中央空調(diào)工作原理
中央空調(diào)系統(tǒng)由一個或多個冷熱源系統(tǒng)和多個空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成,該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)冷劑式空調(diào),(如單體機(jī),VRV) 集中處理空氣已達(dá)到舒適要求。采用液體氣化制冷的原理為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供所需冷量,用以抵消室內(nèi)環(huán)境的冷負(fù)荷;制熱系統(tǒng)為空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供所需熱量,用以抵消室內(nèi)環(huán)境熱負(fù)荷。
制冷系統(tǒng)是中央空調(diào)系統(tǒng)至關(guān)重要的部分,其采用種類、運(yùn)行方式、結(jié)構(gòu)形式等直接影響了中央空調(diào)系統(tǒng)在運(yùn)行中的經(jīng)濟(jì)性、高效性、合理性。
制冷系統(tǒng)
空調(diào)用制冷技術(shù)屬于普通制冷范圍,主要是采用液體汽化制冷法。(主要是利用液體汽化過程要吸收比潛熱,而且液體壓力不同,其沸點也不同,壓力越低,沸點越低。)根據(jù)熱量從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移的不同方式,可分為:蒸氣壓縮式制冷、吸收式制冷。
工作原理
液體汽化制冷是利用液體汽化時的吸熱、冷凝時的放熱效應(yīng)來實現(xiàn)制冷的。液體汽化形成蒸汽。當(dāng)液體(制冷工質(zhì))處在密閉的容器中時,此容器中除了液體及液體本身所產(chǎn)生的蒸汽外,不存在其他任何氣體,液體和蒸汽將在某一壓力下達(dá)到平衡,此時的汽體稱為飽和蒸汽,壓力稱為飽和壓力,溫度稱為飽和溫度。平衡時液體不再汽化,這時如果將一部分蒸汽從容器中抽走,液體必然要繼續(xù)汽化產(chǎn)生一部分蒸汽來維持這一平衡。 液體汽化時要吸收熱量,此熱量稱為汽化潛熱。汽化潛熱來自被冷卻對象,使被冷卻對象變冷。為了使這一過程連續(xù)進(jìn)行,就必須從容器中不斷地抽走蒸汽,并使其凝結(jié)成液體后再回到容器中去。從容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成液體,則所需冷卻介質(zhì)的溫度比液體的蒸發(fā)溫度還要低,我們希望蒸汽的冷凝是在常溫下進(jìn)行,因此需要將蒸汽的壓力提高到常溫下的飽和壓力。
制冷工質(zhì)將在低溫、低壓下蒸發(fā),產(chǎn)生冷效應(yīng);并在常溫、高壓下冷凝,向周圍環(huán)境或冷卻介質(zhì)放出熱量。蒸汽在常溫、高壓下冷凝后變?yōu)楦邏阂后w,還需要將其壓力降低到蒸發(fā)壓力后才能進(jìn)入容器。
液體汽化制冷循環(huán)是由工質(zhì)汽化、蒸汽升壓、高壓蒸汽冷凝、高壓液體降壓四個過程組成。
制熱原理
壓縮機(jī)吸入低壓氣體經(jīng)過壓縮機(jī)壓縮變成高溫高壓氣體,高溫氣體通過換熱器把水溫提高,同時高溫氣體會冷凝變成液體。液體再進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā),(蒸發(fā)器蒸發(fā)的同時也要有換熱媒體,根據(jù)換熱的媒體不同機(jī)器的型號結(jié)構(gòu)也不同。常用的有風(fēng)冷和地源。)液體經(jīng)過蒸發(fā)器后變成低壓低溫氣體,低溫氣體再次被壓縮機(jī)吸入進(jìn)行壓縮。就這樣循環(huán)下去,空調(diào)側(cè)循環(huán)水就變成45-55度左右的熱水了。熱水經(jīng)過管道送到需要采暖的房間,房間安裝有風(fēng)機(jī)盤管把熱水和空氣進(jìn)行熱交換實現(xiàn)制熱目的。
不同系統(tǒng)
水系統(tǒng)工作原理
水冷中央空調(diào)包含四大部件,壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流裝置、蒸發(fā)器,制冷劑依次在上述四大部件循環(huán),壓縮機(jī)出來的冷媒(制冷劑)高溫高壓的氣體,流經(jīng)冷凝器,降溫降壓,冷凝器通過冷卻水系統(tǒng)將熱量帶到冷卻塔排出,冷媒繼續(xù)流動經(jīng)過節(jié)流裝置,成低溫低壓液體,流經(jīng)蒸發(fā)器,吸熱,再經(jīng)壓縮。在蒸發(fā)器的兩端接有冷凍水循環(huán)系統(tǒng),制冷劑在此次吸的熱量將冷凍水溫度降低,使低溫的水流到用戶端,再經(jīng)過風(fēng)機(jī)盤管進(jìn)行熱交換,將冷風(fēng)吹出。
風(fēng)系統(tǒng)工作原理
新風(fēng)的傳輸方式采用置換式,而非空調(diào)氣體的內(nèi)循環(huán)原理和新舊氣體混合的不健康做法,戶外的新穎空氣經(jīng)過負(fù)壓方式會自動吸入室內(nèi),經(jīng)過安裝在臥室、室廳或起居室窗戶上的新風(fēng)口進(jìn)入室內(nèi)時,會自動除塵和過濾。同時,再由對應(yīng)的室內(nèi)管路與數(shù)個功用房間內(nèi)的排風(fēng)口相連,構(gòu)成的循環(huán)系統(tǒng)將帶走室內(nèi)廢氣,集中在排風(fēng)口“呼出”,而排出的廢氣不再做循環(huán)運(yùn)用,新舊風(fēng)形良好的循環(huán)。
盤管系統(tǒng)工作原理
風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)的工作原理,就是借助風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組不斷地循環(huán)室內(nèi)空氣,使之通過盤管而被冷卻或加熱,以保持房間要求的溫度和一定的相對濕度。盤管使用的冷水或熱水,由集中冷源和熱源供應(yīng)。與此同時,由新風(fēng)空調(diào)機(jī)房集中處理后的新風(fēng),通過專門的新風(fēng)管道分別送入各空調(diào)房間,以滿足空調(diào)房間的衛(wèi)生要求。
風(fēng)機(jī)盤管空調(diào)系統(tǒng)與集中式系統(tǒng)相比,沒有大風(fēng)道,只有水管和較小的新風(fēng)管,具有布置和安裝方便、占用建筑空間小、單獨(dú)調(diào)節(jié)好等優(yōu)點,廣泛用于溫、濕度精度要求不高、房間數(shù)多、房間較小、需要單獨(dú)控制的舒適性空調(diào)中。
制冷方式
蒸氣壓縮式
制冷原理
氣態(tài)制冷工質(zhì)(如氟利昂)經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓氣體后進(jìn)入冷凝器,與水(空氣)進(jìn)行等壓熱交換,變成低溫高壓液態(tài)。液態(tài)工質(zhì)經(jīng)干燥過濾器去除水份、雜質(zhì),進(jìn)入膨脹閥節(jié)流減壓,成為低溫低壓液態(tài)工質(zhì),在蒸發(fā)器內(nèi)汽化。液體汽化過程要吸收汽化潛熱,而且液體壓力不同,其飽和溫度(沸點)也不同,壓力越低,飽和溫度越低。例如,1kg的水,在絕對壓力為0.00087MPa,飽和溫度為5℃,汽化時需要吸收2488.7KJ熱量;1kg的氨,在1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力(0.10133MPa)下,汽化時需要吸收1369.59KJ熱量,溫度可抵達(dá)-33.33℃。因此,只要創(chuàng)造一定的低壓條件,就可以利用液體的汽化獲取所要求的低溫。依此原理,汽化過程吸取冷凍水的熱量,使冷凍水溫度降低(一般降為7℃)。制冷工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)吸取熱量,溫度升高變成過熱蒸氣,進(jìn)入壓縮機(jī)重復(fù)循環(huán)過程。蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)主要分為水冷式和風(fēng)冷式,如圖2-1和圖-2所示。
壓縮機(jī)
制冷壓縮機(jī)是蒸氣壓縮式制冷裝置的一個重要設(shè)備。制冷壓縮機(jī)的形式很多,根據(jù)工作原理的不同,可分為兩大類:容積式制冷壓縮機(jī)和離心式制冷壓縮機(jī)。常用的壓縮機(jī)主要有活塞式壓縮機(jī)、渦旋式、螺桿式以及離心式壓縮機(jī),如圖2-3所示。
容積式制冷壓縮機(jī)是靠改變工作腔的容積,將周期性吸入的定量氣體壓縮。常用的容積式制冷壓縮機(jī)有往復(fù)活塞式制冷壓縮機(jī)和回轉(zhuǎn)式制冷壓縮機(jī)。
離心式制冷壓縮機(jī)是靠離心力的作用,連續(xù)地將所吸入的氣體壓縮。這種壓縮機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù)高,制冷能力大。國外空調(diào)用氟利昂離心式制冷壓縮機(jī)的單機(jī)制冷量高達(dá)30000kw。
吸收式制冷
吸收式制冷是液體汽化的一種形式,它和蒸氣壓縮式制冷一樣,是利用液態(tài)制冷劑在低溫低壓下汽化以達(dá)到制冷的目的。所不同的是:蒸氣壓縮式制冷是靠消耗機(jī)械功(或電能)使熱量從低溫物體向高溫物體轉(zhuǎn)移,而吸收式制冷則是靠消耗熱能來完成這種非自發(fā)過程的。
制冷原理
吸收式制冷機(jī)主要由四個交換設(shè)備組成,即發(fā)生器、冷凝器、蒸發(fā)器和吸收器,它們組成兩個循環(huán)環(huán)路:制冷劑循環(huán)與吸收劑循環(huán)。左半部是制冷劑循環(huán),屬逆循環(huán),由冷凝器、節(jié)流裝置和蒸發(fā)器組成。高壓氣態(tài)制冷劑在冷凝器中向冷卻介質(zhì)放熱被凝結(jié)為液態(tài)后,經(jīng)節(jié)流裝置減壓降溫進(jìn)入蒸發(fā)器;在蒸發(fā)器內(nèi),該液體被汽化為低壓氣態(tài),同時吸取被冷卻介質(zhì)的熱量產(chǎn)生制冷效應(yīng)。這些過程與蒸氣壓縮式制冷完全相同。右半部為吸收劑循環(huán)(圖中的點畫線部分),屬正循環(huán),主要由吸收器、發(fā)生器和溶液泵組成,相當(dāng)于蒸氣壓縮式制冷的壓縮機(jī)。在吸收器中,用液態(tài)吸收劑不斷吸收蒸發(fā)器產(chǎn)生的低壓氣態(tài)制冷劑,以達(dá)到維持蒸發(fā)器內(nèi)低壓的目的;吸收劑吸收制冷劑蒸氣而形成的制冷劑-吸收劑溶液,經(jīng)溶液泵升壓后進(jìn)入發(fā)生器;在發(fā)生器中該溶液被加熱、沸騰,其中沸點低的制冷劑汽化形成高壓氣態(tài)制冷劑,進(jìn)入冷凝器液化,而剩下的吸收劑溶液則返回吸收器再次吸收低壓氣態(tài)制冷劑。
吸收劑
吸收式制冷機(jī)中的吸收劑通常并不是單一物質(zhì),而是以二元溶液的形式參與循環(huán)的,吸收劑溶液與制冷劑—吸收劑溶液的區(qū)別只在于前者所含沸點較低的制冷劑量比后者少,或者說前者所含制冷劑的濃度比后者低。二元溶液通常有溴化鋰水溶液、氨水溶液等。
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