第七章 冷剂式空调系统1冷剂式空调系统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：l房间空调系统；l单元式空调机系统；l变制冷剂流量空调系统；l水环热泵空调系统。27-1 冷剂式空调系统的特点冷剂式空调系统的特点与集中式空调系统(中央空调)机比,机组式系统有如下特点: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。3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，过度季节也不能用全新风.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,一般为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。47-2 空调机组的分类空调机组的分类一、按空调调机组外型一、按空调调机组外型分为：单元柜式空调机组、窗式空调器和分体式.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。5二、按用途分二、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%。冷风机组：用于夏季降温去湿，适用于民用与公用建筑的舒适性空调，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.6三、按空调机组制冷系统的工作情况分三、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，冬季供热，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，制冷性能系数低于水冷,制冷量略小，但无须设冷却塔和泵,安装运行简便.7 7-3 房间空调器房间空调器一、窗式空调器一、窗式空调器89二、分体式空调器二、分体式空调器安装注意: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5m10三、一台室外机两台或更多室外机型空调器三、一台室外机两台或更多室外机型空调器 又称一机多式或一拖多,原理与一拖一类似 117-4 单元式空调机组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.12恒温恒湿空调恒温恒湿空调 恒温恒湿空调是指对温度、湿度和洁净度都有严格要求的专用空调机，具有高效节能、低噪音和环境保护等功能，可广泛应用于电子、光学设备、化妆品、医疗卫生、生物制药、食品制造、各类计量、检测及实验室等行业。 1、 全年制冷由于机房的发热量很大，有的IDC机房发热量更是达到30 kw/以上,所以全年都是制冷。 这里需要提到的一点是机房空调也有加热器，只不过是在除湿的时候启动的。因为除湿时出风温度要相对较低，避免房间温度降低得太快（机房要求温度变化每10分钟不超过1，湿度每小时不超过5%）。132、高显热比 显热比是显冷量与总冷量的比值。空调的总冷量是显冷量和潜冷量之和，其中显热制冷是用来降温的，而潜冷是用来除湿的。 机房的热量主要是显热，所以机房空调的显热比较高，一般在0.9以上（普通舒适型空调只有0.6左右）。 大风量、小焓差是机房空调与其他空调的本质区别。采用大风量，可以使出风温度不至于太低，并加大机房的换气次数，这对服务器和计算机的运算都是有利的。 机房的短时间内温度变化太大会造成服务器运算错误，机房湿度太低会造成静电（湿度在20%的时候静电可以达到1万伏）。 3、高能效比 由于大部分机房空调采用涡旋式压缩机（最小的功率也有2.75KW），COP最大可以达到5.6。整机的能效比达到3.0以上。144、高精度设计 机房空调不仅对温度可以调节，也可以对湿度可以调节，并且精度都是很高的。计算机特别是服务器对温度和湿度都有特别高的要求，如果变化太大，计算机的计算就可能出现差错，对服务商是是很不利的特别是银行和通讯行业。 现在的机房空调要求一般在温度精度达2，湿度精度5%，高精度机房空调可以温度精度达到0.5，湿度精度达到2% 。 5、高可靠性 一个机房最注重的就是可靠性。全年8760小时要无故障运行，就需要机房空调可靠的零部件和优秀的控制系统。一般机房多是N+1备份，一台空调出了问题，其他空调就可以马上接管整个系统。15屋顶式空调机组屋顶式空调机组是集冷（热）源和空气处理为一体的中央空调产品（又名直接蒸发式中央空调或直接膨胀式中央空调）。通常为风冷型，通过制冷系统、控制系统和各种空气处理功能段的组合完成制冷、制（加）热、除湿、加湿、消声、空气净化、输送新风等功能。利用制冷系统中的换热器使制冷剂与空气直接进行热湿交换，没有中间换热介质二次交换带来的能量损失。不需冷却塔、冷却（冻）水管、循环水泵和专用机房，机组可整体安装屋顶、室外庭院，也可将压缩冷凝段和空气处理段分开安装。该产品非常适用于体育馆、会展中心、影剧院、商场、机场候机厅、车站候车室等舒适性空气调节系统，也广泛应用于医药、电子、食品、机械、纺织等行业的工艺性空调系统。 1617187-5 变制冷剂流量系统变制冷剂流量系统VRV系统系统 20世纪80年代初,日本创立和采用VRV变制冷剂流量系统(Vainable Refrigerant Volume),代表单元式机组发展的新水平.VRV系统优点系统优点: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,瞬间进行容量调整;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.19多联机系统的分类按改变压缩机制冷剂流量的方式 变频式变频压缩机 定频式数码涡旋、多台压缩机组合按系统的功能 单冷型、热泵型 热回收型、蓄能型按冷却介质分 风冷式 水冷式20组成：室外机、室内机、制冷剂配管和自动控制器件及系统。配管（以大金的变频控制K系列多联机系统） 室外机与室内机连接管路有三条1根液体管和2根气体管(吸气和排气管),通过RS装置将室外机液管、吸气管、排气管与室内机液管、气管连接 21222324VRV系统的特点系统的特点设备少，管路简单、节省建筑面积与空间。风冷，制冷机直接进入室内。不需冷却水系统和冷冻水系统及设备，不需要庞大风道系统。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，可根据建筑物用途不同负荷和装饰风格选室内机有显著节能效益。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佳匹配关系。在低负荷运行，性能系数仍可达3.4左右。室内机单独控制，不同房间不同温度，提高舒适性，避免集中控制能源浪费。无二次换热。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。经济效益显著，初投资较高，比一般中央空调高30%，但年运行费用低，与风冷冷水机组的空调系统比，年运行费用69.7：100。总寿命成本是冷水机组系统的80%左右。25 新风输送方式新风输送方式室内机自吸新风。每层或整个建筑物设新风总管。通过分支管与室内机相连，新风负荷由室内机承担。不宜在寒冷的地区使用。还应采取措施，防止当室内机停运时，室外空气侵入房间利用可接风管的室内机处理新风送到每个房间采用带有全热交换器的新风机组。热回收用排气预冷（热）新风。采用自带制冷机的专用分体式新风机组。26家用中央空调系统家用中央空调系统家用中央空调的分类和使用范围家用中央空调的分类和使用范围家用中央空调系统的型式家用中央空调系统的型式 家用中央空调的特点家用中央空调的特点 271.家用中央空调的分类和使用范围家用中央空调的分类和使用范围 家用中央空调一般有两种两种形式 ：风机盘管形式风机盘管形式 全风系统形式全风系统形式 适用空间适用空间 特别适用于特别适用于100600平方米的商住楼、高级平方米的商住楼、高级公寓、单元住宅楼和别墅等建筑。公寓、单元住宅楼和别墅等建筑。 282. 家用中央空调系统的型式家用中央空调系统的型式 中央空调是集中处理空调负荷的系统型式。其冷热量是通过管路由介质输送到空调房间里去的。按照输送介质的不同，常见的家用中央空调可以分成以下三种主要型式。 风管式系统风管式系统 冷热水机组冷热水机组 变制冷剂流量系统变制冷剂流量系统29风管式风管式单元空调系统单元空调系统原理图原理图 30风管式风管式空调箱系统空调箱系统原理图原理图 31带新风带新风的的风管式风管式单元空调系统原理图单元空调系统原理图 32冷冷/热热水机组原理图水机组原理图 33 VRV系统原理图系统原理图 343. 家用中央空调的特点家用中央空调的特点 以家庭为单元以家庭为单元,可满足用户多居室的不同需求可满足用户多居室的不同需求 保证宁静的家居环境保证宁静的家居环境 室内末端装置可采用多种方式安装，极适宜室内末端装置可采用多种方式安装，极适宜配合室内装修配合室内装修操作简便操作简便 ,节约能源及运行费用节约能源及运行费用系统运行可靠，维护量极小系统运行可靠，维护量极小 无需占用设备层，从而降低房地产价格无需占用设备层，从而降低房地产价格可以避免破坏建筑物整体外观可以避免破坏建筑物整体外观家用中央空调系统初投资少家用中央空调系统初投资少 35 三、水环热泵系统三、水环热泵系统水环路热泵(Water-Loop Heat Pump，简称WLHP)空调系统是近几年在外商投资的建筑物中出现的一种空调系统型式，它不同于传统的集中式空调系统，不仅能够回收和利用低位热能回收和利用低位热能，既可以供冷可以供冷也可以可以供热供热，而且WLHP系统的末端设备水环热泵机组具有较高的能效比较高的能效比。 361.基本工作原理和四种典型运行状态基本工作原理和四种典型运行状态组成组成水循环路和多个独立的不可逆制冷循环环路水循环路和多个独立的不可逆制冷循环环路 基本工作原理基本工作原理 热泵机组按供冷工况运行时，将排放多余热量热泵机组按供冷工况运行时，将排放多余热量到水循环环路中。若热泵机组以供暖工况运行，到水循环环路中。若热泵机组以供暖工况运行，则从水循环环路中吸收热量。各热泵机组所散则从水循环环路中吸收热量。各热泵机组所散发的多余热量与需补充的不足热量通过水循环发的多余热量与需补充的不足热量通过水循环环路给予传递，实现有效的热回收。环路给予传递，实现有效的热回收。 四种典型运行状态四种典型运行状态 由于季节变化及建筑各区所处的朝向和使用功由于季节变化及建筑各区所处的朝向和使用功能不同，水环热泵空调系统运行状态也跟随着能不同，水环热泵空调系统运行状态也跟随着变化。变化。 37夏季夏季（全供冷）（全供冷）周边区周边区内区内区冷却塔冷却塔加热器加热器水泵水泵开开关关38冬季冬季（全供暖）（全供暖）周边区周边区内区内区冷却塔冷却塔加热器加热器水泵水泵开开关关39内区供冷内区供冷/周边区供暖周边区供暖内区内区冷却塔冷却塔加热器加热器水泵水泵开开关关周边区周边区40部分供冷部分供冷/部分供暖部分供暖内区内区冷却塔冷却塔加热器加热器水泵水泵开开关关周边区周边区412.水环热泵空调系统的特点水环热泵空调系统的特点 调节方便调节方便 节能节能 可同时供冷供暖可同时供冷供暖 经济性好经济性好 系统布置简单灵活系统布置简单灵活 设计方便，设计周期短设计方便，设计周期短 施工及运行管理方便施工及运行管理方便 噪声大噪声大 无新风无新风 423.水环热泵空调系统的应用水环热泵空调系统的应用 从水环热泵空调系统的热回收功能热回收功能出发，其应用的范围是 气候适中、冬季不太冷而需要供暖的地方气候适中、冬季不太冷而需要供暖的地方 建筑体型大，有明显的周边区和内区建筑体型大，有明显的周边区和内区 冬季内区热负荷较大的商场，白天热负荷较大、冬季内区热负荷较大的商场，白天热负荷较大、人员集中的办公楼建筑人员集中的办公楼建筑 43