中央空調的任務是對室內制冷和制熱,其過程必然包含冷量或熱量的制備、輸送以及向室內供應,通常由相應的三大循環系統完成:制冷劑循環、水循環、空氣循環。
1、三大循環
空調制冷的核心是制冷劑循環,通常為壓縮式制冷,主要部件為壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器,通過壓縮機驅動制冷劑循環,在蒸發器吸收外部熱量,再循環到另一側的冷凝器向外部排熱。
制冷是利用蒸發器從用戶側吸熱,經壓縮機壓縮提升后,再循環到冷凝器排至室外,實際上就是將室內熱量搬運到室外。
制熱是利用蒸發器從室外空氣吸熱,經壓縮機壓縮提升后,再循環到冷凝器向用戶側排熱而供暖,實際上就是將室外熱量搬運到室內。
傳統中央空調采用水循環方式輸送冷量,由水泵驅動用戶側的水循環,通過與冷水機組蒸發器的換熱而被降溫,再循環到室內將冷量輸送給空調末端設備。
熱量輸送也是如此,只不過此時的熱量取自空調主機的冷凝器,或者鍋爐等其他供熱設備。
空調末端設備采用空氣循環的方式將冷熱量供應到室內,由風機驅動室內空氣循環,再通過水盤管與循環風換熱,實現向室內的供冷或供熱。
風機盤管是最簡單的“風機+盤管”形式,組合式空調箱、新風機組則是在此基礎上,增加了過濾、加濕以及熱回收等其他功能,但本質上仍然是“大風機盤管”。
2、三大動力
三大循環的工質分別為制冷劑、水和空氣,由不同的設備驅動,即三大動力,分別是壓縮機驅動制冷劑循環、水泵驅動水循環、風機驅動空氣循環。
三大動力驅動循環需要耗費能量,中央空調的能耗基本上就集中在這三大動力上,耗費量依次為壓縮機、水泵、風機。
空調制冷通常為壓縮式制冷,壓縮機是整個制冷系統的動力核心,消耗的是電能,因此也稱為電制冷。
空調中用到的壓縮機,系統規模相對較小的,家用空調、多聯機系統多為滾動轉子式和渦旋式壓縮機,風冷熱泵中較小的模塊機和整體機使用渦旋式和螺桿式,較大的整體式機組使用螺桿式壓縮機。
規模較大的水冷式中央空調,一般都采用螺桿式和離心式壓縮機。相比而言,螺桿式機組的負荷調節范圍更廣,而離心式機組在大冷量高負荷時的效率較高。
中央空調的水泵按用途分為補水泵和循環泵,補水泵將水充滿系統并保持靜水壓力,需要考慮系統高度,而循環泵僅需要推動水系統的循環即可,通常為閉式系統而無需考慮系統高差。
循環水泵按位置分為冷卻水泵和冷凍水泵(冷熱水泵),前者用于冷凝器側向冷卻塔輸送并排放熱量,后者向用戶側的室內末端輸送冷量或熱量。
空調水泵分為定頻和變頻,定頻水泵配套不可變水量的冷水機組使用,如一次泵定流量系統、二次泵變流量系統中的一級泵。變頻水泵配套可變水量的冷水機組使用,如一次泵變流量系統、二次泵變流量系統中的二級泵。
空調用的循環水泵一般為單級離心泵,按形式分為立式和臥式。立式水泵占地少、振動小,但效率和檢修不如臥式水泵,因此可能的情況下一般選用臥式泵。
空調中用到的風機,按系統需求分為定頻和變頻兩種,定頻風機用于普通定風量空調,而VAV變風量系統的送風機和回風機都使用變頻風機。
空調風機按就地循環還是風管輸送而選用不同,一般室內機、風機盤管中使用貫流風機,室外機、熱泵外機為軸流風扇,需要風管輸送的空調箱中使用離心式風機,又分為普通帶蝸殼風機和無蝸殼風機,后者可組合為風機墻使用。
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