机电设计-中央空调系统设备选型小结

中央空调系统由冷热源系统和空气调节系统组成，采用液体汽化制冷的原理为空气调节系统提供所需冷量，用以抵消室内环境的冷负荷；制热系统为空气调节系统提供用以抵消室内环境热负荷的热量。

制冷系统是中央空调系统至关重要的部分，其采用类型、运行方式、结构型式等直接影响了中央空调系统在运行中的经济性、高效性、合理性。

 

冷水机组也叫冷冻机、制冷机、冰机等。

1、蒸汽压缩冷水机组包括四个主要组成部分：蒸汽压缩机，蒸发器，冷凝器，节流装置。

压缩机吸入蒸发制冷后的低温低压制冷剂气体，然后压缩成高温高压气体至冷凝器；高压高温气体经冷凝器冷却后使气体冷凝变为常温高压液体；当常温高压液体流入节流装置，经节流后成为低温低压的湿蒸气，流入蒸发器，吸收蒸发器内的冷冻水的热量使水温度下降；蒸发后的制冷剂再吸回到压缩机中，如此重复下一个制冷循环。

 

2、吸收式冷水机利用水作为制冷剂，水作为制冷剂，溴化锂作为吸收剂。溴化锂溶液具备强烈的吸湿性，具有吸收比其温度低得多的水蒸汽的能力。且溴化锂溶液温度越低、浓度越高吸水性越强。

 

一、常用冷水机组简介

1、模块式冷水机组

由多台模块式冷水机单元并联组成的。采用微电脑协调控制多回路工作，每个压缩机都能独立地进行能量调节，模块式机组可由多达13个单元组合而成，模块式冷水机组内设有电脑监控系统，控制整个机组，按空调负荷的大小，定期启停各台压缩机或将高速运行变为低速运行，包括每一个独立制冷系统和整机运行。 

优势：

1、按照冷负荷变化，随时调整运行的模块数，使输出冷量与空调负荷达到最佳配合，节约能耗。

2、多台压缩机并联工作有保障。

3、重量轻，外型尺寸小，节省建筑面积；

4、模块式的组合，对制冷系统提供最大的备用能力，而且扩大机组容量非常简单易行。

劣势：

1、对水质要求较高，一旦结垢阻塞，就会影响冷凝器和蒸发器的传热。

2、造价高、零部件多，易损件多，维护费用高。?

3、压缩比低，单机制冷量小。 

4、单机头部分负荷下调节性能差，不能进行无级调节?

5、单位制冷量重量指标较大。

 

2、螺杆式冷水机组：

螺杆式冷水机组是以各种形式的螺杆压缩机为主机的冷水机组。它是由螺杆式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀、油分离器以及自控元件和仪表等组成的组装式制冷装置。

优势：

1）、结构简单，故障率低，运动部件少，易损件少，运行可靠，易于维修；寿命长；对湿冲程不敏感；容积效率高，可达较高压缩比，制冷系数高；

2）、运行平稳，振动小，低负荷运转时没有离心式机组的“喘振”弊端。

3）、压缩比较高，EER值高。

4）、滑阀10%~100%范围内无级调节，部分负荷时效率高，节电显著。

5）、对湿冲程不敏感。

劣势：

1）、单机容量比离心式小，转速比离心式低。

2）、润滑油系统较复杂，耗油量大。

3）、大容量机组噪声比离心式高。

4）、要求加工精度和装配精度高。

 

3、离心式冷水机组

离心式冷水机组由制冷剂在蒸发器内蒸发吸收载冷剂水的热量进行制冷，蒸发吸热后的制冷剂蒸汽被压缩机压缩成高温高压气体，经水冷冷凝器冷凝后变成液体，经膨胀阀节流进入蒸发器再循环。从而制取7℃-12℃冷冻水供空调末端空气调节。

优势：

1）、叶轮转速高，压缩机输气量大，单机容量大；

2）、易损件少，工作可靠，结构紧凑，运转平稳，振动小；

3）、单位制冷量重量指标小

4）、EER值高，可在较大负荷范围内可无级调节

劣势：

1）、属典型的“撑死不愿饿”的家伙，单级压缩机在低负荷时会出现“喘振”现象，在满负荷运转平稳；

2）、对材料强度，加工精度和制造质量要求严格；

3）、当运行工况偏离设计工况时效率下降较快；

4）、离心负压系统，外气易侵入，有产生化学变化腐蚀管路的危险。

 

4、水源热泵机组

水源热泵机组是通过利用了地表或地下水源作为冷热源，进行能量转换的冷暖中央空调系统。

水源热泵机组其采用循环流动于共用管路中的水、从水井、湖泊或河流中抽取的水或在地下盘管中循环流动的水为冷（热）源，制取冷（热）风或冷（热）水的设备；包括一个使用侧换热设备、压缩机、热源侧换热设备，具有单制冷或制冷兼制热功能。

以水为热源的可进行制冷/制热循环的一种热泵型整体式水-空气式 或水-水式空调装置，制热时以水为热源而在制冷时以水为排热源。采用循环流动于共用管路中的水、从水井、湖泊或河流中抽取的水或在地下盘管中循环流动的水为冷（热）源，制取冷（热）风或冷（热）水的设备。包括一个使用侧换热设备、压缩机、热源侧换热设备，具有单制冷或制冷兼制热功能。

优势：

1）、节约能源，在冬季运行时，可回收热量。

2）、一机多运，运行稳定。

3）、环境效应显著。

4）、能效比高。

劣势：

1）、受可利用的水源条件限制，受水层的地理结构的限制。

2）、系统容易发生源侧与负荷侧的水串水现象。

3）、受到不同地区及国家能源政策、燃料价格的影响。

4）、一次性投资及运行费比较高。

 

5、溴化锂吸收式冷水机组

溴化锂制冷机是利用溴化锂水溶液在不同温度下吸收和释放水蒸气来实现制冷的，溴化锂以热能为动力源，以水为制冷剂，以溴化锂溶液为吸收剂制备冷源水。其热源主要有蒸汽、热水、燃气和燃油，可分为直燃式、蒸汽式和热水式。蒸汽式机组主要用于可以使用蒸汽的场合，如城市集中供热热网、热电联供冷系统、纺织、化工、冶金等行业；热水机组可利用65℃以上的热水，如地热能、太阳能热能、余热和工业现场加工过程产生的热水，生产冷水。直燃式机组可以利用燃油或燃气为宾馆、医院、写字楼、机场等大型建筑提供空调。溴化锂冰箱由于采用热量冷却，还可以利用工业余热为工业提供冷水或空调。

优势：

1）、溴化锂机组运动部件少，振动小，噪声低；

2）、使用溴化锂-水工质对时，工质无毒且对臭氧层无破坏作用；容易加工，可在较大负荷范围内实现无级能量调节；

3）、机组在真空下工作，安全可靠，无爆炸危险；

4）、对热源要求不高，可利用余热、废热和其他低品味热源，节约电能。

劣势：

1）、一定温度下的溴化锂饱和水溶液，当温度降低时，由于溴化锂在水中溶解度的减小，就会形成结晶现象，造成事故。作为机组的工质，溴化锂溶液应始终处于液体状态，无论是运行或停机期间，都必须防止溶液结晶，这一点非常重要；

2）、溴化锂溶液对金属材料具有腐蚀性；

溴化锂溶液对金属材料具有腐蚀作用，氧气是促进腐蚀发生的主要因素，因此在溴化锂吸收式机组中，隔绝氧气是最根本的防腐措施；

3）机房空间需求较大。

 

二、冷水主机组的选择

1、首先，空调总冷负荷计算，由建筑的空调面积和使用功能进行；

2、考虑建筑房间的同时使用率，同时使用率一般为70~80%，特殊情况需根据建筑具体功能和使用情况而定。

3、主机组冷负荷为建筑空调总用冷负荷与同时使用率的乘积。然后根据计算出的冷负荷即可选择匹配的主冷机组。

 

注意,影响冷机的选型的几个因素

1、项目需求的温差，降温到理想温度需要的时间；

2、节能环保，应注意选择电、热、冷综合利用的冷水机组方案，例如水冷热回收机组，可回收原废弃的冷凝热，实现制冷、供暖等双重功能，既能达到最好的制冷效果，同时又节能减排；制冷剂是否有害、运转的噪音，会否影响到周边的环境；

3、冷水机组是否协同运行，稳定连续制冷的需求，当某台冷水机出现故障时，就需要其它冷水主机替代工作；

4、水质的要求；

冷却水的水质，会影响到机组系统管道的清洁度，尤其是冷凝器，冷却水质差，会加速管道的结垢和腐蚀，导致冷凝器堵塞破损。

5、防爆及振动等其他特殊要求；

冷水机组是否经常在恶劣情况下工作，常时间接触到易燃粉尘、易爆气体等特殊物质，对其防爆、防振要求就要提高，可向冷水机生产供应商咨询，其冷水机组防爆处理、防爆级别等解决方案，综合制冷需求匹配最合适的冷水机组方案。

 

 

三、配套水泵选择的步骤

1.冷却水流量：一般按照产品样本提供数值选取；

2.冷冻水流量：在没有考虑同时使用率的情况下选定的机组，可根据产品样本提供的数值选用或根据如下公式进行计算。

 

水泵并联运行时，流量会有所衰减；当并联台数超过3台时，衰减更甚，故建议：多台水泵时，考虑流量的衰减，设计富余流量。

 

四、冷却塔的选择

1、按照被冷却水的温度，冷却塔选择包括：高温塔、中温塔、常温塔。

 

2、按照安装位置的现状及对噪声的要求，冷却塔选择包括：横流塔与逆流塔。

 

3、按照冷水机组的冷却水量选择冷却水量，原则上冷却塔的水量要略大于冷水机组的冷却水量。

 

4、冷却塔设计选型

1）、冷却塔台数与冷水主机组的数量一一对应，可以不考虑备用；

2）、冷却塔的水流量 = 冷却水系统水量×1.2；

 

五、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好是软化水，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；

 

六、膨胀水箱的选择

系统中的水会因温度变化而引起体积膨胀。膨胀水箱实际上是一种具在压缩性能的水箱，它具有一个可供系统中的液体由温度的变化而使体积膨胀或收缩的空间，并能排除系统内空气的功能。中央空调系统常用的膨胀水箱的结构有开启式和封闭式两种形式。

1、开式膨胀水箱将水箱设在系统的较高点，通常接在循环水泵吸水口的回水干管上。

2、闭式膨胀水箱又叫定压罐，它根据水箱中囊袋外气体的压力（或囊袋内水的压力）设定值来决定是否给系统补水或排水，常规允许系统压力有一个波动范围，这个范围对应于水箱中气体体积的变化范围，可集中设置于机房内、维修保养方便。

3、膨胀水箱一般按照冷冻水系统管路总水容量的2~3%选择，每万平方米左右建筑空调水系统膨胀水箱的容积一般为2~4立方。

 

七、空调系统末端装置的选择

空调系统常用的末端装置有：风机盘管、空气处理机组（组合式空气处理机组）。

 

风机盘管的选择

风机盘管有两个主要参数：制冷（热）量和送风量，所以风机盘管的选择考虑如下：

 

1、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速风量，即可确定风机盘管型号；

 

2、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高速风量时的制冷量即可确定风机盘管型号；

 

3、确定型号以后，还需确定风机盘管的安装方式（明装或安装），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；

 

4、明确所选用机组的接水管左出或右出方向(与管道布置等有关)；

 

5、冬季运行，热水不超过60℃，减少结垢隐患，同时减轻冷热交替作用，影响传热；

 

6、注意管路保温，避免夏季使用时凝露，污损室内吊顶等。

 

空气处理机组的选择

空气处理机组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。

空气处理机组可以根据冷负荷、热负荷、湿负荷、送风温度、送风湿度、噪音等需求灵活选择功能段组合，但功能段越多结构就越复杂，这就要在材质、制造工艺、结构特性、选型计算时多方比较，才能让组合式空气机组的效果达到理想效果。

 

1、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；

 

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。

 

2、组合式空调机组功能段需要更换清洗、维修；

 

3、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多不同，需要根据建筑情况和使用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。

 

附：工程概算

1、设备费：（除膨胀水箱、软化水箱、阀门管道和管件以外，全部为设备费，设备费的准确度应比合同最终签订价高8%~10%左右）；

2、设备运杂费：（运输、包装费等）：一般取设备费的1%~2%（根据设备的产地和使用地的距离来确定）；  

3、设备安装费：一般取设备的5%~8%，（除散件设备，如：冷却塔的安装费：取冷却塔设备费的10%~15%）；

4、设备运行调试费：一般取设备费的0.5%~1%； 

5、管道制作、安装、保温等费用：一般为设备费的20%~40%。（根据系统的复杂程度来确定）；

6、电气费、土建费用（应另行计算）；

7、工程设计费：取以上所有费用合计的2.5%~3%； 

8、工程的其他费用：（包括各种税费、工程临时设施费、冬雨季施工费、利润等），一般取以上所有费用合计的5%~8%。

 

上述所有费用之和即工程总造价。