制 冷量就越少，因而必须减少节流汽化。 蒸发器 蒸发过程：蒸发过程是在蒸发器中进行的。液态 制冷剂在蒸发器中蒸发时吸收热量，使其周围的 介质温度降低或保持一定的低温状态，从而达到 制冷的目的。蒸发器制冷量大小主要取决于液态 制冷剂在蒸发器内蒸发量的多少。气态制冷剂流 经蒸发器时不发生相变，不产生制冷效应，因而 应限制毛细管的节流汽化效应，使流入蒸发器的 制冷剂必须是液态制冷剂。另外，蒸发温度愈低， 相应的制冷量也略为降低，并会使压缩机的功耗 增加，循环的制冷系数下降。
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