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中央空調系統

一、中央空調系統概念

空氣調節(簡稱空調),就是把經過一定處理后的空氣,以一定的方式送入室內,使室內空氣的溫度、相對濕度、清潔度和流動速度等控制在適當的范圍內以滿足生活舒適和生產工藝需要的一種專門技術。中央空調系統是由一臺主機(或一套制冷系統或供風系統)通過風道送風或冷熱水源帶動多個未端的方式來達到室內空氣調節的目的的空調系統。


二、中央空調系統分類

1.1按輸送工作介質分類

1.1.1全空氣式空調系統

空調房間內的熱濕負荷全部由經過處理的空氣負擔的空調系統,稱為全空氣空調系統,又叫做風管式空調系統。全空氣空調系統以空氣為輸送介質,它利用室外主機集中產生冷/熱量,將從室內引回的回風(或回風和新風的混風)進行冷卻/熱處理后,再送人室內消除其空調冷/熱負荷。

全空氣空調系統的優點是配置簡單,初始投資較小,可以引入新風,能夠提高空氣質量和人體舒適度。但它的缺點也比較明顯:安裝難度大,空氣輸配系統所占用的建筑物空間較大,一般要求住宅要有較大的層高,還應考慮風管穿越墻體問題。而且它采用統一送風的方式,在沒有變風量末端的情況下,難以滿足不同房間不同的空調負荷要求。

1.1.2冷/熱水機組空調系統

空調房間內的熱(冷)濕負荷全部由水負擔的空調系統,稱為冷/熱水式空調系統。冷/熱水式空調系統的輸送介質通常為水或乙二醇溶液。它通過室外主機產生出空調冷/熱水,由管路系統輸送至室內的各末端裝置,在末端裝置處冷/熱水與室內空氣進行熱量交換,產生出冷/熱風,從而消除房間空調冷/熱負荷。

該系統的室內末端裝置通常為風機盤管。目前風機盤管一般均可以調節其風機轉速(或通過旁通閥調節經過盤管的水量),從而調節送人室內的冷/熱量,因此可以滿足各個房間不同需求,其節能性也較好。此外,它的輸配系統所占空間很小,因此一般不受住宅層高的限制。但此種系統一般難以引進新風,因此對于通常密閉的空調房間而言,其舒適性較差。

1.1.3空氣—水式空調系統

空調房間內的熱濕負荷由水和空氣共同負擔的空調系統,稱為空氣—水式空調系統。其典型的裝置是風機盤管加新風系統。空氣—水式空調系統是由風機盤管或誘導器對空調房間內的空氣進行熱濕處理,而空調房間所需要的空氣由集中式空調系統處理后,再由送風管送入各空調房間內。

空氣—水式空調系統解決了冷/熱水式空調系統無法通風換氣的困難,又克服了全空氣系統要求風道面積比較大、占用建筑空間多的缺點。

1.1.4制冷劑式空調系統

制冷劑式中央空調系統,簡稱VRV(VariedRefrigerantVolume)系統,它以制冷劑為輸送介質,室外主機由室外側換熱器、壓縮機和其他附件組成,末端裝置是由直接蒸發式換熱器和風機組成的室內機,冷媒直接在風機盤管蒸發吸熱進行制冷。一臺室外機通過管路能夠向若干個室內機輸送制冷劑液體。通過控制壓縮機的制冷劑循環量和進入室內各換熱器的制冷劑流量,可以適時地滿足室內冷/熱負荷要求。

制冷劑式空調系統具有節能、舒適、運轉平穩等諸多優點,而且各房間可獨立調節,能滿足不同房間不同空調負荷的需求。但該系統控制復雜,對管道材質、制造工藝、現場焊接等方面要求非常高,且其初投資比較高。

1.2根據主機

根據主機類型可以將空調分為壓縮式和吸收式兩大類。

1.2.1壓縮式

包括活塞式、螺桿式(分單螺桿和雙螺桿兩種)、離心式和渦旋式。

1.2.2吸收式

⑴按用途分類

①冷水機組,供應空調用冷水或工藝用冷水。冷水出口溫度分為7℃、10℃、13℃、15℃四種。

②冷熱水機組,供應空調和生活用冷熱水。冷水進、出口溫度為12℃/7℃;用于采暖的熱水進出口溫度為55℃/60℃。

③熱泵機組,依靠驅動熱源的能量,將低勢位熱量提高到高勢位,供采暖或工藝過程使用。輸出熱的溫度低于驅動熱源溫度,以供熱為目的的熱泵機組稱為第一類吸收式熱泵;輸出熱的溫度高于驅動熱源溫度,以升溫為目的的熱泵機組稱為第二類吸收式熱泵。

⑵按驅動熱源分類

①蒸汽型,以蒸汽為驅動熱源。單效機組工作蒸汽壓力一般為0.1MPa(表);雙效機組工作蒸汽壓力為0.25~0.8MPa(表)

②直燃型,以燃料的燃燒熱為驅動熱源。根據所用燃料種類,又分為燃油型(輕油或重油)和燃氣型(液化氣、天然氣、城市煤氣)兩大類。

③熱水型,以熱水的顯熱為驅動熱源。單效機組熱水溫度范圍為85~150℃;雙效機組熱水溫度>150℃。

⑶按驅動熱源的利用方式分類

①單效,驅動熱源在機組內被直接利用一次。

②雙效,驅動熱源在機組的高壓發生器內被直接利用,產生的高溫冷劑水蒸氣在低壓發生器內被二次間接利用。

③多效,驅動熱源在機組內被直接和間接地多次利用。

1.3按使用要求

一般把用于生產或科學試驗過程中的空調稱為“工藝性空調”,而把用于保證人體舒適度的空調稱為“舒適性空調”。工藝性空調在滿足特殊工藝過程特殊要求的同時,往往還要滿足工作人員的舒適性要求。因此二者是密切相關的。
  1.3.1舒適性空調

舒適性空調的任務在于創造舒適的工作環境,保證人的健康,提高工作效率,廣泛應用于辦公樓、會議室、展覽館、影劇院、圖書館、體育場、商場、旅館、餐廳等。

1.3.2工藝性空調

工藝性空調主要取決于工藝要求,不同部門區別很大,總的來說主要分為降溫性空調和恒溫(恒濕)空調兩類。

⑴紡織工業、印刷工業、鐘表工業、膠片工業、食品工業、卷煙工業、糧食倉庫等都不可缺少空調系統。其中某些降溫性質的空調的任務是使操作工人手不出汗,不影響生產工藝、產品質量,防止產品受潮。

⑵電子工業、儀表工業、合成纖維工業及科研機構的控制室、計量室、檢驗室、計算機房等要求恒溫恒濕的室內環境。

⑶與現代工業和尖端技術密切相關聯的某些工藝過程,不僅要求一定的溫濕度,而且還對空氣的含塵量、顆粒大小有嚴格要求,如精密機械工業、半導體工業的“工業潔凈室”;制藥車間、無菌試驗室、燒傷病房、手術室等“生物潔凈室”還對單位體積空氣的含菌數量做了規定。

1.4按空氣處理設備的情況分類

1.4.1集中式空調系統

集中式空調系統是指在同一建筑內對空氣進行凈化、冷卻(或加熱)、加濕(或除濕)等處理,然后進行輸送和分配的空調系統。

集中式空調系統的特點是空氣處理設備和送、回風機等集中在空調機房內,通過送回風管道與被調節空氣場所相連,對空氣進行集中處理和分配;集中式中央空調系統有集中的冷源和熱源,稱為冷凍站和熱交換站;其處理空氣量大,運行安全可靠,便于維修和管理,但機房占地面積較大。

1.4.2半集中式空調系統

半集中式空調系統又稱為混合式空調系統,它是建立在集中式空調系統的基礎上,除有集中空調系統的空氣處理設備處理部分空氣外,還有分散在被調節房間的空氣處理設備,對其室內空氣進行就地處理,或對來自集中處理設備的空氣再進行補充處理,如誘導器系統、風機盤管系統等。這種空調適用于空氣調節房間較多,而且個房間空氣參數要求單獨調節的建筑物中。

集中式空調系統和半集中式空調系統通常可以稱為中央空調系統。

1.4.3分散式系統

分散式系統又稱為局部式或獨立式空調系統。它的特點是將空氣處理設備分散放置在各個房間內。人們常見的窗式空調器、分體式空調器等都屬于此類。

1.5根據冷凝器冷凝方式

根據冷凝器的冷卻方式可以將主機分為風冷式和水冷式,主要區別在于水冷式的有冷卻循環系統,存在冷卻泵和冷卻塔風機。

普通型水冷式冷水機組在結構上的主要特點是冷凝器和蒸發器均為殼管換熱器,它有冷卻水系統的設備(冷卻水泵、冷卻塔、水處理裝置、水過濾器和冷卻水系統管路等),冷卻效果比較好。

風冷式的冷水機組,是以冷凝器的冷卻風機取代水冷式冷水機組中的冷卻水系統的設備(冷卻水泵、冷卻塔、水處理裝置、水過濾器和冷卻水系統管路等),使龐大的冷水機組變得簡單且緊湊。

風冷機組可以安裝于室外空地,也可安裝在屋頂,無需建造機房。

三、中央空調主流系統工作原理

1.冷(熱)水機組的基本工作過程是:室外的制冷(熱)機組對冷(熱)媒水進行制冷降溫(或加熱升溫),然后由水泵將降溫后的冷媒(熱)水輸送到安裝在室內的風機盤管機組中,由風機盤管機組采取就地回風的方式與室內空氣進行熱交換實現對室內空氣處理的目的。

2.風管(道)式機組的基本工作過程是:供冷時,室外的制冷機組吸收來自室內機組的制冷劑蒸氣經壓縮、冷凝后向各室內機組輸送液體制冷劑。供熱時,室外的制冷機組吸收來自冷凝器的制冷劑蒸氣經壓縮后向各室內機組輸送汽體制冷劑,室內機組通過布置在天花板上的回風口將空氣吸入,進行熱交換后送入安裝在室內各房間天花板中的風管(道)內,并通過出風口上的散流器向室內各房間輸送空氣。在風管(道)上設計有新風門和排風門,可以按一定比例置換空氣,以保證室內空氣的質量。

3.變頻一拖多機組的基本工作過程是各室內機組通過暗裝的方式布置在天花板上。通過其回風口將空氣吸入,進行熱交換后送入,再從送風口將處理后的空氣采取就地回風的方式送回室內。
機組在能量調節方式上由微電腦控制,室外機組的變頻式壓縮機根據室內冷熱負荷的變化,自動調節壓縮機的工作狀態,以滿足室內冷熱負荷的要求。

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