第七章 冷剂式空调系统 定义：空调房间的负荷由制冷剂直接负担的系统,又称机 组式系统。 供冷（或供热）方式：制冷系统蒸发器（或制冷凝器） 直接从空调房间吸收（或放出）热量。 机组组成:空气处理设备（空气冷却器、空气加热器、加 湿器、过滤器等）通风机和制冷设备（制冷压缩机、节 流机构等）。 设计选用：制造厂家整机供应,用户按机组规格、型号选 用不需对各部件与设备分别进行选择计算.常用类型：（1）房间空调系统（2）单元式空调机系统（3）变制冷剂流量空调系统（4）水环热泵空调系统7-1冷剂式空调系统的特点 结构紧凑,体积小,占地面积小,自动化程度高。 空调机组可设于房间内,也可安于机房内,占面积 小。 机组分散布置,各房间可根据需要停开各自的空 调机组,可满足不同的使用要求;各房间不会相互 污染、串声，发生火灾时,也不会通过风蔓延， 对防火有利。但维修与管理麻烦。 机组安装简单、工期短、投产快、风冷式接上 电源即可使用。 热泵机组有显著节能效益和环保效益。 机组就地制冷、热、冷、热量输送损失小。 能量消费计量方便，便于分户计量、收费。 机组能源选择和组合受限制。目前，普遍采用 电力驱动。 制冷性能系数较小，一般在2.53。机组不能按 室外气象参数变化和室内负荷变化实现全年多 工况进行调节，过度季也不能用全新风。 整体式机组、房间内噪音大、分体式噪音低。 设备使用寿命较短，一般的10年。 对建筑外观有影响，可破坏主面，噪声、凝结 水、冷凝器热风对环境污染。7-2 空调机组的分类 一、按空调调机组外型 分为：单元柜式空调机组，高式空调器和分体 式。 单元柜式：全部设备安装在柜式箱体内，可安 装在空调房间或邻室内。目前国产机组制冷量 范围为7116.3KW常见制冷量为23KW和 35KW。 窗式：全部设备装在箱内，冷量1.57KW。电 源单相或三相。 分体式：室外机、室内机、壁挂式、落地式、 吊顶式、嵌入式等。 二.按用途分 分为：恒温恒湿、冷风机、房间空调器和特殊用途机组 。 恒温恒湿空调机组：适用于精密机械、光学仪器、电子 仪表等车间及计量室。科研实验等有恒温恒湿要求的房 间，基准要求可控制在2025，精度 1，相对湿 度5060%10%。 类型： 冷风机组，用于夏季降温去湿，适用于民用与建筑的舒适 性空调，温度2427，湿度40%70% 房间空调器，冷量在12KW以下，风冷式。冷风型(或热泵 型)的小型空调机组，主要用于家庭或房间的舒适性空调。 特殊用途空调机组，根据被调房间的特殊要求，有工厂组 装。如：电子计算机房专用，标准机房专用，低湿空调机组， 净化空调机组和谷物冷却机等。 三.按空调机组制冷系统的工作情况分分为：热泵式和单冷式热泵式：通过换向阀的选择，各季供热， 夏季供冷。单冷式：仅在夏季制冷循环 四.按空调机组中冷凝器冷却方式分分为：水冷式和风冷式。水冷式：冷凝器用水冷却,带走冷凝热，冷 却塔水循环使用,正常不允许直接使用地下水或自来水。 风冷式：冷凝器用空气冷却带走冷凝热，制 冷性能系数底于水冷,制冷量略小，但无须没冷却泵和泵 ，安装运行简便。 7-3 房间空调器一.窗式空调器 1) 空气循环路线: 2) 冷循环路线:压缩机1冷凝器2 毛细管4蒸发器3压缩机1热泵式工作原理:增加一个四通换向阀,如突7 -2,夏季供冷时，通过四通换向阀把室内换热器变为 蒸发器,冷却室内空气,同时把室外换热器变为冷凝器, 将冷凝热量放到室外空气.冬季供热正好相反.二. 分体式空调器工作原理: 类型:单冷.热泵.柜式.壁挂.吸顶.风冷. 安装注意:室内机与室外机间距离不大于5m为好,最长不超 10m,高差不超5m三.一台室外机两台或更多室外机型空调器原理:又称一机多式或一拖多,原理与一拖一 类似,室外机大些,也可按热泵运行. 常见形式:四.房间空调器的选择目前市场上房间空调器状况：品种繁多，品 牌繁多，型号各异，功能多样，价格相差悬殊 ，性价比问题。 选择步骤： 1） 了解主要性能指标(制冷量、制热量、风量、 输入功率、性能系数、噪音)并了解安装，使用 ，保养和维护方面的知识。 2）根据房间功能，对空调要求，安装条件，气候 条件选机型：单冷、热泵。 3）根据房间总冷量选空调气容量，住宅冷负荷70 -100w/m2间歇工作，可按120-140w/m2选用。7-4 单元式空调机组商业建筑和工业建筑中常用设备. 组成:空气处理设备,制冷设备,风机和自控 系统. 功能:直接对空气加热,冷却,加湿，去湿 优点:结构紧凑,占地面积小,能量调节范围 广,调节方便,安装和使用方便,近年来被较 高地用于中小型空调系统中.一、HR-20热示式恒温恒湿空调机1压缩机；2水换热器；3干干 燥；4膨胀阀；5液体分离器 ；6空气换热器；7电磁阀，8 二次加热器；9风机；10四通 换向阀；11空气过滤器二.屋顶式空调机三、计算机房专用空调机组 四、低温空调机组 五 .单元式空调机组选择设计要点 确定室内要求，计算冷负荷和湿负荷，确定新风量及新 风负荷。 根据用户实际条件与参数选择冷却方式-水冷或气冷；确 定空调系统的集中程度-集中或分散；确定机组放量方式 -机房式就地。 确定机组型号与号数。根据房间总冷负荷(包括新风)机h -d图上处理过程的要求，查机组特性曲线或性能表,确定 机组容量与台数。使机组总冷量满足房间总冷负荷，总 风量符合房间换气次数要求。 集中系统还需要进行气流组织，风量分配与风管道的设 计计算风系统总阻力应小于机组给出的机外余压。余压 不足，需另加风机，串联。对噪声有要求房间，要进行 消声设计。7-5 多联式空调机组VRV系 统 20世纪80年代初，日本创立和采用VRV变制冷 剂流量系统(Variable Refrigerant Volume)， 代表单元式机组发展的新水平。VRV系统优点： 1) 制冷剂直接冷却，单位质量传送的热量几乎是 水的10倍，空气的20倍。 2) 可根据负荷变化，进行容量调整。 3) 横块式结构，组合灵活多变，克服集中式中空 调风管断面大，占用机房面积，维修费高等缺 点。 多联机的分类（1）定频式和变频式（2）单冷型、热泵型、热回收型和蓄热 型（3）风冷式和水冷式系统配管 1.配管接头的分支连接方式. 通过制冷剂配管接 头构成分支管网,将各室内机连接在同一制冷剂 管道上,适用于垂直距离或水平距离较长的场所. 2.端管的分支连接方式, 通过制冷剂多分支端管, 将各室内机连接,适用于有多室空调场所,还可灵 活增加室内机. 3.配管接头与端管的结合分支连接方式，上述两 种分支连接方式的组合，适合房间布置较复杂 场所. VRV系统的特点 设备少，管路简单。节省建筑面积的方向。风冷，制冷机 直接进入室内。不需冷却水及系统，设备，冷冻水系统及设备 不需要庞大风道系统。少占空间，可将低层高。组合式室外机 使制冷剂管道减少30%。省70%管道井面积及空间。室外机安 在室外或屋顶，不占制冷机房。不需要空调机房。 布置灵活。 有显著节能效益。变频机与恒速机组合，系统容量可在5% -100%。满足不同季节不同负荷要求。同时使组合式室外机与 室内机有更加匹配关系。在低负荷运行，性能系数仍可达3.4左 右。室内机单独控制，不同房间不同速度，提高舒适性，避免 集中控制能源浪费。 运行管理方便，维护简单，有多种控制方式。室内机可有 线式无线遥控，单遥控双遥控，组控及中央控制，可联网楼宇 自控。其有故障自动诊断功能，使用风速简单维修。 经济效益显著，初投资较高，比一般中央空调高30%，单 运行费用低，与风冷比年运行费用69.7：100，总寿命成本市冷 水机组系统的80%左右。7-6:水环热泵空调系统 水环热泵空调系统是指小型的水/空气热泵机组 的一种应用方式，即用水环路将小型的水/热泵 机组并联在一起，形成一个封闭环路，构成一 套回收建筑物内部余热作为其低位热源的热泵 供暖、供冷的空调系统。典型的水环热泵空调 系统由三部分组成：（1）室内的小型水/空气热泵机组；（2）水循环环路；（3）辅助设备（如冷却塔、加热设备、蓄 热装置等）。 水环热泵空调系统的基本工作原理是：在水/空 气热泵机组制热时，以水循环环路中的水为加 热源；机组制冷时，则以水为排热源。 当水环热泵空调系统制热运行的吸热量小于制 热运行的放热量时，循环环路中的水温度升高 ，到一定程度时利用冷却塔放出热量；反之循 环环路中的水温度降低，到一定程度时通过辅 助加热设备吸收热量。 只有当水/空气热泵机组制热运行的吸热量和制 冷运行的放热量基本相等时，循环环路中的水 才能维持在一定温度范围内，此时系统高效运 行。 根据空调场所的需要，水源热泵可能按供热工况运行 ，也可能按供冷上况运行。这样，水环路供、回水温度 可能出现5种运行工况：(1)在夏季各热泵机组都处于制冷上况，向环路中 释放热量，冷却塔全运行，将冷凝热量释放到大气中， 使水温下降到35以下。(2)大部分热泵机组制冷，使循环水温度k升，到达 32时，部分循环水流经冷却塔。(3)在一些大型建筑中，建筑内区往往有全年性冷负 荷。因此，在过渡季，甚至冬季，当周边区的热负荷与 内区的冷负荷比例适当时，排入水环路中的热量与从环 路中提取的热量相当水温维持在1335范围内，冷 却塔和辅助加热装置停止运行：由于从内区向周边区转 移的热量不可能每时每刻都平衡。因此，系统中还没有 蓄热容器，暂存多余的热量。(4)大部分机组制热，循环水温度下降，到达13时 ，投人部分辅助加热器。(5)在冬季，可能所有的水源热泵机组均处于制热工 况，从环路循环水中吸取热量，这时，全部辅助加热器 投入运行，使循环水水温不低于13。水环热泵空调系统特点 调解方便，用户根据室外气候变化和各自要求。在一年 内任何时候可随意进行房间的供暖或供冷的调节。虽然 是双管，但与四管制盘管一样可同时供冷供暖 建筑物热回收效果好。适用有内区与外区的大中型建筑 （同时供冷热暖）。 系统布置及凑，简洁灵活。没有风管。冷水、机组。可 不设定空调机房，增大使用面积有效空间，环路水管可 不保温，减少初投资。 便于分户计量和记费。 便于安装和管理，热泵机组可在工厂组装。减少工地的 安装工程系统设备简单。使安装方便。启动于调整容易 。 小型水源热量机组的性能系数低于大型冷水机组 制冷设备在空调房间内噪音大 设备费用高，维修工作量大。7-7机组系统的适用性 一台机组服务一个房间是机组系统常见的应用 方式。自上世纪90年代起，分体式、单元式空 调机开始进入民宅和工作、娱乐、服务场所， 是住宅和布置分散的供冷与供暖的理想系统之 一。 对较大空间，可考虑采用多台机组合用的机组 式系统。一拖多，可用于多居室或别墅以及中 、小型办公楼等 基于机组系统特点，它适用于空调房间布置分 散，使用时间要求灵活，无法设置集中式冷热 源场合，还适用于旧建筑改造和工艺经常变更 场合。 机组系统除满足民用外，还可广泛应用于有特殊 功能要求的场合。 水环热泵空调系统宜用在建筑规模较大场合，内 压面积要大于或接近周边压，即两者冷热负荷相 当，且平衡时间越长越经济。若内区热负荷小或 无热负荷时，只要有良好的外部热源（太阳能、 工业用冷却水、井水、河水等），使用水环热泵 ，都会收到显著的节能效益和环保效益。 变制冷剂（VRV）系统是一种半集中式系统，适 用于多房间的中小型建筑。由于室内机不占机房 ，冷剂管路的管径小占空间小，安装方便，很适 用于旧建筑的空调改造工程。