空调系统的冷热源课件

目录一、简介二、空调系统与冷热源空调系统的冷热源课件1一、简介最近十几年，国内外的空调技术有了飞速的发展，新技术、新系统、新设备不断涌现，其节能性、环保性、经济性、舒适性令人耳目一新。一、简介最近十几年，国内外的空调技术有了2地源热泵系统、冰蓄冷低温送风系统、空调大温差系统、电蓄热系统、无风道诱导通风空调系统、VRV系统、变风量系统、建筑围护结构蓄热系统、变水量系统等相继进入市场，使得原来形式简单、能耗居高不下的空调系统和空调设备面貌焕然一新，呈现出百花齐放、满园春色的新景象。地源热泵系统、冰蓄冷低温送风系统、空调3尤其是近几年，这些新技术、新设备也陆续在重庆得到了开发和应用，取得了令人刮目相看的成果，其突出的经济性，节能性和对环境的保护，使得愈来愈多的设计项目采用了这些新技术和新设备。尤其是近几年，这些新技术、新设备也陆续4二.空调系统与冷热源采用不同的空调冷热源可以构成不同的空调系统：二.空调系统与冷热源采用不同的空调冷热源可5常见的空调系统：常见的空调系统：1、水冷冷水机组水冷冷水机组+锅炉锅炉+空调末端空调末端2、风冷冷热水机组、风冷冷热水机组+空调末端组成的集中式和半集空调末端组成的集中式和半集 中式空调系统中式空调系统(户式空调户式空调)3、多联机或多联变频变冷媒量热泵系统（、多联机或多联变频变冷媒量热泵系统（VRV系系 统）统）4、直燃式溴化锂冷水机组、直燃式溴化锂冷水机组+空调机组组成的集中式空调机组组成的集中式 和半集中式空调系统和半集中式空调系统5、地源热泵空调系统、地源热泵空调系统6、冰蓄冷低温送风空调系统、冰蓄冷低温送风空调系统常见的空调系统：1、水冷冷水机组+锅炉+空调末端61、水冷冷水机组、水冷冷水机组+锅炉锅炉+空调末端空调末端该种方式组成的集中式和半集中式空调系统，是国内目前应用最广的一种空调系统和冷热源组合方式。水冷冷水机组有往复式、螺杆式、离心式、涡旋式，不同的形式，冷水机组与冷却塔、水泵构成了空调冷源系统。锅炉则有燃煤、燃气、燃油和电锅炉。空调末端，可以是风机盘管、柜式空调机组和组合式空调机组。优点是：传统系统，设计和管理人员熟悉，使用可靠。突出的缺点是，冬季需要锅炉，环保性差。空调系统的冷热源课件7常用的常用的水冷冷水机组水冷冷水机组有有:1)螺杆式冷水机组以各种型式的螺杆式压缩机为主机的冷水机组，称为螺杆式冷水机组。它是由螺杆式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流装置、油泵、电气控制箱以及其它控制元件等组成的组装式制冷系统。常用的水冷冷水机组有:1)螺杆式冷水机组8螺杆式冷水机组通常以R-22、R-134a为制冷剂，水为载冷剂，能提供415的冷冻水。螺杆式冷水机组通常以R-22、R-1349螺杆式冷水机组具有结构紧凑、运转平稳、操作简便、冷量无级调节、体积小、重量轻及占地面积小等优点。螺杆式冷水机组具有结构紧凑、运转平稳、操10螺杆式制冷机具有以下特点：螺杆式制冷机具有以下特点：(1)与活塞式冷水机组相比，结构简单，零部件仅为活塞式的1/10，机体重量轻，易于维修。(2)单机制冷量不大于1200kW，可进行15%100%能量无级调节，适用于大中型空调系统。(3)油路系统比活塞式机组复杂些。机组设有高低压、油压、油精过滤器前后压差、冷冻水温度、润滑油温度和电机过载等保护装置；能实现自动报警、指示故障及自动停机等功能。螺杆式制冷机具有以下特点：11空调系统的冷热源课件122)离心式冷水机组离心式冷水机组以离心式制冷压缩机为主机的冷水机组，称为离心式冷水机组。目前使用有单级压缩离心式冷水机组和两级压缩离心式冷水机组。离心式冷水机组过去采用R-11制冷剂，现改用R-22或R-134a制冷剂2)离心式冷水机组13离心式压缩机的结构及工作特性，它的输气量一般希望不小于2500m3/h。因此离心式冷水机组适用于较大的制冷量，单机容量通常在581.4kW（50104kcal）35000kW(3000104kcal/h)之间。离心式压缩机的结构及工作特性，它的输气量一般希望不小于25014图6-49离心式冷水机组外形1-压缩机2-冷凝器3-蒸发器4-滤油器5-油冷却器6-油箱7-电动机8-油泵9-增速箱图6-49离心式冷水机组外形15离心式冷水机组制冷系统示意图1-离心式压缩机2-蒸发器3-冷凝器4-高压浮球阀5-活塞式压缩机6-油分离器7-气液分离器8-放空气阀9-干燥器10-油箱11-油过滤器12-油冷却器13-油泵离心式冷水机组制冷系统示意图16此外，离心式冷水机组的工况范围比较狭窄。单级离心式冷水机组中，冷凝压力不宜过高，蒸发压力不宜过低。其冷凝温度一般控制在40左右，冷凝器进水温度一般在32左右；蒸发温度大致在010之间，用得较多的是05，蒸发器冷水出口温度约为57左右。此外，离心式冷水机组的工况范围比较狭窄。17离心式冷水机组的COP值：一般为4.4，节能型为4.69，超节能型为5.02。离心式冷水机组的COP值：18离心式冷水机组适用于大中型建筑物，如宾馆、剧院、办公楼等舒适性空调制冷，以及纺织、化工、仪表、电子等工业所需的生产性空调制冷，也可为某些工业生产提供工艺用冷水。离心式冷水机组适用于大中型建筑物，如宾19 3)模块式冷水机组模块式冷水机组模块式冷水机组是一种新型的制冷装置，它是由多台模块式冷水机单元并联组成的。模块式系统中每个单元制冷量为130kW，其中有两个完全独立的制冷系统，各自有双速或单速压缩机、蒸发器、冷凝器及控制器，它以R22为制冷剂，空调制冷量65kW。3)模块式冷水机组20机组内每个压缩机具有独立的制冷剂回路，采用微电脑协调控制多回路工作。每个压缩机都能独立地进行能量调节，因此这种机组具有较宽广的调节性能和较强的负荷变化适应能力。机组内每个压缩机具有独立的制冷剂回路，采21模块式机组可由多达13个单元组合而成，总的制冷量为1690kW。模块式冷水机组内设有电脑监控系统，控制整个机组，按空调负荷的大小，定期启停各台压缩机或将高速运行变为低速运行，包括每一个独立制冷系统和整机运行。模块式机组可由多达13个单元组合而成，22模块式冷水机组的优点模块式冷水机组的优点：按照冷负荷变化，随时调整运行的模块数，使输出冷量与空调负荷达到最佳配合，节约能耗；多台压缩机并联工作，如果其中一台压缩机停止运转，其它运转的压缩机能保证制冷量基本不变，在输出容量不变的运行状态下，对机组内的压缩机逐一进行检修；重量轻，外型尺寸小，节省建筑面积；模块式的组合，对制冷系统提供最大的备用能力，而且扩大机组容量非常简单易行。模块式冷水机组的优点：按照冷负荷变化，23模块式冷水机组的最大缺点模块式冷水机组的最大缺点:是对水质要求较高，因为冷凝器、蒸发器均为板式，如果水质不好，一旦结垢阻塞，就会影响冷凝器和蒸发器的传热，甚至会使电动机过载而烧毁。模块式冷水机组的最大缺点:244)多机头冷水机组多机头冷水机组多机头冷水机组是一种装有二个以上压缩机的冷水机组。每个压缩机称为一个机头，机头型式可分为活塞式、螺杆式或涡旋式等等，但必须是同一规格同型压缩机。4)多机头冷水机组25由于机组的各机头型式规格相同，既可互为备用，又能使维修备件量减至最少，具有较高的运行可靠性。由于机组的各机头型式规格相同，既可互为备用，26空调系统的冷热源课件27常用的热源有常用的热源有:燃煤热水锅炉；燃气热水锅炉;燃油热水锅炉;电锅炉。常用的热源有:燃煤热水锅炉；28 2、风冷冷热水机组、风冷冷热水机组+空调末端组成的集中式空调末端组成的集中式和半集中式空调系统和半集中式空调系统(户式空调户式空调)风冷冷热水机组有往复式、螺杆式、涡旋式几种不同的形式，冷水机组与水泵构成了空调冷热源系统。空调末端，可以是风机盘管、柜式空调机组和组合式空调机组。这种组合的优点是无需锅炉、系统简单，突出的缺点是：能耗高，容量调节有限，运转费用居高不下，冬季供暖效果差。2、风冷冷热水机组+空调末端组成的集中式和29风冷热泵冷热水机组：风冷热泵冷热水机组：风冷热泵冷热水机组又称空气源热泵（ASHP）。通过制冷剂管路四通阀的转换，夏季可以供冷，冬季则可以供热。风冷热泵冷热水机组：30风冷热泵冷热水机组的特点是：风冷热泵冷热水机组的特点是：（1）制冷与制热所得冷量或热量可通过水传输到较远的用冷、用热设备，冷热源兼用，利用一台机组就可解决全年的空调需要。它适用于冬季室外空调计算温度较高，无集中供热的需采暖地区。近年来，在我国长江流域及其以南的地区，这类机组的应用发展很快。风冷热泵冷热水机组的特点是：（1）制冷与制热所得31（2）整体性好，可露天安装，不占用有效建筑面积作机房；采用风冷，省去了冷却塔及冷却水系统；冬季运行时，利用的是大气中的自然能，较之简单的直接电加热供暖COP值高。（2）整体性好，可露天安装，不占用有效建筑面积作32（3）主要缺点是夏季采用风冷冷凝器，冷凝压力高，COP值比水冷机组低；冬季运行时，其制热能力随室外空气温度的降低而下降。在低温地区当供暖能力不足时，还需要辅助热源供暖。室外空气温度过低时，机组回油也是个值得注意的问题。风冷热泵机组的最大短处在于其空气侧换热器要求的换热面积大，所以设备价格昂贵。（3）主要缺点是夏季采用风冷冷凝器，冷凝压力高，C33 户式空调冷水机组：户式空调冷水机组：户式空调冷水机组是一种微型的集中空调系统的制冷机组。它将集中空调的制冷系统和冷冻水系统的水泵及膨胀水箱集合在机组中，其冷凝器常采用风冷式。户式空调冷水机组：34这种机组的制冷剂管路集中在机组内，机组输出低温冷冻水，供给空气处理器冷却空气之用，避免了制冷剂的长距离输送，提高了制冷系统的可靠性和密封性。同时，送往各房间的冷却介质是冷冻水，对空调末端设备的控制调节也较为简单容易。这种机组的制冷剂管路集中在机组内，机组输35户式空调冷水机组特别适用于100600m2的住宅和单元写字楼。户式空调冷水机组特别适用于1006036空调系统的冷热源课件37空调系统的冷热源课件38 3 3、多联机或多联变频变冷媒量热泵系统、多联机或多联变频变冷媒量热泵系统（VRV VRV系统）系统）多联机或多联变频变冷媒量热泵系统，虽然都是源于日本大金公司的VRV系统，但是各制造厂又有所发展和改进，其基本组成为一台室外机，多台室内机组成，民间俗称一拖多。主要生产厂有日本大金、日立、东芝、三菱、三洋，松下，中国海尔、美的、格力、小天鹅等公司。3、多联机或多联变频变冷媒量热泵系统（VRV系统39这种系统的优点是无需锅炉、一次投资正逐渐降低到可以接受的水平,控制灵活。突出的缺点是：能耗较水机高，安装水平要求高，冬季供暖效果稍差。这种系统的优点是无需锅炉、一次投资正逐渐降低40价格比较价格比较:空调面积15500m2，空调负荷2340kW；通过招标，中标价为626万元，采用“大金”品牌，单位冷价约为2.67元/W。水冷式空调系统造价约为：1.52.0元/W。价格比较:41 直燃式溴化锂冷热水机组有燃油式、燃气式几种不同的形式，夏季提供冷水、冬季提供热水，冷热水机组与冷却塔、水泵构成了空调冷热源系统。空调机组，可以是风机盘管、柜式空调机组和组合式空调机组。优点是：无需锅炉、系统简单，冬季供暖效果差，突出的缺点是：一次投资高，运转费用高机房面积大，环保性不佳。4 4、直燃式溴化锂冷水机组、直燃式溴化锂冷水机组+空调机组空调机组组成的组成的集中式和半集中式空调系统集中式和半集中式空调系统直燃式溴化锂冷热水机组有燃油式、燃气式几种不同的42 吸收式冷水机组：吸收式冷水机组：吸收式制冷是蒸气制冷的一种，和蒸气压缩式制冷一样，都是利用液态制冷剂在低压低温下气化来达到制冷的目的。这是他们共同之处，但他们也存在两个非常不同之处。吸收式冷水机组：43按照热力学第二定律，把低温物体的热量传递给高温物体是要消耗一定的外界能量来作为补偿。蒸气压缩式制冷靠消耗电能转变为机械功来作为能量补偿，而吸收式制冷则是靠消耗热能来完成这种非自发过程。因此，在热源便宜、方便，特别是有废热可利用的地方，吸收式制冷便可发挥其优势。按照热力学第二定律，把低温物体的热量传递给44吸收式制冷机的经济性常以热力系数热力系数作为评价指标。热力系数是吸收式制冷机中获得的制冷量与消耗的热量之比。在吸收式制冷机中，氨吸收式制冷机的热力系数很低，约为0.15左右，就是采用了提高措施，也只能达到0.5。溴化锂吸收式机组的热力系数较高，单效溴化锂吸收式制冷机的热力系数可达0.7以上。此外，直燃式溴化锂吸收式机组还可作为热水锅炉为用户提供热水。吸收式制冷机的经济性常以热力系数作为评价指45直燃型溴化锂吸收式冷热水机组直燃型溴化锂吸收式冷热水机组465 5、地源热泵空调系统、地源热泵空调系统地源热泵工作原理及分类 地源热泵系统是一种利用土壤、地下水或地表水（江、河、湖、海）进行冷热交换，将土壤、地下水或地表水作为热泵系统的冷热源的一种空调系统，冬季把地能（土壤、地下水或地表水）中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到土壤、地下水或地表水中去，此时地能为“冷源”。5、地源热泵空调系统地源热泵工作原理及分类47水源热泵：水源热泵：与传统空调系统相比，增量投资为5%20%，节能率15%30%，增量投资回收年限79年。水源热泵：48 地埋管地源热泵地埋管地源热泵:增量投资约20%40%，节能率20%35%，增量投资回收年限9年以上。49地源热泵与空气源热泵相比，有如下优点：地源热泵与空气源热泵相比，有如下优点：（1）全年温度波动小。冬季温度比空气温度高，夏季比空气温度低，因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵，一般可高于40%，因此可节能和节省费用40%左右。（2）冬季运行不需要除霜，减少了结霜和除霜的损失。（3）地源有较好的蓄能作用。地源热泵与空气源热泵相比，有如下优点：（1）50 当夏季的空调冷负荷明显高于冬季的热负荷时，通常采用复合式地源热泵系统，即以冬季的热负荷为基准进行埋管，多余的夏季冷负荷由冷却塔排除。由于地下换热器的价格明显高于冷却塔，因此采用复合式热泵系统，一次投资可以大幅度下降。当夏季的空调冷负荷明显高于冬季的热负荷时，通常采51 地下耦合热泵系统经济分析：地下耦合热泵系统经济分析：以某实验科技中心为例，进行经济分析:改中心建筑面积为19950平方米，空调面积10000平方米，空调负荷2170kW。(1)以夏季冷复合设计地源热泵系统 地下换热器总长度50000m（含水平连接管）：总投资100万元。钻孔费：共计441个孔，每孔110m，管深100m，管间距4.5m，每孔钻孔费用50元,总投资242万元 水源热泵：总投资260万元 板式换热器：29万元 安装及材料费：77万元。总计：708万元（1.1475万元/冷吨，354元/m2）。地下耦合热泵系统经济分析：52开县医院湖水源热泵空调工程开县医院湖水源热泵空调工程重庆市开县人民医院湖水源热泵空调工程项目是国家可再生能源建筑应用示范工程实施计划项目，重庆市第一批可再生能源建筑应用示范工程实施计划项目。示范面积38000m2，设计冷负荷为2912.7kW，热负荷为1117.2kW。开县医院湖水源热泵空调工程重庆市开县人民53该项目紧邻安康水库，水库水容量常年维持在约1622m3范围内，水体表面积约33,000m2，水体深度常年保持57.5m，水质较好。该项目利用湖水作为空调的热源热汇，采用直接取水、间接利用的方案，如图1所示，设置中间换热器，末端分散设置水-空气热泵机组。取水点和排水点分设在湖的两侧。项目2007年完成设计，2008年4月投入运行。该项目紧邻安康水库，水库水容量常年维持在约54某空军白市驿机场地源热泵项目某空军白市驿机场地源热泵项目北机场机务楼空调面积北机场机务楼空调面积5565 m2主要功能主要功能为：住宿、办公、食堂等，总冷负荷为：住宿、办公、食堂等，总冷负荷 543.4kW，打井共，打井共118口，周边绿化区口，周边绿化区域埋设域埋设85m的双的双U型型PE管。管。某空军白市驿机场地源热泵项目北机场机务楼空调面积5565m55主主 控控 机机 房房主控机房56现场埋管情况现场埋管情况57经济指标：经济指标：造价280万元，增量投资50万元，约占21.7%。技术指标技术指标：与传统空调比，节能33%。经济指标：造价280万元，增量投资50万元，约占58 6 6、冰蓄冷低温送风空调系统、冰蓄冷低温送风空调系统 与冰蓄冷相结合的低温送风系统是降低冰蓄冷系统一次投资的有效手段，410的送风温度，24的冷水初温，10冷水温升，使低温送风空调系统的一次投资和运转费用明显低于常规空调系统，而且可以获得更好的室内空气品质和舒适感。6、冰蓄冷低温送风空调系59 低温送风系统的主要特点是：低温送风系统的主要特点是：低温送风系统的冷溶液初温低，当低温送风系统与冰蓄冷系统结合时，冷溶液初温一般为14，标准工况为2。低温送风系统的冷溶液温升大，常用的冷溶液温升为817，标准工况有两种，即10和15。低温送风系统送风温度低，一般为410，送风温度与空调机组的排数和进风空气参数有关。低温送风时室内空气状态参数与常规空调系统不同，由于低温送风，室内空气的相对湿度明显低于常规空调系统的室内空气参数，一般为30%40%，额定工况参数为：干球温度t1=26，湿球温度ts1=15.15（相对湿度30%）低温送风系统的主要特点是：低温送风系统的冷溶液初60 空调机组的表冷器的排数较常规空调系统用的空调机组的表冷器的排数要多，为在低溶液温度，大温差的条件下获得低送风温度，表冷器必须采用较多的排数,一般采用810排.为防止空调机组表面凝露,机组保温材料和厚度均经过严格选择和计算.由于低送风温度，因此必须考虑风机温升和风管温升。空调机组的表冷器的排数较常规空调系统用的空调机组的表冷61低温送风房间的人体舒适感与室内空气品质：低温送风房间的人体舒适感与室内空气品质：采用低温送风系统以后，由于室内相对湿度的降低，人体舒适感和室内空气品质都可以得到提高。对于一般空调建筑，低温送风系统可以使室内相对湿度保持在3040%，根据大量的试验和应用实践，这样的相对湿度不但不会影响人的舒适感，反而会给人带来空气新鲜感，降低人对室温的敏感程度。在舒适感觉相同的条件下，室内露点温度降低5.56，干球温度可以提高0.564，即近似相当于相对湿度减少25%，干球温度可以提高1，空调房间干球温度的提高，可以明显的减少空调系统的总能耗，节能效果明显。低温送风房间的人体舒适感与室内空气品质：62 只要提供符合规定的新风量、室内禁止抽烟、气流组织设计良好，低温送风系统虽然送风量远小于常规空调系统，其室内空气品质与采用常规空调系统的空调房间相同。空调系统的冷热源课件63低温送风系统的凝露和防止：低温送风系统的凝露和防止：当采用冰蓄冷低温送风系统时，有五种凝露的可能，即：空调机组表面凝露；送风口表面凝露；风管表面凝露；冷水管道表面凝露；室内外水蒸气分压力差导致的凝露。其中送风口表面的凝露，是上述五种凝露中可能性最大，也是比较难以防止的。低温送风系统送风口凝露的防止，国际上目前有两种通用的防止方法，即：“软启动”法；诱导送风口法。由于“软启动”法需要提前两个小时开机，因此国内一般采用诱导送风口法。低温送风系统的凝露和防止：64低温送风用空调机组：低温送风用空调机组：低温送风系统能否成功的关键是空调机组的性能和设计计算，由于低温送风系统采用的是大温差技术，所以能否保证大温差，能否达到要求的送风温度，能否保证表冷器的水阻力在合理的范围内，都是低温送风系统能否成功的不可缺少的。为此：低温送风系统用的空调机组不同于常规空调系统用空调机组，必须进行专门的设计。低温送风用空调机组：65影响低温送风空调机组的主要因素有：表冷器的排数、迎面风速、管程数、片间距、冷水初温和冷水温升。低温送风空调机组的设计选型必须通过计算确定。为防止机组表面凝露，低温送风空调机组的保温材料必须认真选择，并通过计算确定其合理的厚度。空调系统的冷热源课件66 如何防止凝露在低温送风系统中发生是低温送风系如何防止凝露在低温送风系统中发生是低温送风系统设计中的重点之一，除了送风口之外，防止其他凝露统设计中的重点之一，除了送风口之外，防止其他凝露应注意的是：应注意的是：合理的选择保冷材料的类型，除了导热系数要小外，透湿系数和吸水率亦十分关键；保温层的厚度应通过计算确定；低温送风系统的保冷层厚度可按防止凝露的保冷层厚度计算确定，经济厚度一般小于防止凝露的厚度；隔汽层必须完整，无缝隙。如何防止凝露在低温送风系统中发生是低温送风系67 与常规空调系统相比，低温送风系统由于加大了送风温差(降低送风温度)和冷水温升，使得空调机组（风机和电机）和水泵的尺寸明显减少，因此空调系统的一次投资减少。为获得更低的送风温度，空调机组的表冷器的排数增加，迎风面风速降低，使得表冷器的一次投资增加，同时为了防止由于输送温度更低的空气和冷水，低温送风系统空调系统的保温层厚度较常规空调系统需要增加，这一增一减，空调系统的一次投资究竟是减少还是增加了需要进行具体分析。与常规空调系统相比，低温送风系统由于加大了送风68 为比较低温送风系统和常规空调系统一次投资的差别，以下以某商场工程实例（空调面积11660m2）加以说明：送风量的比较：与常规空调系统相比，低温送风系统由于室内相对湿度减少，送风温度降低，送风温差加大，所以送风量明显减少。单位面积送风量低温送风系统约为普通空调系统的50%左右。为比较低温送风系统和常规空调系统一次投资的差别，69空调机组价格比较：低温送风系统必须采用专门的空调机组，否则难以达到：低的出风温度，低温送风系统的送风温度目前一般是控制在49，通常低温送风系统的典型的送风温度是42F（5.6）和45 F（7.2)；规定的冷水温升，低温送风系统的冷水温升目前一般是控制在815，低温送风系统的典型的送风温度是16F（8.8）和24 F（13.2)；空调机组价格比较：70在低温时机组表面不会出现凝露。单位面积送风量低温送风系统约为普通空调系统的50%左右。低温送风系统的空调机组约为普通空调系统的空调机组价格的60%左右。在低温时机组表面不会出现凝露。单位面积送风量低温送风系统约71 低低温温送送风风系系统统的的一一次次投投资资明明显显低低于于常常规规空空调调系系统统，这这里里尚尚未未包包括括由由于于空空调调机机组组风风量量减减少少，风风管管系系统统和和水水系系统统尺尺寸寸的的缩缩小小，导导致致的的空空调调机机房房的的减减少少和和建建筑筑物物空空间间的的节节约约和和层高的提高带来的额外经济效应。层高的提高带来的额外经济效应。低温送风系统的一次投资明显低于常规空调系统，这72谢 谢!谢谢!73