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中央空调系统设计原理

本课程将带您深入了解中央空调系统的核心设计原理，涵盖系统类型、运行机制、性能计算和优化方案等关键内容。

课程概述

课程目标

深入理解中央空调系统的基本原理，掌握系统设计、安装、调试和维护的关键技术。

课程内容

涵盖中央空调系统的基本构成、制冷原理、空气处理方式、负荷计算、管路设计、设备选型、系统控制等重要内容。

学习目标

能够独立完成中央空调系统的方案设计、施工图绘制，并进行系统调试和维护。

中央空调系统构成

中央空调系统通常由以下主要部件组成，每个部件都起着至关重要的作用，协同工作以实现舒适的室内环境。

冷热源系统：负责提供冷热能量，包括冷水机组、热泵机组、锅炉等。

空气处理系统：负责处理空气，包括新风机组、风机盘管、空调机组等。

水系统：负责将冷热能量传递到各个房间，包括冷却水系统、热水系统等。

控制系统：负责控制整个系统的运行，包括自动化控制系统、远程监控系统等。

除了以上主要部件，中央空调系统还包括管道、阀门、水泵等辅助设备，共同构成完整的系统。

制冷原理

1

制冷剂循环

制冷剂在系统中循环，吸收热量并释放热量。

2

热量传递

利用制冷剂的相变过程，将热量从室内转移到室外。

3

能量转换

压缩机消耗能量驱动制冷剂循环，实现制冷效果。

中央空调系统通过制冷剂循环实现制冷。制冷剂在循环过程中经历压缩、冷凝、膨胀、蒸发四个过程，利用其相变过程吸收和释放热量，最终将热量从室内转移到室外，达到降温的目的。

冷凝器原理

1

制冷剂状态变化

冷凝器是中央空调系统中重要的组成部分，其主要功能是将压缩机排出的高温高压制冷剂气体转变为低温高压的液体，释放热量，达到降温的目的。

2

热量传递过程

冷凝器内部的制冷剂气体与外部的空气或水进行热交换，通过散热片或管路将制冷剂中的热量传递给外部介质，从而实现制冷剂的冷凝。

3

冷凝器类型

常见的冷凝器类型包括风冷式冷凝器和水冷式冷凝器。风冷式冷凝器通过风机将空气吹过散热片进行热交换，而水冷式冷凝器则通过水循环带走热量。

蒸发器原理

制冷剂吸收热量

蒸发器内的制冷剂处于低压状态，沸点降低。当空气经过蒸发器时，制冷剂吸收空气中的热量，自身温度升高并发生汽化，从液体状态转变为气体状态。

空气降温

空气在失去热量后温度降低，达到预设的温度目标，实现制冷效果。

制冷剂循环

汽化的制冷剂被压缩机吸入，进入下一个循环，继续进行制冷过程。

压缩机原理

1

提高制冷剂压力

压缩机通过机械功将低压、低温的制冷剂蒸汽压缩成高压、高温的制冷剂蒸汽。

2

传递热量

压缩机将制冷剂的热量传递到冷凝器，并最终排放到室外环境中。

3

驱动循环

压缩机驱动整个制冷循环的运转，保证制冷剂不断循环，持续为室内提供冷气。

膨胀阀原理

1

降低制冷剂压力

将高压液体制冷剂降压至低压液体

2

控制制冷剂流量

根据蒸发器负荷调节制冷剂流量

3

保证蒸发温度

使蒸发器始终保持适宜的蒸发温度

膨胀阀是一种自动控制装置，用于控制制冷剂进入蒸发器的流量。它通过感知蒸发器出口温度的变化来调节制冷剂的流量，从而确保蒸发器始终保持适宜的蒸发温度，实现高效的制冷效果。

空气处理方式

新风系统

新风系统通过引入新鲜空气，改善室内空气质量，补充氧气，排出污染物，确保室内空气清新宜人。新风系统适用于各种场所，如办公楼、住宅、医院、学校等。

空调系统

空调系统通过制冷或制热，调节室内温度和湿度，提供舒适的室内环境。空调系统适用于各种场所，如商场、酒店、餐厅、电影院等。

通风系统

通风系统通过强制通风，排除室内污浊空气，引入新鲜空气，改善室内空气质量。通风系统适用于各种场所，如地下室、仓库、工厂等。

空气温湿度参数

温度(°C)

湿度(%)

空气温湿度参数是中央空调系统设计的重要指标之一。不同的季节、不同的场所对空气温湿度的要求也不同。例如，夏季需要较低的温度和湿度，而冬季则需要较高的温度和湿度。

负荷计算

1

房间热负荷

考虑室内外温差、建筑物围护结构的热阻、太阳辐射、人员活动、照明设备、电器设备等因素。

2

通风负荷

根据室内空气质量要求，计算新鲜空气的需要量，并考虑通风方式的影响。

3

人员负荷

根据房间使用人数和人员的代谢率，计算人员散发热量。

4

设备负荷

考虑各种设备的发热量，例如电脑、服务器、厨房设备等。

房间热负荷

定义

指房间内所有热源产生的热量之和，包括人员、设备、照明、太阳辐射等。

计算方法

房间热负荷=人员负荷+设备负荷+照明负荷+太阳辐射负荷+外墙热负荷+门窗热负荷+地面热负荷+天花板热负荷

影响因素

房间朝向、面积、高度、外墙保温性能、门窗类型、人员密度、设备类型、照明功率、太阳辐射强度等。

计算目的

确定中央空调系统的制冷量，确保房间舒适度。

通风负荷

通风负荷是中央空调系统设