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冷热水式家用中央空调制冷系统结构及工作原理剖析
冷热水式家用中央空调制冷系统结构及工作原理冷热水式家用中央空调制冷系统结构及工作原理1.空气源热泵冷热水式空气源热泵冷热水系统用于家用中央空调时,由压缩机、冷凝器、蒸发器和循环水泵等组成室外机组,循环水泵将冷热水机组产生的冷水或热水输送到各个空调末端。膨胀水箱可内置或外置。该系统示意图如图1 所示。对于冬季寒冷地区,室外机易结冰,可将蒸发器和循环水泵组成室内辅机,与室外主机通过管道连接,采用燃油炉、燃气炉或电加热器等辅助加热装置以增加冬季供热量。2.风冷冷水机组+热源式系统由于风冷冷水机组只提供空调制冷用冷水,因而仅适用于冬季不需供暖的冬暖夏热地区及其他地区的夏季使用。风冷冷水机组通常由压缩机、冷凝器、蒸发器及膨胀阀等组成,根据冷凝器的不同,可分为风冷冷凝式和蒸发冷凝式冷水机组两种,两者的区别在于,前者仅对冷凝器进行强制迎风冷却,而后者除强制通风冷却外,还采用蒸发冷凝技术,即用喷淋水喷淋冷凝管,水蒸发后吸收冷凝器的大量热量。图1 空气源热泵冷热水系统示意图 (a)膨胀水箱内置;(b)膨胀水箱外置1-空气源热泵冷水机组;2,5-空调末端设备;3一自动补水阀;4一高位膨胀水箱。蒸发冷凝式冷水机组工作原则如图2 所示。它与风冷冷凝式冷水机组相比,具有不受室外恶劣环境影响,适应性强;机组EER高,可达3.5以上,高效节能;机组体积小,节省空间;排风量很小,风口小,可保持建筑物外部美观;消耗电力与水量可分户计量,方便管理的特点。但该机组只能用于夏季制冷使用,冬季需增加采暖设备或辅助热源;换热翅片用铜片才能保持换热效率,因而成本较高。图2 蒸发冷凝式冷水机组工作原理为了能用于寒冷地区和严寒地区,需采用风冷冷水机组+热源系统组成的复合系统。这种复合系统有两种配置方式。(1)制冷系统与供暖系统完全独立。复合系统的制冷系统主机为风冷冷水机组,空调末端设备为风机盘管;供暖系统热源一般为集中供热和分户供热,空凋末端设备为膨胀水箱或低温辐射地板、辐射吊顶板等。集中供热又分城市供热、小区锅炉房供热和大楼锅炉房供热等,分户供热又分燃油供热、燃气供热或电热水炉供热等。(2)制冷系统与供暖系统共用空调末端系统。当供暖系统热源为集中供热时,应配置换热器和循环水泵;当供暖系统热源为分户供热时,应配置自带循环水的燃油、燃气或电热水炉等。其中燃气热水炉运行费用低,因而应用广泛。风冷冷水机组+热源系统典型系统示意图如图3所示。图3 风冷冷水机组+热源系统典型系统示意图(a)集中供热系统(b)分户供热系统1-风冷冷水机组;2-高位膨胀水箱;3-空调热水循环水泵;4-水-水换热器;5-空调末端设备;6-热水炉3.户式燃气空凋系统户式燃气空调系统主机是由直燃型溴化锂冷热水机组、冷却塔、冷热水循环水泵组合而成。目前有四种规格的机组,制冷量分别为16kW、23kW、70kW和115kW。户式燃气空调系统典型系统示意图如图4所示。4.水环热泵空调系统水环热泵空调系统的特征是用双管制的水循环管道连接所有的小型水空气一空气热泵机组,制冷时将热量排放到循环水系统中,制热时从循环水系统中吸收热量。循环水系统是热泵机组的热汇或热源。要使热泵机组正常工作,循环水系统的水温必须维持在15℃-35℃,即需要连接冷却塔等散热装置或专门锅炉等加热装置。水环热泵空调系统主要由置于室内的水环热泵机组、循环水泵、供热设备及置于室外的冷却塔以及连接室内外的水循环管道等组成。水环热泵空调系统的散热设备通常有开式冷却塔+换热器、闭式冷却塔及开式冷却塔三种,其示意图如图5 所示。由于水环热泵机组制冷量小,设置在非机房中,维护困难,工作量大,因此采用较多的是开式冷却塔+换热器和闭式冷却塔。这样,冷却水可循环使用,水质较好,但初投资较高,机组效率有所降低,能耗也有所增加。图5 水环热泵空调系统示意图(a)采用开式冷却塔;(b)采用闭式冷却塔l-冷热水循环水泵;2-水一水换热器;3-冷却水循环水泵;4-开式冷却塔;5一闭式冷却塔;6-加热装置;7-高位膨胀水箱;8-水环热泵机组用于水环热泵空调系统的供热设备通常有以下三种:天然热源(如地热水、太阳能热水或其他低温废热水)+换热器;电热水炉、燃气炉或燃油炉;集中热源+换热器。5.地源热泵空凋系统地源热泵空调系统的原理与水环热泵空调系统基本相同,不同之处在于它利用大地(地表水、地下水及地层)作为散热、取热对象,并利用地表水、地下水及地层土壤比较稳定的温度和巨大的蓄热性能,无须加热设备,因而更有优势。地源热泵空调系统在冬季通过热泵将土壤或地下水中低位热能提高为高位热能对建筑物供暖,同时储存冷量以备夏用;夏季通过热泵将建筑物内的热量转移到土壤或地下水,对建筑物进行降温,同时储存热量以备用。地源热泵空凋系统目前采用的典型室内水循环环路,如图6所示。此处的地源热泵机组实际上就是一个
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