全 面介紹中央空調制冷知識

一、有關中央空調的基礎知識

1、空調的基本概念

1.1 什么是制冷劑，其工作原理是什么？

答：在被冷卻對象和環境介質之間傳遞熱量，并終把熱量從被冷卻對象傳給環境介質的制冷機中進行制冷循環的工作物質。

其工作原理是制冷劑在蒸發器內吸收被冷卻物質的熱量而蒸發，在冷凝器中將所吸收的熱量傳給周圍的空氣或者水，而被冷卻為液體，往復循環，借助于狀態的變化來達到制冷的作用。

1.2 什么是載冷劑，其工作原理是什么？

答：將制冷裝置的制冷量傳遞給被冷卻介質的媒介物質。

如常用的空調冷凍水，其在蒸發器內被冷卻降溫，然后遠距離輸送，來冷卻需要被冷卻的物體。目前常用的載冷劑有水，它只能用于高于0℃的條件，當要求低于0℃時。一般采用鹽水，如：氯化鈉或者氯化鈣水溶液或者采用乙二醇、丙二醇等有機化合物的水溶液。

1.3 什么是顯熱？

答：對固態、液態或氣態的物質加熱，只要它的形態不變，則熱量加進去后，物質的溫度就升高，加進熱量的多少在溫度上能顯示出來，即不改變物質的形態而引起其溫度變化的熱量稱為顯熱。如對液態的水加熱，只要它還保持液態，它的溫度就升高；因此，顯熱只影響溫度的變化面不引起物質的形態的變化。例如機房中、其計算機或程控交換機的發熱量很大，它屬于顯熱。

顯熱變化可以用溫度測量儀器進行測量。

1.4 什么是潛熱？

答：對液態的水加熱，水的溫度升高，當達到沸點時，雖然熱量不斷的加入，但水的溫度不升高，一直停留在沸點，加進的熱量僅使水變成水蒸氣，即由液態變為氣態。這種不改變物質的溫度而引起物態變化(又稱相變)的熱量稱為潛熱。如計算機房中、工作人員人體發熱以及換氣帶進來的空氣含濕量，這些熱量稱為潛熱。（全熱等于顯熱與潛熱之和。）

如果使液體變為氣體，那么該潛熱為汽化潛熱。

如果使氣體變為液體，則該潛熱稱為凝結潛熱。

潛熱變化不能用溫度測量儀器進行測量。

1.5 什么是動壓、靜壓、全壓？

答：在選擇空調或風機時，常常會遇到靜壓、動壓、全壓這三個概念。根據流體力學知識，流體作用在單位面積上所垂直力稱為壓力。當空氣沿風管內壁流動時，其壓力可分為靜壓、動壓和全壓，單位是 mmHg或kg／m2或Pa，我國的法定單位是Pa。

靜壓（Pi）：由于空氣分子不規則運動而撞擊于管壁上產生的壓力稱為靜壓。計算時，以真空為計算零點的靜壓稱為絕 對靜壓。以大氣壓力為零點的靜壓稱為相對靜壓?？照{中的空氣靜壓均指相對靜壓。靜壓高于大氣壓時為正值，低于大氣壓時為負值。

動壓（Pb）：指空氣流動時產生的壓力，只要風管內空氣流動就具有一 定的動壓，其值永遠是正的。

全壓（Pq）：全壓是靜壓和動壓的代數和：Pq＝Pi + Pb 。全壓代表 l m3氣體所具有的總能量。若以大氣壓為計算的起點，它可以是正值，亦可以是負值。

2、空調的分類

2.1 按照使用目的，空調可分為哪幾類？

• 舒適空調---要求溫度適宜，環境舒適，對溫濕度的調節精度無嚴格要求、用于住房、辦公室、影劇院、商場、體育館、汽車、船舶、飛機等。

• 工藝空調---對溫度有一 定的調節精度要求，另外空氣的潔凈度也要有較高的要求。用于電子器件生產車間、精密儀器生產車間、計算機房、生物實驗室等。

2.2 按照空氣處理方式，可分為哪幾類？

• 集中式（中央）空調---空氣處理設備集中在中央空調室里，處理過的空氣通過風管送至各房間的空調系統。適用于面積大、房間集中、各房間熱濕負荷比較接近的場所選用，如賓館、辦公樓、船舶、工廠等。系統維修管理方便，設備的消聲隔振比較容易解決。

• 半集中式空調---既有中央空調又有處理空氣的末端裝置的空調系統。這種系統比較復雜，可以達到較高的調節精度。適用于對空氣精度有較高要求的車間和實驗室等。

• 局部式空調---每個房間都有各自的設備處理空氣的空調。空調器可直接裝在房間里或裝在鄰近房間里，就地處理空氣。適用于面積小、房間分散、熱濕負荷相差大的場合，如辦公室、機房、家庭等。其設備可以是單臺 獨立式空調相組，如窗式，分體式空調器等。也可以是由管道集中給冷熱水的風機盤管式空調器組成的系統，各房間按需要調節本室的溫度。

2.3 按照制冷量可分為哪幾類？

• 大型空調機組---如臥式組裝淋水式，表冷式空調機組，應用于大車間、電影院等。

• 中型空調機組---如冷水機組和柜式空調機等，應用于小車間、機房、會場、餐廳等。

• 小型空調機組---如窗式、分體式空調器，用于辦公室、家庭、招待所等。

2.4 按新風量的多少來分，空調可以分為哪幾類？

• 直流式系統---空調器處理的空氣為全新風，送到各房間進熱濕交換后全部排放到室外，沒有回風管。這種系統衛生條件好，能耗大，經濟性差，用于有有害氣體產生的車間。實驗室等。

• 閉式系統---空調系統處理的空氣全部再循環，不補充新風的系統。系統能耗小，衛生條件差，需要對空氣中氧氣再生和備有二氧化碳吸式裝置。如用于地下建筑及潛艇的空調等。

• 混合式系統---空調器處理的空氣由回風和新風混合而成。它兼有直流式和閉式的優點，應用比較普遍，如賓館、劇場等場所的空調系統。

按送風速度分：高速系統---主風道風速20－30m/s。 低速系統---主風道風速12m/s以下。

3、有關空調的常用術語

3.1 名義制冷量

答：單位時間內，空調器在名義制冷工況下從空間區域或房間內排除的熱量，就叫名義制冷量。

3.2 名義制熱量

答：單位時間內，空調器在名義制熱工況下向空間區域或房間內釋放的熱量。

3.3 能效比（EER-COOLING）

答：單位電動機輸入功率的制冷量大小。是反映空調器制冷運轉時的制冷量與制冷功率之比，單位W/W。國家標準規定，2500W空調的能效比標準值2.65；2500W至多4500W空調的能效比標準值為2.70。

3.4 性能參數（COP-HEATING）

答：制冷壓縮機的性能參數COP值，即：單位軸功率的制冷量。軸功率（壓縮機的耗功率）指電動機傳至壓縮機機軸上的功率，主要包括直接用于壓縮空氣的所耗功率和克服運動機構的摩擦阻力所耗功率。

4、常用空調計量單位及換算

• 一千瓦（KW）= 860大卡（Kcal/h）

• 一大卡（Kcal/h）= 1.163瓦（w）

• 1冷噸（USRT）= 3024大卡（Kcal/h）

• 1冷噸（USRT）= 3517瓦（W）

5、幾種常見空調主機形式

1）水冷冷水機組

水冷冷水機組屬于中央空調系統中的制冷機組部分，其載冷劑為水，稱為冷水機組，而冷凝器的冷卻為利用常溫水的換熱降溫來實現。故稱為水冷機組，與水冷機組相對的稱為風冷機組，風冷機組的冷凝器由與室外空氣的強制通風換熱達到制冷目的。

2）VRV系統

VRV系統是variable Refrigerant Volume系統的簡稱，即制冷劑流量可變式系統。其形式為一組室外機，由功能機和恒速機，變頻機組成。通過并聯室外機系統，將制冷管道集中進入一個管道系統，可以方便得根據室內機的容量的匹配，對室內機的合適的容量從122.5KW以1.5KW的級差進行選擇，即多一組室外機可連接30臺室內機。

室內機有天花板嵌入式、掛壁式、落地式等。型式不同的室內單機可連接到一個制冷回路上，并可進行單獨控制。室內單機小容量為0.6KW，大為3.75KW，室內機的容量可在室外機容量的50%至130%內調節。

3）模塊機

在VRV系統的基礎上發展熱來，模塊機將傳統的氟利昂管路改變為水路系統，將室內外機合并為制冷機組，室內機改為風機盤管。利用載冷劑水的換熱來實現制冷過程。模塊機由于能夠根據冷負荷要求自動調節啟動機組數量，實現靈活組合而此得名。

4）活塞式冷水機組

活塞式冷水機組就是把實現制冷循環所需的活塞式制冷壓縮機、輔助設備 急附件緊湊地組裝在一起的專 供空調用冷目的使用的整體式制冷裝置。活塞式冷水機組單機制冷從60至900KW，適用于中、小工程。

5）螺桿式冷水機組

螺桿式冷水機組是提供冷凍水的大中型制冷設備。常用于國防科研、能源開發、交通運輸、賓館、飯店、輕工、紡織等部門的空氣調節，以及水利電力工程用的冷凍水。螺桿式冷水機組是由螺桿制冷壓縮機組、冷凝器、蒸發器以及自控元件和儀表等組成的一個完整制冷系統。它具有結構緊湊、體積小、重量輕、占地面積小、操作維護方便、運轉平穩等優點，因而獲得了廣泛的應用，其單機制冷量從150至2200KW，適用于中、大型工程。

6）離心式冷水機組

離心式冷水機組是由離心式制冷壓縮機和配套的蒸發器、冷凝器和節流控制裝置以及電氣 表組成整臺的冷水機組，單機制冷量從700至4200KW。其適用于大、特大型工程。

7）溴化鋰吸收式冷水機組

溴化鋰吸收式冷水機組以熱能為動力，以水為制冷劑，以溴化鋰溶液為吸收劑，制取0℃以上的冷媒水，可用作空調或生產工藝過程的冷源，溴化鋰吸收式以熱能為動力，常見的有直燃型、蒸汽型、熱水型三類，其冷量范圍為230至5800KW，適用于中型、大型、特大型工程。

6、中央空調機組分類

中央空調機組是中央空調系統的核心部分。合理選擇機組，對于一個中央空調項目來說至關重要。就冷（熱）水機組的制冷方式和結構分類，可劃分為以下幾種類型：

二、中央空調工作原理

1、壓縮式空調制冷工作原理

答：空調在作制冷運行時，低溫低壓的制冷劑氣體被壓縮機吸入后加壓變成高溫高壓的制冷劑氣體，高溫高壓的制冷劑氣體在室外換熱器中放熱（通過冷凝器冷凝）變成中溫高壓的液體（熱量通過室外循環空氣帶走），中溫高壓的液體再經過節流部件節流降壓后變為低溫低壓的液體，低溫低壓的液體制冷劑在室內換熱器中吸熱蒸發后變為低溫低壓的氣體（室內空氣經過換熱器表面被冷卻降溫，達到使室內溫度下降的目的），低溫低壓的制冷劑氣體再被壓縮機吸入，如此循環。

2、空調制熱運行原理

答：空調在作制熱運行時，低溫低壓的制冷劑氣體被壓縮機吸入后加壓變成高溫高壓的制冷劑氣體，高溫高壓的制冷劑氣體在室內換熱器中放熱變成中溫高壓的液體（室內空氣經過換熱器表面被加熱，達到使室內溫度升高的目的），中溫高壓的液體再經過節流部件節流降壓后變為低溫低壓的液體，低溫低壓的液體在換熱器中吸熱蒸發后變為低溫低壓的氣體（室外空氣經過換熱器表面被冷卻降溫），低溫低壓的氣體再被壓縮機吸入，如此循環。

3、空調系統組成部分

空調系統有四大件，它們是壓縮機、冷凝器、蒸發器和節流部件。

3.1 壓縮機知識簡介

壓縮機是整個空調系統的核心，也是系統動力的源泉。整個空調的動力，全部由壓縮機來提供，壓縮機就相當于把一個實物由低勢位搬到高勢位地方去，在空調中它的目的就是把低溫的氣體通過壓縮機壓縮成高溫的氣體，后氣體在換熱器中和其他的介質進行換熱。所以說壓縮機的好壞會直接影響到整個空調的效果。

根據蒸氣的原理，壓縮機可分為容積型和速度型兩種基本類型。容積型壓縮機通過對運動機構作功，以減少壓縮室容積，提高蒸氣壓力來完成壓縮功能。速度型壓縮機則由旋轉部件連續將角動量轉換給蒸氣，再將該動量轉為壓力。

根據壓縮方式，容積型壓縮機可分為活塞式和回轉式兩大類?；剞D式又可分為滾動活塞式、滑片式、單螺桿式、雙螺桿式、渦旋式。速度型壓縮機有離心式。

從壓縮機結構上來看，又可將壓縮機分為開啟式、半封閉式和全封閉式。開啟式壓縮機的主軸伸出機體外，通過傳動裝置（傳動帶或聯軸節）與原動機相連接。在伸出部分必須有軸封裝置，使主軸和機體間密封來防止制冷劑泄露。封閉式壓縮機的結構是將電動機和壓縮機連成整體，裝在同一機體內，因而可以取消軸封裝置，避免了泄漏制冷劑的可能。這樣，電動機便處于四周是制冷劑的環境中，稱為內裝式電動機。

封閉式壓縮機又可分為半封閉和全封閉兩種型式。半封閉式的機體用螺栓連接，因此和開啟式一樣可以拆開維修。全封閉式的機體則裝在一個焊接起來的外殼中，無法拆開維修。

3.2 換熱器知識簡介

根據在空調上的作用不同，換熱器可分為冷凝器和蒸發器。現在就冷凝器和蒸發器的分類和區別述說一下。

（1）冷凝器

冷凝器的作用是將壓縮機排出的高溫高壓的制冷劑過熱蒸汽冷卻成液體或氣液混合物。制冷劑在冷凝器種放出的熱量由冷卻介質（水或空氣）帶走。冷凝器按其冷卻介質和冷卻的方式，可以分為水冷式、空氣冷卻式、水和空氣混合冷卻式三種類型。

（2）蒸發器

蒸發器的作用是利用液態低溫制冷劑在低壓下易蒸發，轉變為蒸氣并吸收被冷卻介質的熱量，達到制冷目的。

蒸發器的種類：蒸發器按冷卻介質的不同，分為冷卻液體載冷劑、冷卻空氣或其他氣體的兩大類型。在冷卻液體載冷劑的蒸發器中，有水箱式（沉浸式）蒸發器（包括立管式、螺旋管式、蛇型式）、板式蒸發器、螺旋板式蒸發器、殼管式蒸發器（包括臥式蒸發器、干式蒸發器）等。在冷卻空氣蒸發器中，有空調用翅片蒸發器、冷凍冷藏用空氣空氣冷卻器（冷風機）及排管蒸發器等。

3.3 節流結構知識簡介

節流部件：節流部件是制冷系統不可缺少的四大部件之一。它的作用是使冷凝器出來的高壓液體節流降壓，使液態制冷劑在低壓（低溫）下汽化吸熱。所以，它是維持冷凝器中為高壓、蒸發器為低壓的重要部件。

節流部件按形式，可分為毛細管和節流閥，前者用在較小的制冷設備中，如電冰箱中裝在冷凝器和蒸發器之間的毛細管即是節流機構的一種。后者用在較大的制冷設備中。

在大、中型裝置中應用的節流機構為節流閥，常用的節流閥有三種，即手動膨脹閥、浮球調節閥和熱力膨脹閥，后兩種為自動調節的節流閥。

膨脹閥按膨脹的類型可分為電磁膨脹閥和熱力膨脹閥等。小型風冷型熱泵冷水機組用一個熱力膨脹閥，由4個單向閥控制制冷，制熱走向，也有用毛細管做制熱時輔助節流用，中大型機組由于制冷，制熱不同工況制冷劑循環量變化大，需兩個或多個熱力膨脹閥以適應工況要求，在液態管路阻力大的場合，如分液頭阻力大，要注意適當極 大相應膨脹閥的容量，以免出現供液不足的情況。

使用雙向膨脹閥的機組，可使管路簡化，降低流動阻力。但系統中設置儲液器時，管路走向比較困難。如制熱時，高壓液體出儲液器進入膨脹閥，而制冷時，節流后的氣液混合物進入儲液器，在進蒸發器時難以保證以液體為主。要解決這個問題又要在管路上增加單向閥等元件，故對于不使用儲液器的系統使用雙向膨脹閥較為有利。

3.4 氣液分離器知識簡介

在蒸發器中，由于液體在蒸發器中蒸發，由液體變為氣體的過程，由于考慮負荷的變化，可能會有一部分的制冷劑未全部蒸發，而會直接進入到壓縮機。由于液體的不可壓縮性，所以在未進入壓縮機之前，首先要通過氣液分離器，以確保進入壓縮機全部為汽體，保證壓縮機能正常的運轉。

氣液分離器安裝與壓縮機的進口端，主要是防止返回壓縮機的低壓低溫蒸汽攜帶過多的液滴，防止液體制冷劑進入壓縮機氣缸，分離器同時具有過濾、回油、貯液等功能。

氣液分離器使用時應注意：

• 盡可能靠近壓縮機；

• 在換向系統中，氣液分離器應該安裝在換向閥和壓縮機之間；

• 正確的安裝進口（從蒸發器來）出口（去壓縮機吸氣口）；

• 必須向上安裝；

• 合適大小的氣液分離器的接口不一 定和壓縮機的吸氣口一致。

3.5 儲液器知識簡介

• 制冷系統中的高壓儲液器（也稱儲液筒）是裝在冷凝器和膨脹閥之間的，它的功能可歸納為以下幾個方面：

• 儲存冷凝器的凝液；

• 適應蒸發器的負荷變動對供應量的需求 ；

• 作為系統中高低壓側之間的液封 。

儲液器的形式有多種，有單向和雙向之分；有一出口和兩出口之分；有立式和臥式之分。

3.6 油氣分離器知識簡介

油氣分離器安裝在壓縮機和冷凝器之間。它的工作原理為：壓縮機的排氣是氟里昂和潤滑油的混合氣體，通過油分離器的較大的腔體減速，霧狀的油就會聚集在沖擊的表面上，當聚集成較大的油滴后，流向油分離器的底部，并通過回油裝置返回壓縮機。

3.7 干燥過濾器知識簡介

過濾器的作用是：為了防止制冷劑里含有水份或由于不可減少的元素等原因使系統里進入水份，當從冷凝器出來的高溫液體進入膨脹閥后，液體的溫度會大幅度的下降，一般都在零度以下，這時如果系統里含有水分的話，由于膨脹閥通過的截面很小，就會易出現冰堵的現象，影響系統的正常的運行。

3.8 四通換向閥知識簡介

四通換向閥適用于中央空調、單元式空調器等熱泵型空調系統，它被用來切換制冷工質的流通路徑，以達到制冷和制熱的目的。

3.9 水泵知識簡介

水泵，是用于加速水流動的工具，以達到加強水在換熱器中換熱的效果。

3.10 壓力控制器

壓力控制器用作壓力控制和壓力保護之用，機組有低壓和高壓控制器，用來控制系統的壓力的工作范圍，當系統壓力到調定值時，開關自動切斷（或接通）電路。

3.11 壓差控制器

壓差控制器用作壓力差的控制，當壓力差到達調定值時，開關自動切斷（或接通）電路。

3.12 溫度控制器

溫度控制器用作機組的控制或保護，當溫度到達調定值時，開關自動切斷（或接通）電路。在一些產品上，溫度的控制常用到，用水箱溫度來控制機組的開停機情況。還有些像防凍都需要用到溫度控制器。

3.13 視液鏡

視液鏡用于指示：1、制冷裝置中液體管路的制冷劑的狀況；2、制冷劑中的含水量；3、回油管路中來自油分離器的潤滑油的流動狀況。

有的視液鏡帶有一指示器，它通過改變其顏色來指出制冷劑中的含水量。（綠色表示干燥，黃 色表示潮濕）

3.14 膨脹水箱的作用

1、因溫度變化而引起水的體積變化，膨脹水箱用來貯存這部分膨脹水；

2、對系統起穩壓定壓的作用；

3、能給系統補償部分水。

3.15 冷卻塔知識簡介

冷卻塔的作用是將挾帶熱量的冷卻水在塔內與空氣進行換熱，使熱量傳輸給空氣并散入大氣。冷卻塔中水和空氣的換熱方式之一是，流過水表面的空氣與水直接接觸，通過接觸傳熱和蒸發散熱，把水中的熱量傳輸給空氣。用這種方式冷卻的稱為濕式冷卻塔。

濕式冷卻塔的換熱效率高，水被冷卻的極限溫度為空氣的濕球溫度。但是，水因蒸發而造成損耗；蒸發又使循環的冷卻水含鹽度增加，為了穩定水質，必須排掉一部分含鹽度較高的水；風吹也會造成水的飄散損失。必須有足夠的新水持續補充。因此，濕式冷卻塔需要有供給水的水源。

缺水地區，在補充水有困難的情況下，只能采用干式冷卻塔。干式冷卻塔中空氣與水的換熱是通過由金屬管組成的散熱器表面傳熱，將管內水的熱量傳輸給散熱器外流動的空氣。干式冷卻塔的換熱效率比濕式冷卻塔低，冷卻的極限溫度為空氣的干球溫度。這些裝置的一次性投資大，且風機耗能很高。

冷卻塔冷卻水的過程屬熱質傳遞過程。被冷卻的水用噴嘴、布水器或配水盤分配至冷卻塔內部填料處，大大增加水與空氣的接觸面積?？諝庥娠L機、強制氣流、自然風或噴射的誘導效應而循環。