制冷基础及常用资料讲解
目录 1,制冷循环 2,冷水机组的分类 3,制冷剂的分类 4,空调负荷的估算办法 5,空调水系统 6,冷水机组的启动方式 7,常用资料 1Johnson Controls 循环分析-影响制冷循环的几个重要因素 环境气温 过冷 过热 吸气过热、蒸发压力及冷凝压力对循环的影响 2Johnson Controls 冷水机组工作过程冷水机组工作过程- -压焓图压焓图 压焓图：压焓图：lgp-hlgp-h图，制冷剂的压力坐标取成对图，制冷剂的压力坐标取成对 数数lgplgp，以缩小纵坐标的尺寸，横坐标为比焓，以缩小纵坐标的尺寸，横坐标为比焓 。 压焓图的意义：广泛应用于制冷工程中，可方压焓图的意义：广泛应用于制冷工程中，可方 便得进行工质循环效率的量的分析。便得进行工质循环效率的量的分析。 饱和液体线：左侧过冷液区和气液混合区的临饱和液体线：左侧过冷液区和气液混合区的临 界线界线 饱和气体线：右侧过热蒸气区与气液混合区的饱和气体线：右侧过热蒸气区与气液混合区的 临界线临界线 等温线：在等温线：在过冷液区，制冷剂液体的比焓只与液区，制冷剂液体的比焓只与 温度有关，因而在液体区的等温线为一垂直线温度有关，因而在液体区的等温线为一垂直线 ；而在两相区，由于等温线就是定压线，因而；而在两相区，由于等温线就是定压线，因而 等温线是一条水平线；在过热蒸气区，等温线等温线是一条水平线；在过热蒸气区，等温线 呈一条下弯的曲线，在低压区等温线又接近于呈一条下弯的曲线，在低压区等温线又接近于 垂直线。垂直线。 等比容线：即等比体积线，比体积大的在下面等比容线：即等比体积线，比体积大的在下面 ，比体积小的线在上面。，比体积小的线在上面。 3Johnson Controls 标准制冷循环 压力 P 冷凝 蒸发 制冷量 输入功率 压缩 膨胀 过热 过冷 4Johnson Controls 单级压缩 W-外墙总面积（包括窗），m2 tn-室内采暖设计温度，； tw-室外采暖设计温度， 2.单位面积热指标法：只知道建筑物面积 Q=q·F Q-建筑物空气调节系统总热负荷 W q-建筑面积的热负荷指标 W/ m F-空调面积 m2 空调热负荷的估算办法 16Johnson Controls 冷水机组基本知识 定义 n 热平衡 蒸发吸热量冷冻水流量(l/s)*4.18*T + 压缩机功耗1.732*U*RLA*COS - = 冷凝放热量=冷却水流量(l/s)*4.18*T 蒸发吸热量 COP = - 压缩机功耗 17Johnson Controls 冷水机组基本知识 基本概念 n kW = 机组功耗或制冷量。 n 冷吨（Tons）是指蒸发吸热量。 n 蒸发冷吨 = GPM x 温差 (F) / 24 n 12,000 Btuh n 24小时内1吨零度的水变为零度的冰所需的冷量 n 1冷吨3.516 kW=3024大卡 n 1 kW860大卡 n 制冷量kW=水流量（L/S）*温差（ 0C ）*4.184 18Johnson Controls ARI 与机组效率 NPLV为非标准部分负荷效率。 IPLV则为ARI标准工况下的部分负荷效率。 IPLV (NPLV)=1/（0.01/A+0.42/B+0.45/C+0.12/D） A=在100%负荷时的 kW/ton B=在75%负荷时的 kW/ton C=在50%负荷时的 kW/ton D=在25%负荷时的 kW/ton 19Johnson Controls 单位转换 20Johnson Controls 空调水系统吸入式和压入式 空调水系统中，水泵的安装方式通常有压出式和吸入式两种。见图6和图7，吸入式水系统是高层建筑常用的空调 水系统方式，其特点是能减小制冷机蒸发器及冷凝器承受的压力，因而被广泛采用。但吸入式系统并不适用于所 有情况，如某工程建筑高度为20m，冷热水机组布置在一楼，冷却塔及膨胀水箱布置在屋顶，采用图6所示的吸入 式系统，因冷冻水、冷却水系统静压仅20m，而冷凝器、蒸发器的阻力损失为1418m，加上管道系统的阻力，导 致循环水泵吸入口处出现负压，从而产生气蚀和水击现象，系统不能正常运行。将吸入式系统改为压出式系统后 ，水系统恢复正常。 普通的制冷机的蒸发器和冷凝器工作压力一般为1MPa，笔者认为，静压小于50米的空调水系统采用压出式系 统方式较合理，不会造成蒸发器和冷凝器承压过大，也不会产生气蚀，当空调水系统静压大于50米时，则采用吸 入式水系统以降低系统工作压力。 21Johnson Controls 水泵的布置位置对系统承压的影响 水泵布置在制冷机组的吸入侧，制冷机组水侧承压为系统最高。水泵布置在制 冷机组的抽出侧，制冷机组的水侧承压，将减少相当于水泵扬程的值，而系统 的最高承压点也会减少稍大于制冷机组蒸发器水侧阻力的值。空调末端和膨胀 水箱的承压没有改变。因此在高层的水系统设计中，可以通过改变水泵的布置 ，来解决制冷设备高承压的问题。 22Johnson Controls 空调水系统形式 从舒适性角度分为两管制和四管制 n 两管制：冷热水共用同一套系统，节省初投资，舒适性稍差。 n 四管制：舒适性好，但初投资高 从阻力平衡角度分为同程式与异程式 n 同程式：系统阻力平衡性好，易调试，初投资高 n 异程式：系统阻力平衡性差，不易调试，初投资低 23Johnson Controls 四管制系统应用 24Johnson Controls 两管制系统应用 25Johnson Controls 同程管路布置 26Johnson Controls 异程管路布置 27Johnson Controls 冷水机组系统形式 定流量一次系统 n 末端采用三通阀或无水流量调节装置 一次/二次系统 n 机组水流量恒定，末端水流量变化 一次变流量系统 n 水流量变化范围有限 28Johnson Controls 一次定流量系统 29Johnson Controls 一次定流量系统 30Johnson Controls 一次定流量系统 一般用于小冷 量系统 末端没有变流 量措施或采用 三通阀变流量 运行 机组能耗较高 31Johnson Controls 一次/二次系统 32Johnson Controls 一次/二次系统 33Johnson Controls 一次/二次系统 34Johnson Controls 一次/二次系统 35Johnson Controls 一次/二次系统 应用广泛 节能效果明显 负荷控制 n 负荷降低时，变频水泵减小二次侧水流量，部分水流量通过旁通管流回冷水机组，冷水机组水流量恒 定。 n 当二次侧水流量大于一台机组的水冷量时，关掉其中一台冷水机组及水泵，其它机组正常运转 n 反之负荷增加时，通过旁通管的温度控制启动机组 n 系统控制需要在旁通管上加流量计及温度传感器来控制机组起停，同时在末端远端需要压力传感器用 于控制二次泵 36Johnson Controls 一次变流量系统 37Johnson Controls 一次变流量系统 应用普遍 控制逻辑 n 冷水机组铜管内流量控制在0.9-3m/s之间。 n 在中国的常规空调系统中，冷水机组为整个空调系统的耗电主体，冷冻水泵一般只占到 空调系统耗能的10%左右，因此冷水机组的节能是空调系统节能的重点，而且对于采用 单级压缩的离心机制造厂家来说，电机通过齿轮传动，压缩机叶轮转速较高，有很大的 节能空间。 n 水泵首先随负荷减少而降低流量，当流量降低到最低流速限制时，保持流量。当经过旁 通管的流量大到一台机组流量时，关掉其中一台机组，流量继续随负荷变化，直到最小 水流量。 n 系统需要水流计感知旁通管流量，同时需要温度传感器，感知水温以用于负荷提升过程 。 38Johnson Controls 一次泵变流量系统的控制逻辑 39Johnson Controls 冷水机组的启动方式 传统启动器现代软启动器 直接 启 动 星三角自耦软启动变频 启动电 流 58Ie1.82. 6Ie 1.74Ie 05Ie01.5 Ie 启动转 矩 0.51. 5Te 0.5Te0.40.8 5Te 01Te01.5 Te 启动方 式 恒压恒压分 步 恒压分 步 恒流，线 性斜压 变压 变 频 启动特 性 冲击 力 矩 大 2次冲 击转 矩 2次冲 击转 矩 力矩均匀 平滑 恒转 矩 冲击电 流 很大 ，1 次 2次2次及 以上 1次1次 启动级 数 122次及 以上 连续无级连续 无 级 启动时 间 不可 调 可调可调可调可调 执行元 件 开关开关自耦元 件 晶闸管变频 器 40Johnson Controls 冷水机组 传统星三角起动方式接线示意图 接油泵 1.5KW 星三角启动柜 6根动力线 接电机接线盒 8根2.5MM2铜线 接外电 接地线 41Johnson Controls 离心式冷水机组 变频/固态软起驱动方式接线示意图 3根动力线 接变频/固态启动柜 接地线 42Johnson Controls 起动电流起动电流 05102040 满载电流100% 200% 300% 400% 500% 电机满负荷电流 FLA (%) 时间 (sec) 星三角起动器 Millennium 变频驱动器 67倍冲击电流 固态软起动 常用资料 1,冷水机组的基础图 2,冷水机组的维修空间要求 3,冷水机组的水质要求 4,空调末端产品的接管方向判断 5,空调机组的存水弯示意图 6,空调机组的基础示意图 44Johnson Controls 机组的基础尺寸图及基础制作要求 45Johnson Controls 机组检修空间要求 机组后面及顶部610MM 机组前面915MM 机组的一侧留抽管空间 46Johnson Controls 循环水的水质要求 47Johnson Controls 空调末端产品接管方向的判断 风机盘管左右式判断： (50Pa的FC，我们可以做，但机组出厂铭牌仍标30Pa.) 面对出风口，配管在左边为左式机组，反之为右式（逆气流判断） 其他末端产品左右式判断： 面对回风口，配管在左边为左式机组，反之为右式 （顺气流判断) 48Johnson Controls 概念排水弯 nH 盘管的相对压力值/9.8+20mm （1mmH2O=9.8Pa） 49Johnson Controls 概念机组安装图 机组的四周应尽量留有足够的检修空间。当机房空间有限时，按以下原则，非检修门侧 应留有不小于500mm的过道，机组进出水管侧或检修门侧应留有不小于一个机组的宽 度（以便当万一需要更换盘管时有足够的空间），最小也不能小于1000mm。 50Johnson Controls
