1、各种空调系统特点第四章 各种空调系统特点5.1 水冷式冷水机组（活塞、螺杆、离心）5.1.1 工作原理（1）活塞式：通过活塞的往复运动吸入气体和压缩气体，利用机头数或汽缸数来调节负荷。（2）螺杆式：通过转动的两个螺旋形转子相互齿合而吸入气体和压缩气体，利用滑阀调节汽缸的工作容积或机头数来调节负荷。（3）离心式：通过叶轮离心力作用吸入气体并对气体进行压缩，利用进口导叶片调节汽缸的工作容积来调节负荷。5.1.2 性能分析（1）活塞式：可分为整体型和模块化冷水机组。 模块化冷水机组体积小，重量轻，噪声低，占地面积小；容量可根据负荷进行组合，调节灵活，部分负荷运行性能好。但价格昂贵往复运动的惯性力大，
2、转速不能太高，振动较大。（2）螺杆式：与活塞式相比，结构简单，运动部件少，无往复运动的惯性力，转速高，运转平稳，振动小，易损件少，运行可靠。对湿冲程不敏感，允许少量液滴入缸，无液击危险。单机容量比离心式小。转速比离心式低。润滑油系统比较庞大和复杂，耗油量较大。噪声比离心式高。部分负荷下调节性能较差，特别是在60以下负荷运行时，性能系数COP急剧下降，一般只宜在60100负荷范围内运行。（3）离心式：性能系数COP高。无气阀、填料、活塞环等易损件，工作比较可靠。叶轮做旋转运动，运转平稳，振动小，噪声较低。对材料强度、加工精度和制造质量要求严格。单级压缩机在低负荷下，容易发生喘振。当运行工况偏离设
3、计工况时效率下降较快。制冷量随蒸发温度降低而减少；随转速降低而急剧下降。5.1.3 机组选型单机名义工况制冷量（kw）冷水机组机型116活塞式、蜗旋式116700活塞式螺杆式7001054螺杆式10541758螺杆式离心式1758离心式5.2 吸收式冷热水机组（蒸汽、热水、直燃）5.2.1 工作原理（1）蒸汽热水式：利用蒸汽或热水作为热源，以沸点不同而相互溶解的两种物质的溶液作为工质，其中高沸点组分为吸收剂，低沸点组分为制冷剂。制冷剂在低压时沸腾产生蒸汽，使自身得到冷却；吸收剂遇冷吸收大量制冷剂所产生的蒸汽，受热时将蒸汽放出，热量由冷却水带走，形成制冷循环。（2）直燃式：利用燃烧重油、煤气或天
4、然气等作为热源。分为冷水和冷热水机组两种。工作原理与蒸汽热水式相同。5.2.2 性能分析运动部件少，噪声低、振动小。溴化锂溶液无毒，对臭氧层无破坏作用。热水蒸发式可利用余热、废热及其他低品位热能。直燃式吸收制冷机与单效蒸汽热水式比较，燃料消耗减少10。机组可直接供冷、供热。安全性比锅炉高，没有锅炉要求严格。部分负荷下运行时，相对应的热效率不会下降，其调节性能比电动式优越。使用寿命比压缩式短，操作较复杂。热效率低。热力系数单效为0.6左右、双效为1.2左右、直燃式可达1.6左右。溴化锂在有不凝性气体存在时对金属腐蚀严重。气密性要求高，运行中即使漏入微量的空气也会影响冷水机组的性能。5.3 风冷式
5、冷热水机组5.3.1 工作原理与水冷式冷水机组比较，风冷式冷热水机组只是在制冷系统管路上多装了一个四通阀，而且采用的是强迫对流的风冷冷凝器，以空气作为冷却介质，靠空气的温升带走冷凝热量。5.3.2 性能分析用空气作为低位热源，取之不尽，用之不竭，处处都有，可以无偿地获取。风冷式冷热水机组产品规格齐全，制冷量范围大，为设计选型提供方便。风冷式冷热水机组一般安装在室外，不需要专门的机房。与水冷式冷水机组相比，省掉冷却水系统和冬季热源设备如锅炉等，但机组价格较高。风冷式冷热水机组冬季易结霜，当室外温度为-10以下时，难以启动。冷凝温度受环境温度影响很大，运行不够稳定，COP较低。5.4 VRV系统5
6、.4.1 工作原理VRV系统也称变制冷剂流量多联分体式空气调节系统，其定义为：一台室外空气源制冷或热泵机组配置多台室内机，通过改变制冷剂流量适应各房间负荷变化的直接膨胀式空调系统。其工作原理为：室内温度传感器控制室内机制冷剂管道上的电子膨胀阀，通过制冷剂压力的变化，对室外机的制冷压缩机进行变频调速控制或改变压缩机的运行台数、工作气缸数、节流阀开度等，使系统的制冷剂流量变化，达到制冷或制热量随负荷变化的目的。日本大金工业株式会社将这种空气调节方式注册为VRV系统。5.4.2 性能分析风冷一拖多空调就是我们行业内常说的VRV，MRV，MDV，由室内、外机、冷媒管、凝结水管及附件组成，室外机置于阳台
7、上或楼顶，室内、外机之间采用紫铜冷媒管连接，不需膨胀水箱、循环泵。可选用单相电流，不需特批三相入户，节省线路，便于计量计费。风冷一拖多中央空调从日本引进，自95年进入中国市场以来顺应市场需求，发展速度十分惊人。VRV系统没有空气调节水系统和冷却水系统，系统简单、不需机房面积，管理灵活，可以热回收，且自动化程度较高。衰减问题由于冷媒在输送过程中，不可避免地会造成能量的衰减，系统越大、管路越长，造成的衰减也越大，为了避免过大的能量损失，单模块系统一般不宜超过50KW。回油问题系统虽然配有高效油分离器，但由于冷冻油具有与氟利昂互融的特性，势必会造成部分冷冻油排送到系统当中，正常配置时这部分冷冻油会随
8、氟利昂一起回流至压缩机，但系统过大时，必然会造成冷冻油大量滞留在系统当中，如此长期运行，不但会造成压缩机故障，还会降低换热器的换热效率泄漏问题氟利昂系统对气密性有非常高的要求，系统越大，系统在安装过程中泄漏的可能性越大，工程质量越难保证，并且过大的系统给正常的安装查漏造成极大的麻烦，万一泄漏，也不便于检查维修。脏堵问题系统中由于有大量的节流元件，虽然装有过滤器，但系统太脏时仍会造成脏堵；系统越大，安装时排污吹扫越是困难，产生的氧化皮等杂质越难清理干净，日后脏堵的可能性就越大。安装空间问题过大的系统必然使得室外机的模块体积庞大，对吊装、安装的位置、空间、强度等的要求也就越高，对周围环境造成的影响
9、（比如噪声等）也就越大；而中小型模块可分散布置，因地制宜，更适合我国的建筑结构。 能耗问题系统选型时室外主机的容量是和室内机容量相匹配的，室外机的配置是按室内机全开时容量考虑的，若该子系统长期只开一台室内末端，尽管是外机变频，但容量调节还是有限的，其他末端及过长的管路也要消耗一定的能量，系统定期执行的回油操作需要消耗更多的能量，系统内机开机数量过少时，反而比一拖一费电，一般能效比只能达到2.5。 安全问题系统越大，氟利昂的充注量也越大，如有一个末端泄漏，必然导致该系统的氟利昂都泄至该末端所处的空间，造成局部氟利昂浓度太大，严重时会使人员窒息，造成危险，系统越大，这种危险性也越大。一个点的泄漏还
10、会导致整个系统瘫痪，该子系统拖带的房间将都不能使用空调，影响面更大。 通讯干扰问题系统越大，室内外机之间的通讯线与强电管线之间的纠错缠绕也就越多，强电管线对通讯线的干扰也就越强，也就越容易产生误通讯，造成主机的误动作。第六讲 技术经济评价6.1 技术性能分析目前空调系统可分为一般空调系统和水冷高效节能空调系统。一般空调系统包括独立式分体空调方式和集中式中央空调方式，其中集中式中央空调方式包括水冷电动式冷水机组，风冷热泵冷热水机组和吸收式冷水机组；水冷高效节能空调系统是指集中冷却的分散型空调系统形式。随着建筑用地费用日益上升，而力求缩小机房的占用面积以增大地下车库的面积，来为其创造较大的经济效益
11、。所以要选择一个既可靠而又经济的冷热源方案对整个空调系统尤为重要，而且直接影响到整个工程的投资、运行效益和服务质量。设计工程师应该熟悉这些机组的基本性能、特点，才能灵活地应用于各种工程，才能达到经济、合理、节能的目的，满足舒适与工艺的要求。机组的应用性能主要包括：制冷量范围、性能系数、调节特点等。6.1.1 主要特点比较方案一：风冷分体式空调方式分体空调指空气-空气热泵，内外机都和空气进行换热，主要适用于家用及小型办公楼，综合性大楼空调系统一般不采用分体式设计，主要原因是：(1) 大量的室外机占用庞大的安装位置，且室外机需安装于外墙或屋顶上，影响建筑物装饰效果。当为玻璃幕墙时，外墙难于安装。(
12、2) 室外机使用一段时间后，翅片易积尘，影响换热效率，耗电量上升，压缩机工作条件不断恶化，使用寿命缩短。(3) 环境温度过低时，压缩机难以启动，且冬季除霜能耗高。(4) 分体空调制冷制热效果受冷媒管道长度的限制。虽然目前分体空调技术在不断改进，比如松下空调配管长度可达50米；大金空调配管长度更可在百米以上，且多台室内机可共用一套室外机组，但昂贵的价格让人难以接受。方案二：水冷电动式冷水机组（活塞机、螺杆机和离心机）水冷电动式冷水机组通常由水冷冷冻主机+风机盘管（或风柜机）组成，该空调方式为传统中央空调方式，应用广泛，但存在如下缺点：（1）冷冻机蒸发温度比直接面对空气的蒸发式空调机低68，能效比
13、EER相应低2025%；考虑到冷却水系统、冷冻水泵、冷冻机及风机功耗，整系统满负荷能效比约为EER=2.83.5，运行费用较高。 （2）冷冻水管需保温；冷冻机及冷冻水泵占用机房面积，一般占总建筑面积23%，土建费用高；加上冷却水系统，安装工程量大，系统复杂，设计周期长，总投资费用较高，经济性较低。（3）在低负荷或部分负荷时，冷冻机及冷冻水泵的能量调节特性有限，全年综合能效比低，社会效益不高。机房需专职人员值班，管理费用增加。（4）集中提供冷源，主机故障影响整个系统，安全可靠性一般；加上冷却水系统，此空调方式总占地面积大，技术条件（安全可靠性、经济寿命、占用建筑面积）不高。 方案三：风冷热泵冷热
14、水机组风冷热泵冷热水机组通常由风冷热泵主机+风机盘管（或风柜机）组成，该空调方式无冷却水系统，安装简单，不占用机房面积，但存在如下缺点：（1）由于换热器采用风冷式，能效比较水冷式低，加上冷冻水系统和末端，系统能效比更低，EER=2.53.0，运行费用高。 （2）造价比其他的空调方式高，投资约为水冷电动式冷水机组的1.21.3倍，约为中宇节能空调的1.41.5倍，投资费用高。（3）压缩机运行工况易受室外环境影响，系统安全可靠性低；换热效率和制冷、制热量随使用年限下降，机组寿命不高。（4）环境温度过低时，压缩机难以启动，且冬季反向除霜能耗高，换热效率大大降低；当室外温度低于-10时，机组不宜使用。
15、虽然融霜技术得到很大改进，提高机组冬季运行的可靠性，但是风冷热泵冷热水机组昂贵的投资费用和运行费用，使用户难以接受。方案四：溴化锂吸收式冷水机组（蒸汽型、热水型和直燃型）吸收式冷水机组通常由吸收式冷冻主机+风机盘管（或风柜机）组成，该空调方式为传统中央空调方式，可实现供冷、供暖、供热水三联供，应用广泛，但存在如下缺点：（1）冷冻机能效比较低，一般只达到0.81.3，节电不节能；考虑到冷却水系统、冷冻水泵、空调机及风机功耗，整系统满负荷能效比约为EER=0.61.0，全年运行费用较高。（2）运行管理和维护保养要求较高，否则会造成制冷量衰减较快，并影响使用寿命。（3）溴化锂水溶液对一般金属材料有腐蚀作用，尤其是在有空气存在的情况下，腐蚀更为严重。腐蚀不仅缩短制冷机的寿命，而且也影响制冷机的正常工作和制冷能力，系统安全可靠性一般。 （4）冷冻水泵功率大，冷冻水管需保温。冷冻机及冷冻水泵机房占地面积较大且较高，一般占总建筑面积34%；设备重量也较重。（5）排热量大，所需的冷却水量较大，冷却塔和冷却水系统容量大；CO2和SO2排放量比电动式高，易造成温室效应和大气污染，环境效益差。虽然近来溴化锂吸收式机组
