空调制冷系统的基本知识与基本概念.ppt
《空调制冷系统的基本知识与基本概念.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《空调制冷系统的基本知识与基本概念.ppt(77页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、有关空调制冷系统的若干基本知识与基本概念,华南理工大学研究生学院(杨波),有关空调制冷系统的若干基本知识与基本概念,空调的分类按冷源分布型式的分类冷、热量输送系统的分类 三种输送系统的比较制冷分类-按驱动能源与制冷原理来分机械制冷压缩机的种类离心式制冷机的发展简史与现状离心式冷水机组与空调水系统的关系空调水系统的变化对冷水机组提出的问题与要求耗损臭氧层的基本原因和保护臭氧层的国际议定书与国家方案,一,空调的分类,按商贸名称分 国外分类:住宅空调,商用空调,工业空调 国内分类:中央空调,家用空调,户式中央空调 按学科功能分 舒适性空调 工业用空调舒适性空调的定义 要为人类长期居住创造键康、安全与
2、舒适的室内环境-不但需要有适宜的温湿度,而且还需要有良好的空气品质,和安静环境,二,按冷源分布型式的分类,集中空调-在一个系统,一栋建筑物内,或在一个小区内装有一个或几个集中的冷源(制冷装置或系统),冷量与热量又依靠一个或几个集中的水系统来输配;优势:制冷供冷的容量大;制冷效率高;劣势:系统复杂;使用上缺乏个性,不是直接冷却空气,而是先冷却水,再由水冷却空气,最后由风机输送 冷风进行空调供冷。分散空调-一台设备或一台机组有一独立的制冷系统,由压缩机一部分压力输配制冷剂,通过蒸发器制冷供冷;优势:系统简单与统一,适宜规模化生产;使用上可以较好满足个性化要求;劣势:制冷供冷的容量小;制冷效率低;,
3、三,冷、热量输送系统的分类-有两大类:,靠潜热释放的输送系统-蒸汽供热系统;制冷剂蒸发、冷凝系统;冰晶输送供冷系统。靠显热变化的输送系统-风系统,水系统(热水供暖,冷冻水供冷,冷却水冷却)。,四,三种输送系统的比较,风系统:比热 Cp=0.24 Kcal/kg.;温差t=10;比摩阻 R=0.10 mm H2O;风速V 8m/s;输送1.16kW冷热量的动力消耗:0.615 W/m 水系统:比热 Cp=1 Kcal/kg.;温差t=5;比摩阻 R=75 mm H2O;风速V 2m/s;输送1.16kW冷热量的动力消耗:0.21 W/m 制冷系统:制冷剂汽化潜热:R-11 24768 kJ/kg
4、mol,R-12 19982 kJ/kgmol R-123 26005 kJ/kgmol,R-134a 22160 kJ/kgmol R-22 20207 kJ/kgmol,R-717 23343 kJ/kgmol 水的汽化潜热:2257KJ/kg;冰的融化潜热:335 kJ/kg 三种输送系统的比较:所要占有的空间-与比容有关;所需要的输送功耗-与粘性、导热性、比重有关;输配过程的可调节性-与调节原理、调节机构有关;输配过程的安全性-与渗透性、毒性、可燃性有关;,五,制冷分类-按驱动能源与制冷原理来分,吸收式制冷机械压缩式制冷半导体制冷磁制冷,六,机械制冷压缩机的种类,1,往复式压缩机(Re
5、ciprocating compressors)a.Open,direct-drive b.Open,belt-drive c.Open,for transporting vehicles d.Semi-hermetic e.Hermetically sealed2,回转式压缩机(rotary)-全封闭3,涡旋式压缩机(Scroll)-全封闭4,螺杆式压缩机(Screw)-双螺杆与单螺杆,卧式与立式,开式,半封闭与全封闭5,离心式压缩机(Centrifugal)-开式,半封闭与全封闭;单级、二级、三级、多级压缩,滚动活塞式(500-1300 W),滚动叶片式,涡旋式压缩机(3-15-30 HP
6、),单螺杆压缩机(50-300冷吨),卧式双螺杆压缩机(50-500冷吨),立式双螺杆压缩机(10-30冷吨),闭式单级离心式压缩机(300-1300冷吨),闭式三级离心压缩机(300-1300冷吨),选用压缩机时要考虑的主要问题:,制冷容量-与具体工程需要有关制冷效率-近10年变化很大加工制造的复杂性-与制造成本有关维修保养的复杂性-与运行管理费用有关机械密闭性-与安全性、环保性有关,开式与闭式之争,开式的好处:烧毁电机后不用清洗制冷系统;电机散热不消耗制冷量;电机绝缘要求较低些,易实现10kV高压大容量制冷;冷凝器允许的最低进口水温较低;开式的缺点:有传动损失;泄漏较大;机械轴封需定期更换
7、;噪声与振动会大些;机组向机房的散热较多;,高压电机与低压电机之争,采用高压电机的好处:电机小,进线细,启动电流小,省去变压器,综合占地面积较省;适合于2000RT以上的制冷机;采用高压电机的缺点:初投资高;要考虑电机无故障运行小时数和维修更换的及时性;要考虑制冷机房的安全设计与安全运行;,变频与不变频之争,变频的好处:可以平稳启动,起动电流小;低负荷时能效高;变频的缺点:初投资高;满负荷时能效反而低一些;在多台机组的机房内实际发挥不了变频节能的作用;,单头机与多头机之争,多头机的好处:可减少生产的机型号,可以用多机头扩充机组的制冷量;低部分负荷时能效较高;多头机的缺点:维修工作量大;相同生产
8、批量规模下生产成本较高。,制冷剂的环保性能之争,1,毒性问题 2,ODS问题 3,GWP问题 4,绿色环保标志问题,七,离心式制冷机的发展简史与现状,原理:往复式,回转式,涡旋式,螺杆式压缩式均是通过改变气态制冷剂所占据的容积的原理进行压缩,所以又通称为容积式压缩机,而离心式压缩机是依靠离心力对气态制冷剂进行压缩,所以转速越高,叶轮轮径越大,制冷剂的气态容重越大,其压缩比越大。,七,离心式制冷机的发展简史与现状,优点:1,外形尺寸小、重量轻;2,振动小、基础简单;3,磨损部分极少;4,制冷量控制范围广,不用分级而可连续调节;5,容易实现多级压缩和多级蒸发;6,制冷剂气中混入的润滑油极少;7,能
9、效较高。,简史:,早期:第一台离心式制冷机组诞生于1922年,由美国开利博士设计,和徳国一家制造公司合作试制成功,采用四氯化碳作制冷剂,用于空调。1934年开始制造以R-11为制冷剂的离心式冷水机组;1938年特灵公司开始制造以R-113为制冷剂的封闭式离心制冷机。1930年日本荏原制造厂生产了日本第一台离心式制冷机。早期生产厂家:美国有开利,约克,特灵,克赖斯莱,威斯汀豪斯;日本有荏原等7家;欧洲有瑞士的布朗波弗利、苏尔寿和埃舍维斯公司,英国的豪尔公司,捷克的斯科达工厂以及苏联的一些制造厂。早期使用的制冷剂有:R-113,R-114,R-500,R-502,R-12,R-11,R-22,当时
10、考虑的问题主要是安全性,故大多采用氯氟烃制冷剂。;在工业中也有采用氨,丙烷作制冷剂的。,简史:,中期:19731990年,世界各国的离心式冷水机生产厂家都围绕着如何提高能效与可靠性问题改进机型和选择制冷剂 生产厂家:美国集中到开利,约克,特灵;日本集中到日立,三菱重工,荏原;欧洲集中到苏尔寿。制冷剂:逐渐都改为采用R-11。耗电水平:从0.85 kW/ton降低到0.75 kW/ton。,简史:,近期:1991-2004年,世界各国的离心式冷水机生产厂家都围绕着如何解决两个全球性环境问题选择替代制冷剂和改进机型。在替代制冷剂上出现了 HCFC-123与HFC-134a的激烈争论。在耗电水平上:
11、从0.75 kW/ton降低到0.45 kW/ton。在提高密封性,减少泄漏率,加强维修回收与报废回收在国际制冷界达到了共识。,简史:,未来:在提高能效上继续下功夫-采用陶瓷轴承,磁悬浮轴承;进一步减少泄漏,提高系统密闭性,为实现“零”泄漏目标而努力;改进与加强制冷剂的管理,为切实贯彻维修回收与报废回收而努力。,中国情况:,离心式制冷机的研制:1958年上海第一冷冻机厂试制成功我国第一台R-11的1160 kW制冷量的离心式制冷机组。1973年北京冷冻机厂研制成功我国第一台氨离心式制冷机。1976年重庆通用机器厂试制成功2800 kW制冷量的R-12空调用离心式制冷机。1978年上海第一冷冻机
12、厂试制成功国内第一台制冷量为18600 kW的11级大型氨离心式压缩机。,中国情况:,外国制造离心式制冷机的公司进入中国市场(1978-1987年)改革开放推动了我国的旅游旅馆建设,带动了我国全年舒适性空调的发展,美、日著名空调制造商首先以销售离心式冷水机组产品进入中国市场;,中国情况:,外国制造离心式制冷机的公司以合资控股形式占领中国市场(1987-2004 年)1987年美国开利和上海第一冷冻机厂合资成立合众开利空调设备有限公司,开始先生产19DK系列R-11离心式冷水机组,后又生产19XL系列R-22离心式冷水机组和19XR系列R-134a离心式冷水机组;1996年美国特灵公司投资江苏江
13、阴设备厂生产CVHE和CVHG系列R-123离心式冷水机组;1996年美国麦克维尔和武汉冷冻机厂合资生产PEH和PH系列R-134a离心式冷水机组;1998年美国约克公司和无锡锅炉厂合资成立约克(无锡)空调冷冻设备有限公司,生产YT系列R-123离心式冷水机组和YK系列R-134a离心式冷水机组;1998年瑞士苏尔寿公司和大连冷冻机股份有限公司合作生产R-134a、R-22离心式冷水机组;,中国情况:,主要问题:1,外国公司占据了中国的98离心式冷水机组市场;2,外国公司仍牢牢控制离心式冷水机组的关键技术;3,国内产品的能效低,系列化程度低,无选型软件,没 有解决优化群控问题;4,R-123与
14、R-134a的争论对国内市场有负面影响;5,没有从政策、体制、技术立法上引导制冷空调行业在提高密闭性,降低泄漏率,加强维修回收与报废回收,杜绝任意排放方面与国际接轨和履行国际义务。,八,离心式冷水机组与空调水系统的关系,冷负荷的分类和冷冻水的供水温度 离心式冷水机组蒸发器和冷凝器的出水温度与其制冷量的关系 离心式冷水机组蒸发器和冷凝器的供回水温差 离心式冷水机组蒸发器和冷凝器的水压降 集中空调系统的能耗分析与能耗比较,冷负荷的分类和冷冻水的供水温度,冷负荷分类:传热负荷:外墙与屋面的温差传热,外窗玻璃的辐射传热;内热负荷:人体散热负荷,设备散热负荷,灯光照明散热负荷;新风处理负荷:室外空气夏季
15、的冷却去湿,与冬季的升温加湿;上述三类负荷从物理特性来分,又划分为显热负荷与潜热负荷两类处理潜热负荷必须要求冷冻水有足够低的供水温度来去湿,如等于或低于7 因为25,60%的室内状态点的露点温设计度为16.6,只有当冷盘管7进水,12回水,维持有5-6传热温差时,才具有较好的去湿功能。,离心式冷水机组蒸发器和冷凝器的出水温度与其制冷量的关系,离心式冷水机组蒸发器和冷凝器的供回水温差,目前离心式冷水机组蒸发器和冷凝器的供回水温差,按常规设备与传统设计都取为5,为了降低输配能耗,配合有的工程需要,某些生产厂家能提供78温差的蒸发器与冷凝器,这种大温差蒸发器、冷凝器在结构上和常规设备会有较大改变,不
16、是流速减慢增加传热面积,就是要加长水流程与增加回路数。与此同时,这种冷水机组的能效可能也会略有降低。因此,作为工程应用我们就需要比较输配能耗的降低是否能超过冷水机组能效降低所带来的损失。,离心式冷水机组蒸发器和冷凝器的水压降,目前市场上的离心式冷水机组蒸发器和冷凝器的水压降一般在30-120 kPa范围内变动。这种水压降当然和厂家选用什么传热管,管内设计流速取多少及蒸发器和冷凝器的结构设计有关。作为工程选用,为了节省输配能耗必然要考虑和比较所选用的离心式冷水机组蒸发器和冷凝器的水压降的大小。所以,这也是离心式冷水机组需要考核的两项指标。,集中空调系统的能耗分析与能耗比较,集中空调系统由制冷与供
17、冷两部分组成。集中空调系统的制冷能耗一般应包括冷水机组主机的耗电和冷却系统的耗电;集中空调系统的供冷能耗一般应包括一、二次冷冻水的水系统的输配电耗。对于一般出租办公楼和商场来说,其全年能耗中大约有50消耗于全年的供暖与供冷;对宾馆饭店来说,其全年能耗中大约有60消耗于全年的供暖与供冷。在集中空调的制冷供冷电耗中,大约有60的电能用于主机制冷,有10的电能用于冷却水系统,有15的电耗用于一、二次冷冻水的水系统,有15的电能用于风系统的输配上。一项工程的集中空调系统的冷却水水系统和一、二次冷冻水的水系统的设计方案当然是取决于该项工程的建筑布局、使用功能、负荷分布特点及设计者的认识水平。这种设计方案
18、的优劣、好坏不但关系到全年冷、热量的输配电耗,而且还关系到各空调房间的调节性能。设计者负有主要责任。但是,需要指出,作为冷水机组的生产厂家,在进行产品设计与制造中,在提高主机制冷效率的同时,应该努力降低蒸发器和冷凝器的水压降也应该看作为是降低系统能耗,增强市场竞争力的一项目标。,九,空调水系统的变化对冷水机组提出的问题与要求,最初情况 80年代初情况 80年代中至90年代末的情况 90年代末后国外的新动向 冷凝器冷却水水系统的变流量 在低负荷下,冷凝器冷却水水温过低所带来的问题,最初情况,离心式冷水机组的运行工况,最初均要求流过蒸发器与冷凝器的水流量保持稳定不变。最初的末端冷盘管的供冷量调均采
19、用分流三通分流阀或三通混合阀,故可以将最初的空调水系统看作为定流量水系统,即冷负荷的变化基本上不会引起各支管,各立管,各干管和整个系统流量的变化。,80年代初情况,由于风机盘管系统的迅速推广,为了降低造价普遍采用了开关型的二通电通阀,接着在空调机组的表冷器与加热器上也纷纷采用比例积分调节的二通阀。因此,空调系统中水流量随着负荷的变化,其流经支管、立管、干管的水流量也跟随变化。但是为了保持流过蒸发器的水流量仍保持稳定不变,在水系统的分水缸和集水缸之间增加了一条旁通管,在这旁通管上设置了一个二通调节阀,该调节阀的开度由供、回水干管的圧差变化来调节。假定在设计流量时供回水干管的圧差为250 kPa,
20、当负荷减少时,有些末端就会关闭或关小,水系统阻力加大,供回水干管的圧差也跟着加大,此时就开启旁通管上的二通电动阀,以确保流经冷水机组的水流量仍照常。水泵流量也仍不变。这种水系统俗称一次泵系统,又称为被动式变流量系统。它是不节能的。,80年代中至90年代末的情况,由于空调水系统水泵的电耗占制冷供冷电耗的15-20之多,而且空调负荷绝大多时间处于部分负荷状态。为了节省水系统的输配电耗,出现了一、二次泵的变流量水系统。一次环路的一次泵和冷水机组的启动与停机呈一一对应关系,二次环路的二次泵的投入运行情况由系统冷负荷大小所决定。一次环路与二次环路之间的跨越旁通管供一次与二次环路流量出现差额时正、反方向旁
21、通流动。一、二次泵的变流量水系统的发展也经历了二个阶段:在80年代中至90年初仍采用过二次泵的台数增减实现变流量,但工程实践结果都失败了;从90年代中至今,在一些大工程中均采用了变频驱动二次泵。但在控制调节方案上还存在不同的看法与方案。,90年代末后国外的新动向,为了节能又减少水泵的设置台数,一些系统控制公司和冷水机生产厂商,提出了一次泵变流量系统。该种系统方案不设二次泵,随着负荷变化可以改变系统流量。流过每台冷水机组蒸发器的流量变化范围为100-60,不得低于50。因为当水流量减少到60后再减少,对节省水泵电耗意义不大,同时当水流量减少到60后再减少,在蒸发器传热铜管中的流速容易变为层流,急
22、剧削弱传热效果。适用于一次泵变流量系统的冷水机组需要特殊设计与制造,主要要注意两个环节:一是蒸发器两头的封盖结构,一定要使流经每根传热铜管流速战速均匀,在低流量时不出现死区;二要蒸发器出水温度的测头测温准确,精确,时间常数小,反应快。确保在变流量时仍能安全运行。,冷凝器冷却水水系统的变流量,众所周知,如果冷水机组冷凝器的进、出水温差也采用5的运行电耗。所以对冷却水实现变流量调节,不但要考虑部分负荷的大小,而且要考虑室外湿球温度的高低,及冷却水进口温度的高低,如果不注意这些条件,由冷却水泵所节省的电能有可能还补偿不了由于冷凝温度上升导致制冷效率降低所造成耗电量的话,冷却水的流量大约是冷冻水的1.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 空调 制冷系统 基本知识 基本概念

链接地址:https://www.31ppt.com/p-5372117.html