通风空调设计基础知识与应用.docx
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通风空调设计基础知识与应用
设计基础知识及应用
云南创佳楼宇科技工程有限公司
2009年6月
1.制冷基础知识
1.1.常用术语
1.1.1.
干球温度：
温度计的感温球与空气直接接触，测出的空气温度。
（在空气没有饱和时湿球温度低于干球温度。
）
1.1.2.湿球温度：
用带有水分的湿纱布包在温度计的感温球上，这样的温度计称为湿球温度计（见右图），由它测出的温度称为湿球温度。
1.1.3.湿空气：
含有水蒸气的空气，即干空气与水蒸气的混合物。
1.1.4.含湿量（比湿度）：
在湿空气中，单位质量干空气中的水蒸气的质量。
1.1.5.绝对湿度：
1m3的湿空气中所含水蒸气的质量。
1.1.6.相对湿度：
湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度之比。
1.1.7.冷负荷、热负荷、湿负荷：
为了保持建筑物的热湿环境，在某一时刻需向房间供应的冷量称为“冷负荷”；在某一时刻为了补偿房间热量需向房间供应的热量冷量称为“热负荷”。
为了维持房间相对湿度需从房间除去的湿量称为“湿负荷”。
1.1.8.热量:
当温度不同的两个物体相接触时，两者的温度逐步趋于一致，发生了热能从温度较高的物体相温度较低的物体转移，此时物体所放出或吸收能量称为热量。
1.1.9.显热：
物质在吸热或放热过程中，温度上升或下降，但是物质的形态不发生变化，这种热称为显热。
1.1.10.潜热：
当单位质量的物质在吸收或放出热量的过程中，其形态发生变化，但温度不发生变化，这种热量无法用温度计测量出来，人体也无法感觉到，但可通过实验计算出来，这种热量就称为潜热。
1.2.常用单位及换算
1.2.1.压力单位换算
1Pa≈0.1mmH2O
1MPa=106Pa≈10kgf/cm²
1kgf/cm²≈10mH2O（米水柱）
1.2.2.能、功、热单位换算
焦耳（J）
千瓦小时（KW.h）
千卡（KCal）
1焦耳（J）
1
2.78×10-7
2.4×10-5
1千瓦小时（KW.h）
3.6×106
1
859.8
1千卡（KCal）
4186.8
1.16×10-3
1
1.2.3.功率单位换算
瓦特（KW）
千卡每小时（Kcal/h）
1千瓦（KW）
1
860
1千卡每小时（Kcal/h）
0.001163
1
常用单位：
1kcal/h=1.163w
1kw=860kcal/h
1RT=3.516kw=3024kcal/h
（RT：
美国冷吨）
1.2.4.重量单位换算
1千克（kg）=2.205磅（lb）
1磅（lb）=0.454千克（kg）
1.3.制冷定义
制冷就是从物体或流体中取出热量，并将热量排放到环境介质中去，以产生低于环境温度的过程。
1.4.制冷方式
1.4.1.物质相变制冷
物质相变制冷是利用液体在低温下的蒸发过程及固体在低温下的熔化或升华过程向被冷却物体吸收热量---即制冷量。
因此，相变制冷分为液体气化制冷与固体熔化与升华制冷，由于液体自身具有流动性，液体气化制冷是广泛应用的。
液体汽化成蒸气的过程吸收热量，从而达到制冷的目的，为了使其连续不断地工作，成为一个循环，便必须使制冷剂在低压下蒸发汽化、蒸气升压、高压气体液化和高压液体降压。
物质相变制冷主要形式：
1）蒸汽压缩式制冷系统：
由压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成，用管道将它们连接成一个密封系统。
制冷剂液体在蒸发器内以低温与被冷却对象发生热交换，吸收被冷却对象的热量并气化，产生的低压蒸汽被压缩机吸入，经压缩后以高压排出。
压缩机排出的高压气态制冷剂进冷凝器，被常温的冷却水或空气冷却，凝结成高压液体。
高压液体流经膨胀阀时节流，变成低压低温的气液两相混合物，进入蒸发器，其中的液态制冷剂在蒸发器中蒸发制冷，产生的低压蒸汽再次被压缩机吸入。
如此周而复始，不断循环。
2）蒸汽吸收式制冷：
蒸汽吸收式制冷系统是由发生器、冷凝器、制冷节流阀、蒸发器、吸收器、溶液节流阀、溶液热交换器和溶液泵组成。
整个系统包括两个回路：
一个是制冷剂回路，一个是溶液回路。
系统中使用的工作流体是制冷剂和吸收剂，我们称它为吸收是制冷的工质对。
吸收剂使液体，它对制冷剂有很强的吸收能力。
吸收剂吸收了制冷剂气体后形成溶液。
溶液加热又能放出制冷剂气体。
因此，我么可以用溶液回路取代压缩机的作用，构成蒸汽吸收式制冷循环。
制冷剂回路由冷凝器、制冷剂节流阀、蒸发器组成。
高压制冷剂气体在冷凝器中冷凝，产生的高压制冷剂液体经节流后到蒸发器蒸发制冷。
溶液回路由发生器、吸收器、溶液节流阀、溶液热交换器和溶液泵组成。
在吸收器中，吸收剂吸收来自蒸发器的低压制冷剂气体，形成富含制冷剂的溶液，将该溶液用泵送到发生器，经过加热是溶液中的制冷剂重新蒸发出来，送入冷凝器。
另一方面，发生后的溶液重新恢复到原来的成分，经冷却、节流后成为具有吸收能力的吸收液，进入吸收器，吸收来自蒸发器的低压制冷剂蒸汽。
吸收过程中伴随释放吸收热，为了保证吸收的顺利进行，需要冷却吸收液
在蒸汽吸收式制冷中，吸收器好比压缩机的吸入侧；发生器好比压缩机的排出侧；对发生器内溶液进行加热，提供提高制冷剂蒸汽压力的能量。
3）蒸气喷射式制冷
4）吸附制冷
1.4.2.气体膨胀制冷
1.4.3.绝热放气制冷
1.4.4.热电制冷
1.4.5.气体涡流制冷
1.5.制冷循环
部件名称：
压缩机
蒸发器
冷媒状态气态、高温、高压
部件名称：
冷凝器
部件名称：
蒸发器
冷媒状态液态、中温、高压
冷媒状态气态、低温、低压
冷媒状态液态、低温、低压
部件名称：
节流装置
1.6.制冷剂定义
是制冷装置中进行循环制冷的工作物质。
1.7.空调常用制冷剂
R22、R407C、R134a、R410a（后3种为环保冷媒）
1）R407c——是由质量百分比为23﹪的氟利昂32、25﹪氟利昂125和52﹪氟利昂134a组成的三元非共沸混合工质。
2）R410a——是由质量百分比各为50﹪的氟利昂32和氟利昂125组成的二元近共沸混合工质。
冷媒型号
R22
R134a
R407c
R410a
冷媒类别
氟利昂
氟利昂
三元非共沸混合溶液
二元近共沸混合溶液
冷媒化学式
CHDIF2
CF3CH2F
R32/125/134a
（23/25/52%）
R32/125
（50/50%）
臭氧消耗潜能值ODP
0.04
～0
～0
～0
全球变暖能值GWP
1900
1320
1700
1890
性能说明
使用较广，2040年停用
是R12的替代制冷剂，制冷效率较低，对铜有腐蚀性
是R22较好的替代制冷剂，但制冷效率下降5%左右
具有良好的传热特性和流动特性，制冷效率较高，比R22高40-50%
3）臭氧消耗潜能值ODP：
表示制冷剂消耗大气臭氧分子的程度，选用R11的值作为基准值1.0，此值越小说明对臭氧的破坏越小，此值为0，说明对臭氧无破坏。
4）全球变暖潜能值GWP：
是衡量制冷剂对气候变暖影响的指标值，选用CO2的温室效应潜能值作为基准值1.0，此值越大说明温室效应越大。
1.8.载冷剂定义
采用制冷装置间接冷却的被冷却物，或者将制冷剂装置产生的冷量远距离输送，这时，均需要一种中间物质，在蒸发器内被冷却降温，然后再用它冷却被冷却物，这种中间物质称为载冷剂。
1.9.空调系统常用载冷剂
1）水：
适用于制冷温度在0℃以上的场合,如空气调节设备等；
2）盐水：
适用于制冷温度在0℃~-30℃的场合，有腐蚀性，需加缓蚀剂；
3）乙二醇的水溶液：
适用的温度范围为0～-50℃，有腐蚀性，需加缓蚀剂。
2.空调基础知识
2.1.空调系统的分类
室内热量转移方式分类
散热方式分类
系统结构分类
直接膨胀式
（冷媒）
风冷式
分体式
一拖一
（家用分体、商用分体）
多联机
（VRV系统）
整装式
（屋顶空调）
水冷式
整装式
（水冷）
分体式
（分体式水环热泵）
间接膨胀式
风冷式
（风冷式冷热水机组）
水冷式
（水冷式冷水机组、水源热泵）
2.2.空调机部件
2.2.1.空调机四大部件
压缩机、冷凝器、蒸发器和节流部件
压缩机
1）容积式制冷压缩机:
是靠改变工作腔的容积，将周期性吸入的定量气体压缩。
常用的容积式制冷压缩机有往复活塞式制冷压缩机和回转式制冷压缩机。
2）离心式制冷压缩机:
是靠离心力的作用，连续地将所吸入的气体压缩。
这种制冷压缩机的转数高，制冷能力大。
3）制冷压缩机的分类
分类
密封类型
功率（KW）
主要用途
主要特征
容
积
式
往
复
活
塞
式
活
塞
式
开启式
0.4~120
制冷装置、热泵、汽车空调
使用简单；
品种齐全；
价格便宜；
不适合大容量设备。
半封闭式
0.7~45
制冷装置、汽车空调、热泵
全封闭式
0.1~15
电冰箱、空调器
斜
盘
式
开启式
0.75~2.2
汽车空调
汽车空调专用
回
转
式
滚
动
转
子
式
开启式
0.75~2.2
汽车空调
容积小；
转数高。
全封闭式
0.1~5.5
电冰箱、空调器
滑片式
开启式
0.75~2.2
汽车空调
全封闭式
0.6~5.5
电冰箱、空调器
涡旋式
开启式
0.75~2.2
汽车空调
全封闭式
2.2~7.5
空调器
双螺杆式
开启式
6左右
大型汽车空调
与离心式压缩机相比，适合于高压缩比场合，多用于制冷装置、空调与热泵系统；
正在向封闭式发展。
20~1800
制冷装置、空调、热泵
半封闭式
30~300
制冷装置、空调、热泵
单螺杆式
开启式
100~1100
制冷装置、空调、热泵
半封闭式
22~90
制冷装置、空调、热泵
离心式
开启式
90~10000
制冷装置、空调
适合于大容量系统；
不适合于高压缩比场合。
半封闭式
冷凝器
1）作用：
是将制冷压缩机排出的高温高压气态制冷剂予以冷却、使之液化，以便制冷剂在系统中循环使用。
2）分类：
根据冷却剂种类的不同，冷凝器可归纳为四类：
水冷、风冷、水-空气冷却（蒸发式或淋水式）以及靠制冷剂后其它工艺介质进行冷却的冷凝器。
3）常用的水冷式冷凝器：
壳管冷凝器、套管冷凝器、焊接板式冷凝器。
蒸发器
1）作用：
是通过制冷剂蒸发（沸腾），吸收载冷剂的热量，从而达到制冷目的。
2）分类：
满液式蒸发器、非满液式蒸发器、循环式蒸发器、淋激式蒸发器
节流机构
1）作用：
a.对高压液态制冷剂进行节流降压，保证冷凝器和蒸发器之间的压力差，以使蒸发器中的液态制冷剂在要求的低压下蒸发吸热，从而达到制冷降温的目的；同时使冷凝器中的气态制冷剂，在各顶的高压下放热冷凝。
b.调节供入蒸发器的制冷剂流量，以适应蒸发器热负荷变化，从而避免因部分制冷剂在蒸发器中未及气化，而进入制冷压缩机，引起湿压缩甚至冲缸事故；或因供液不足，致使蒸发器的传热面未充分发挥作用，引起制冷压缩机吸气压力降低，制冷能力下降。
2）种类：
手动膨胀阀、浮球式膨胀阀、热力膨胀阀、电子膨胀阀、毛细管
2.2.2.空调机辅助设备
1）储液器：
储液器在制冷系统中起稳定制冷剂流量的作用，并可以用来存储液态制冷剂。
2）气液分离器：
气液分离器是分离来自蒸发器出口的低压蒸气中的液滴，防止制冷压缩机发生湿压缩甚至液击现象。
3）过滤器：
过滤器是用来清除制冷剂蒸气和液
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