基础科学中央空调基础知识共15页.docx
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基础科学中央空调基础知识共15页
中央空调基础知识
l 空调
l 中央空调
l 人工制冷
l 制冷剂
l 工作原理
l 载冷剂
l 水冷螺杆机组
l 风冷冷热水机组
l 风冷冷热风机组
l 末端产品
l 柜式风机盘管机组
l 风机盘管机组
二、 中央空调设计选型
l 空调系统负荷与那些因素有关
l 常用换算单位
l 空调房间负荷估算法
l 系统配置
n 水冷冷水机空调系统
n 风冷冷水机空调系统
n 全空气空调系统
n 风机盘管空调系统
n 风机盘管加新风空调系统
l 制冷主机的选择
l 水泵的选择
l 水管道管径的计算
l 冷却塔的选择
l 电子水处理仪、水过滤器的选择
l 水箱的选择
l 风机盘管的选择
l 空气处理机的选择
三、 中央空调工程造价
四、 中央空调的维护概述
五、 暖气片概述
一、中央空调基础
1、 空调的含义即空气调节。
作用：
在任何自然环境下将室内空气维持在一定的温度、湿度、气流速度以及一定的洁净程度。
2、 中央空调：
用于实现集中控制大型空间或多房间的空气调节系统。
3、如何实现空气调节：
采用人工制冷的方式
含义：
人为将冷却系统中热量排放至环境介质中去，使被冷却系统降温至比环境更低的温度。
冷却系统中有冷热交换的制冷设备：
压缩机、冷凝器、蒸发器、节流器、中间冷却器、回热器。
无冷热交换的制冷设备：
贮液器、集油器、空气分离器、阀件。
制冷设备（制冷机）作为冷源用于降温、除湿，所用制冷工质即制冷剂。
4、制冷剂：
除半导体制冷以外，制冷机都是依靠内部循环流动的工作介质来实现制冷过程，完成这种功能的工作介质，称为制冷剂，也称制冷工质，俗称雪种。
如R22标准蒸发温度-40.8度，凝固温度-160度、R134A标准蒸发温度-26.2度，凝固温度-96.6度
5、制冷设备的基本工作原理：
（闭式系统）
制冷剂在蒸发器内吸取被冷却物体的热量而汽化为蒸汽，压缩机不断地将产生的蒸汽，从蒸发器中抽出，并进行压缩，经压缩后形成高温、高压蒸汽排到冷凝器后，在冷凝器内将热量传递给周围空气或水而冷凝成高压液体，再经节流机构降压后进入蒸发器再次汽化、吸收被冷却物体的热量，如此周而复始地循环。
6、开式系统
1、载冷剂（冷媒）：
指间接冷却系统中传递热量的物质。
如：
水、空气
2、制冷过程：
载冷剂在蒸发器中被制冷剂冷却后，送到冷却设备中，吸收被冷却物体的热量，再返回蒸发器将吸收到的热量传递给制冷剂，载冷剂重新被冷却，如此循环不止，以达到连续制冷的目的。
7、水冷螺杆机组
1、什么叫半封闭螺杆冷水机组？
因其压缩机为半封闭结构的螺杆压缩机而得名。
只适用夏季制冷使用。
2、工作原理：
压缩机吸入低温低压的R22过热蒸汽，排出高温高压的过热气体。
高温高压的过热气体经水冷冷凝器降温冷凝为R22液体。
R22液体经干燥过滤器过滤处理后通过热力膨胀阀降压节流膨胀成为低温低压的液体，低温低压的R22液体进入蒸发器并与空调水进行热交换，R22液体在蒸发器内吸收水的热量后蒸发成为带有一定过热度的R22气体进入压缩机，蒸发器内的水被R22吸收热量后达到了降温目的，如此周而复始连续制冷。
8、风冷冷热水机组
是通过空气进行吸热或散热的空调设备，夏季可制冷，冬季可制热，又因其可以实现模块化组合及控制，所以叫风冷冷热水机组。
该系统设备所用压缩机可以半封闭式、全封闭式、螺杆式、活塞式、涡旋式等。
9、风冷冷热风机组
是通过空气进行吸热或散热的空调设备，夏季可制冷冬季可制热，主要适用于独立运行方式。
压缩机可以是半封闭式、全封闭式、螺杆式、活塞式、涡旋式等。
10、水源模块热泵机组
水源模块热泵机组是采用地下水源进行吸热或散热的空调设备，夏季可制冷冬季可制热，并可实现模块化组合及控制。
压缩机可以是半封闭式、全封闭式、螺杆式、活塞式、涡旋式。
11、半封闭活塞式冷水机组
半封闭活塞式冷水机组因其螺杆压缩机属半封闭结构形式而得名。
只适用于夏季制冷使用。
12、全空气空调机组
全空调空调机组又称屋顶式空调器（因其多安装于屋顶而得名），因其吸热及放热同时采用空气，所以叫做全空气空调机组。
压缩机形式同上。
13、中央空调末端产品
1、风机盘管（空调器）：
是对空气温度、湿度、洁净度等进行调节的设备。
2、组合式空调器：
组合式空调器是多个功能段组合成一体的空调设备。
主要适用于商场、影剧院、大型会议室、机场、餐厅、车间等场所。
3、柜式风机盘管（吊顶式空调器）：
是直接吊装于房间顶部的一种空调设备，该设备不需占用机房。
4、柜式风机盘管（柜式空调器）：
是空调设备的一种，分卧式与立柜式。
5、柜式风机盘管（新风机组）：
是对室外新鲜空调经过热湿处理后送到空调房间的一种空调设备。
通过该设备对空调房间不断补充新风，以满足空调房间内人员对新鲜空气的需求量，分为组合式，吊顶式，柜式等。
14、空调设备左右形式如何划分？
1、风机盘管——面对送风口风机盘管进出水在右侧为右式，反之为左式。
2、吊顶式空调器——面对回风口机组进出水在右侧为右式，反之为左式。
3、柜式空调器——面对回风口机组进出水在右侧为右式，反之为左式。
4、组合式空调器——面对组合空调器进出水在右侧为右式，反之为左式。
15、分体式空调的特点是什么？
中央空调的特点是什么？
分体式空调的特点是采用氟立昂直接制冷或制热，适用于小面积独立制冷制热系统。
中央空调的特点是多房间或大型房间实现集中控制的空气调节系统，可采用冷热水循环，舒适性能好，制热可采用锅炉或辅助加热器。
二、 中央空调设计造型
1、中央空调系统负荷大小与什么因素有关：
空调负荷的大小与建筑围墙、室内人员发热量、室内设备发热量、室内照明、室外气象参数及新风量等有直接关系。
2、 常用热量换算单位：
3、 1w=0.8598kcal/h
4、 1kgf/cm2=98067pa
5、 1w=3.412BTU/h
6、 1mmH2O=9.8067pa
7、 1kcal/h=3.968BTU/h
8、 1USRT=3024kcal/h
9、 1kcal/h=1.163W
10、 1USRT=3517W
11、 1BTU/h=0.2931W
12、 1BTU/h=0.252kcal/h
§一千瓦（KW）=860大卡（Kcal/h）
§一大卡（Kcal/h）=1.163瓦（w）
§1冷吨（USRT）=3024大卡（Kcal/h）
§1冷吨（USRT）=3517瓦（W）
13、 不同用途空调房间的冷负荷估算方法：
办公楼、写字间、客房约90~100大卡每平方米。
会议室、影剧院、演播大厅约160~200大卡每平方米，酒店、餐厅约为160~260大卡每平方米。
14、 系统配置：
ü 水冷冷水机组空调系统（螺杆机为主）
主要设备有：
1、螺杆机组2、冷却塔3、冷冻水泵4、冷却水泵5、补水泵6、电子水处理仪或全自动软化水处理装置7、水过滤器8、膨胀水箱9、末端装置（空气处理机组、风机盘管等）
ü 风冷冷水机空调系统
主要设备有：
1、风冷冷水机组2、冷冻水泵、3、补水泵4、电子水处理仪或全自动软化水装置5、水过滤器6、膨胀水箱7、末端装置
ü 全空气空调系统
是指空调末端装置中全部通过空气作为载冷剂的空调系统
ü 风机盘管空调系统
空调末端装置全部采用风机盘管进行换热的空调系统。
ü 风机盘管加新风空调系统
指空调末端系统在风机盘管系统的基础上再加有新风机组的空调系统，以补充适量新风，满足卫生要求。
5、制冷主机的选择
5.1、根据建筑的空调面积和房间功能进行空调冷负荷计算
5.2、统计建筑空调总负荷
5.3、大部分建筑需要考虑房间的同时使用率，一般建筑的同时使用率为70~80%，特殊情况需根据建筑功能和使用情况确定。
5.4、制冷机冷负荷为建筑空调总负荷与同时使用率的乘积。
根据计算的制冷机冷负荷既可选择制冷主机。
5.5、制冷主机台数可以根据建筑业主和建筑所备机房情况进行确定。
6、水泵的选择
6.1水泵的主要形式有卧式离心泵和立式离心泵。
6.2水泵水流量的确定:
按照制冷主机产品样本提供数值选取。
6.3水系统水管管径的确定:
L（m3/h）
0.785×3600×V（m/s）
D（m）=
L（m3/h）
L=所求管段的水流量 V=所示管段允许的水流速
水流速的确定:
一盘,当管径在DN100至DN250之间时,流速为1.5m/s左右,当管径小于DN100时,流速应1.0m/s左右,管径大于DN250,流速可再加大,进行计算时应该注意管径和流速的对应关系。
6.4目前管径的尺寸规格有：
DN15、DN20、DN25、DN32、DN40、DN50、DN70、DN80、DN100、DN125、DN150、DN200、DN250、DN300、DN350、DN400、DN450、DN500、DN600
水泵管径的选择：
一般选择水泵时，水泵的进出口管径应比水泵所在管段的管径小一个型号。
6.5水泵扬程的确定：
经验值：
冷冻水泵为26~35米，一般为32~38米。
冷却水泵为17~26米，一般为21~28米。
补水泵为系统最高点距补水泵接管处的垂直距离和补水管路的沿程阻力损失和局部阻力损失。
损失一般为3~5米。
6.6一般冷冻水泵和冷却水泵的台数应与制冷主机一一对应，并考虑一台备用。
补水泵一般按一用一备的原则选取。
选用多台水泵时，要考虑流量的衰减，留有余量。
7、冷却塔的选择
7.1冷却塔在中央空调设备中起什么作用？
主要用于水冷中央空调设备中冷却冷凝器。
7.2冷却塔的主要形式有圆形逆流冷却塔和方形横流冷却塔。
7.3冷却塔的结构
有人梯、消声器、电动机减速装置、风机、旋转布水器、填料、进风消声器、水塔支架、下塔体（集水盘）、进风窗
7.4冷却塔设计造型
1、冷却塔台数与制冷主机的数量一一对应，可以不考虑备用。
2、冷却塔的水流量=冷却水系统水量×1.2并根据就近原则，选择冷却塔参数。
8、电子水处理仪和过滤器的选择
空调水系统中使用的电子水处理仪和水过滤器一般都按照设备所在管段的管径进行选择。
冷却水系统属开式系统，必须使用电子水处理仪；冷冻水系统属闭式系统，要求不是那么严格，可以在冷冻水系统管路中或膨胀水箱进水管路中安装电子水处理仪。
9、全自动软化水装置的选择
当工程所在地水质较硬或是系统较大的时候，系统的循环水和补水最是软化水，该空调系统必须配置水软化装置，一般选用全自动软化水装置；并按照系统补水量进行选择，补水装置可以根据实情来选，装置小系统补水时间长；装置大，系统补水时间短。
10、膨胀水箱的选择
膨胀水箱一般按照冷冻水系统管路总水容量的2~3%选择。
一般，一万平方米左右建筑空调水系统膨胀水箱的容积为2~4立方米。
11、风机盘管的选择
风机盘管的两个主要参数：
制冷（热）量和送风量因此选择的方法有两种：
一、 根据房间循环风量选：
房间面积、层高（吊顶后）和房间换气次数三者的乘积即为房间的循环风量。
利用循环风量对应风机盘管高、中速风量，即可确定风机盘管型号。
二、 根据房间所需的冷负荷选择：
根据单位面积负荷和房间面积，可得到房间所需的冷负荷值，利用房间冷负荷对应风机盘管的制冷量即可确定风机盘管型号。
三、 确定型号以后，还需确定风机盘管的安装方式（明装或暗装），送回风方式（底送底回，侧送底回等）以及水管连接位置（左或右）等条件。
四、 对于一般的住宅和办公建筑，房间面积在20m2以下，可选用FP-3.5~5.0，25m2左右的选用FP-6.3，30m2左右的选用FP8,35m2左右的选用FP-10。
房间面积较大时应考虑使用多个风机盘管，房间单位面积负荷较大时，对噪音要求不高时可以考虑使用风量和制冷量较大的风机盘管。
12、空气处理机的选择
主要用于处理室内空气和供新风，一般有空调工况和新风工况两种工作状态。
空气处理机组的选择一般由三个主要参数决定：
风量、表冷器排管数和机外余压。
以次为先根据系统需要的风量确定空气处理机组的型号，然后根据需要提供的冷量来决定其排管数，如此便可确定。
根据系统需要的余压要求确定余压。
空气处理机组一般有吊顶式和落地式两种，落地式包括立式和卧式两种。
另外机组的送回风方式也有不同。
需根据建筑情况和建筑业主要求进行最终的确定。
注意空调工况的制冷（热）量比新风工况时要小。
三、 中央空调工程造价
1、 工程总造价=设备费用+安装费用
2、 设备费用：
所需各种设备费、设备运杂费、设备安装费、设备运行调试费。
3、 安装费用：
管道制作、安装、保温等主要材料费用、工程设计费、电气费及土建费、税费、工程临时设施费，冬、雨季施工费、利润等。
4、 不包括电气部份并且仅使用于新建、扩建及改造工程不适用于修缮的范围。
5、 工程总造价的估算方法：
（经验仅做为参考）
1、采用水冷冷水机组，末端为风机盘管没有新风的情况下，建筑空调造价为200元/m2左右，末端为风机盘管加新风的为250元/m2左右。
2、采用风冷冷水机组，末端为风机盘管没有新风的情况下，建筑空调造价为300元/m2左右，末端为风机盘管加新风的为350元/m2左右。
四、中央空调的维护
1、中央空调维护管理的目的：
是及时处理设备在运行中由于技术状态的发展变化而引起的大量常见的问题，随时发现并改善设备的使用状况，保证中央空调正常运行，降低运行成本，延长使用寿命。
2、空调水的维护
一、水质标准与解析:
国家机械行业标准JB/T247-94和JB/T8055-95对于冷热水机组冷却水和补充水水质要求，作了明确规定：
基准值冷却水补充水
1 pH值（25℃）6.5-8.0,6.5-8.0
2 电导率（25℃）/μS/cm ＜800,＜200
3 氯化物离子Cl-/mg/L＜200,＜50
4 硫酸根离子SO42-/mg/L＜200,＜50
5 酸消耗量（pH=4.8）CaCO3/mg/L ＜100,＜50
6 总硬度CaCO3/mg/L ＜200,＜50
7 铁Fe/mg/L ＜1.0,＜0.3
8 硫化物离子S2-/mg/L 检验不出,检验不出
9 铵根离子NH4+/mg/L＜1.0,＜0.2
10 离子状二氧化硅SiO2/mg/L＜50,＜30
二、解析
1、pH值过低，水的酸性程度增加，腐蚀加重。
PH值过高，水垢成分的溶解变小，使水垢析出变得容易。
2、电导率高的水腐蚀速度增大，造成腐蚀和结垢产生的因素也较高。
3、氯化物离子是造成腐蚀性提高的重要因素之一。
4、硫酸根离子是增大水腐蚀作用的重要因素。
5、酸消耗量值大有抵制作用，但是，同时也容易引起水垢危害。
6、总硬度指钙硬度与镁硬度。
这些硬度成分是水垢危害的主要因素，但是适当的硬度存在可以缓和腐蚀性。
7、进入冷却水，冷水和温水系统的铁是造成沉淀、污染或水垢危害的原因，也是二次腐蚀的原因。
8、硫化物在pH值低时分解出游离子的硫化氢，对铜、钢、铁等金属材料引起强烈的腐蚀作用，有时出现孔洞的危害。
9、铵根离子，铵对铜有强烈的腐蚀作用。
10、当二氧化硅的量超过溶解度时，就有可能析出，成为水垢。
三、非标准水质的水对水循环系统的危害及水处理的必要
结垢、生物污染，腐蚀的水循环系统中的三大主要危害
1、水垢：
水在循环过程中由于水分蒸发，热分解，二氧化碳气体吹失等因素，不稳定溶解盐的平衡遭到破坏，使部分离子在水中呈结晶析出，附在管壁结成水垢。
2、生物污泥：
水中的细菌霉，藻类等微生物体与灰尘，泥沙混合在一起，形成泥状污浊物。
3、腐蚀：
水中存在的解氧及其它腐蚀性离子与管壁金属发生化学反应，形成腐蚀。
这三者主要危害具体表现以下三个方面：
1）降低了传热效率，大量浪费能源。
2）污垢的积聚导致局部腐蚀，该种腐蚀的速度为正常腐蚀速度的4～5倍，会使设备在短期内穿孔而损坏。
3）污垢在管内沉积，降低了水流通的截面积，增大了水流的阻力，增加了设备运行费用。
所以，对空调系统中的水循环进行水处理十分必要。
四、水处理方法
一般来说，对空调系统水循环的水处理方法有五种。
即：
化学处理法、静电处理法、磁化处理法、离子交换法和高频电子法。
1、化学处理法：
一般是加入3种不同作用的水处理药剂：
缓蚀剂、阻垢剂及杀菌减藻剂。
采用合理及科学的药剂配比，可以较完善地全面地达到缓蚀，阻垢、杀菌减藻的功能，是一种较为理想的水处理方法。
2、静电处理法：
由一个高压发生器和一组电极组成，利用静电作用使水产生一些“自由”电子，附着于管壁，防止管壁金属失去电子而被氧化，同时，溶解氧，得到活化，产生超氧阴离子自由基和过氧化氢等物质，具有一定的防腐和杀菌作用，但防垢不彻底。
3、磁化处理法：
采用内磁结构，永磁材料制成，形成的水垢较疏松质脆，附着力弱，容易冲洗，进而达到防垢效果，同时，由于受到强烈的磁场作用，藻类和细菌等微生物的分子构造出现变化，失去活性。
4、离子交换法：
此法仅有防垢作用，防腐杀菌减藻作用不明显。
5、高频电子法：
采用集成电路产生高频信号，使这物理结构发生变化，达到防腐阻蚀，杀菌减藻的作用。
以上五种处理方法中，对已经安装运行的空调系统的保养清洗以“化学处理法”最为普遍。
五、化学清洗工作的二种工况及保养清洗
1、新建机组的情况：
新建机组的清洗是为了去除新机组中水循环管道的生产加工按装过程中残存物与由它所产生的腐蚀物。
在整体设备运行之前，彻底清洗能提高设备的运行寿命与使用水准。
2、运行机组的清洗：
中央空调装置的水循环系统，经过二年左右的运转后，都会发生不同程度的结垢，生物污泥是侵蚀现象，有必要进行保养清洗，以改善整机设备的运行状态。
六、空调系统中换热管的清洗
空调系统中，对已经结垢生藻的换热管，需进行清洗。
以使设备保持良好的运行状况。
对换热管的清洗通常采用注水法，专用设备清洗法和化学清洗法。
1、注水法：
换热管清洗用刷子上连上长柄或线绳，一根根通入管中。
使用换热管清洗水枪，从中射出压力（最低300Kpa可用增压泵提高压力），使刷子在管中运动，清洗管壁。
2、自动注水法：
本系统由换热器出入口所安装的流路切换阀，铜管两端安装的刷子接收器，清洗用刷子和控制盘构成。
一边使制冷机运转，一边使流路切换阀动作，水流间隔一定时间作反射流动，使刷子自动清洗管内。
3、海绵球自动清洗
系统由特殊的海绵球、小球分离器、小球回收器、滑管等构成。
工作原理为向冷凝器冷却水注入特殊的海绵球，利用水流把小球压入管内，边运转，边清洗管内不需动力源，节约电力消耗。
4、专用设备清洗法：
一般采用特殊的螺旋刷。
由电机提供动力，使得螺旋刷在管内旋转运动，其运动轨迹为复线型。
同时，另外通入水流，将管壁清除下来的污垢冲洗干净。
5、化学清洗法：
在污垢附着严重的情况下，例如，钙镁等水垢非常坚硬或制冷机周围没有进行刷子清洗所需的空间的情况下，可以使用药品进行化学清洗。
由于铜管材质及水垢的组成不同，所使用化学药品种类和处理方法也不同，所以在工作前必须了解掌握设备的总储水量，循环水量制冷（热）量及设备管线材质等基本情况制订经济合理安全的工作方案，才能实施清洗。
正确使用高效的分散剂、渗透剂、清洗剂、钝化剂，彻底清除系统内的结垢、生物污泥、悬浮物及锈等杂物，并在金属表面进行钝化产生保护膜。
总之，被清洗后，设备管线的表面无两次浮锈及点蚀，除垢除锈率＞95%，微生物杀灭率为98%，腐蚀率＜2g/m2h，膜厚为8000埃（1埃10-10米）。
目前越来越多的宾馆、饭店及高层建筑使用中央空调。
因为其它原因，许多中央空调的冷却水系统和冷冻水系统有不同程度的锈蚀和污垢产生，引起压缩机排气温度升高，制冷量不断下降，严重影响空调设备的安全运行。
结垢影响循环水的流量，一层薄垢即可使传热速率急速下降，这是因为一般水垢的传导系数比钢铁小几十倍及至几百倍。
一般说来，水垢超过0.25mm厚度时会使传热效率降低80％多。
3、 风管道的维护
风管为什么需要清洗？
空气调节系统的安装是为了给人类创造舒适的工作生活环境，是人类物质文明和精神文明的集中体现。
但从1976年在美国费城的空调冷却水中发现的“军团菌”，以及20XX年刚刚发现的“非典型肺炎”等都是病毒细菌通过空气传播的疾病。
但病毒细菌在空气中无法独自生存，都是附着在空气中的灰尘颗粒上才能传播。
国家要求清洗中央空调风管道及空调机组表冷器和过滤网，就是为了降低中央空调系统的藏尘量，减少致病菌的附着率。
而风管的藏尘量占中央空调系统的95%以上，更是我们不可忽视的地方。
洁净的空调风管不仅可以降低环境交叉感染，同时也使中央空调“吹灰”现象减少和消失。
空调犹如人的身体，不保养，不锻炼身体，有些小毛病不去看医生，身体自然越来越差。
空调用久了，自然就会脏，脏了就得清洗保养。
保养好了，不仅消除空调污染隐患，洁净空气，还可以让空调性能焕发如新，省电节能，延长使用寿命。
风管清洗带来的好处:
1） 洁净的风管，能给您带来无尘的清风和舒适的空气环境，会大大提高置身于其中的人们的工作效率。
2） 中央空调的风系统就象人的呼吸系统，一旦有危害物进入将会通过四通八达的风管传播到大楼内的各个角落，引起交叉感染。
因此洁净的风管能杜绝各种病菌在风管内的循环传播，并避免造成传染病通过风管进行系统传播。
3） 降低空气过滤器过滤灰尘量的负荷，可以达到减少对过滤网的清洗次数，从而延长过滤器的寿命，减少清洗工人投入，达到减少材料费，节省人工费的目的
4） 减少过滤器上的灰尘量，可以减少管道内过滤器对风的阻力，从而在功率不增加的情况下增加冷量，达到节能的目的
五、暖气片概述
1、供热指标是在当地室外采暖计算温度下，每平方米建筑面积维持在设计规定的室内温度下供暖，每平方米所消耗的热量单位（W/m2）。
在没有设计文件不能详细计算建筑物耗热量，只知道总建筑面积的情况下，可用此指标估算供暖设备，概略地确定系统的投资，详见各类型建筑物热指标。
序号
建筑物类型
（W/m2）
1
多层住宅
60
2
单层住宅
95
3
办公楼、学校
70
4
影剧院
105
5
医院、幼儿园
70
6
旅馆
65
7
图书馆
60
8
商店
75
9
浴室
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