中央空調（空氣調節系統）

空調用製冷技術屬於普通製冷范圍，主要是采用液體汽化製冷法。（主要是利用液體汽化過程要吸收比潛熱，而且液體壓力不同，其沸點也不同，壓力越低，沸點越低。）根據熱量從高溫物體向低溫物體轉移的不同方式，可分為：蒸氣壓縮式製冷、吸收式製冷。

氣態製冷工質（如氟利昂）經壓縮機壓縮成高溫高壓氣體後進入冷凝器，與水（空氣）進行等壓熱交換，變成低溫高壓液態。液態工質經乾燥過濾器去除水份、雜質，進入膨脹閥節流減壓，成為低溫低壓液態工質，在蒸發器內汽化。液體汽化過程要吸收汽化潛熱，而且液體壓力不同，其飽和溫度（沸點）也不同，壓力越低，飽和溫度越低。例如，1kg的水，在絕對壓力為0.00087MPa，飽和溫度為5℃，汽化時需要吸收2488.7KJ熱量；1kg的氨，在1個標準大氣壓力（0.10133MPa）下，汽化時需要吸收1369.59KJ熱量，溫度可抵達-33.33℃。因此，隻要創造一定的低壓條件，就可以利用液體的汽化獲取所要求的低溫。依此原理，汽化過程吸取冷凍水的熱量，使冷凍水溫度降低（一般降為7℃）。製冷工質在蒸發器內吸取熱量，溫度升高變成過熱蒸氣，進入壓縮機重復循環過程。蒸氣壓縮式製冷系統主要分為水冷式和風冷式，如圖2-1和圖-2所示。

製冷壓縮機是蒸氣壓縮式製冷裝置的一個重要設備。製冷壓縮機的形式很多，根據工作原理的不同，可分為兩大類：容積式製冷壓縮機和離心式製冷壓縮機。常用的壓縮機主要有活塞式壓縮機、渦旋式、螺桿式以及離心式壓縮機，如圖2-3所示。

容積式製冷壓縮機是靠改變工作腔的容積，將周期性吸入的定量氣體壓縮。常用的容積式製冷壓縮機有往復活塞式製冷壓縮機和回轉式製冷壓縮機。

離心式製冷壓縮機是靠離心力的作用，連續地將所吸入的氣體壓縮。這種壓縮機的轉數高，製冷能力大。國外空調用氟利昂離心式製冷壓縮機的單機製冷量高達30000kw。

吸收式製冷是液體汽化的一種形式，它和蒸氣壓縮式製冷一樣，是利用液態製冷劑在低溫低壓下汽化以達到製冷的目的。所不同的是：蒸氣壓縮式製冷是靠消耗機械功（或電能）使熱量從低溫物體向高溫物體轉移，而吸收式製冷則是靠消耗熱能來完成這種非自發過程的。

圖2.4表示出吸收式製冷機主要由四個交換設備組成，即發生器、冷凝器、蒸發器和吸收器，它們組成兩個循環環路：製冷劑循環與吸收劑循環。左半部是製冷劑循環，屬逆循環，由冷凝器、節流裝置和蒸發器組成。高壓氣態製冷劑在冷凝器中向冷卻介質放熱被凝結為液態後，經節流裝置減壓降溫進入蒸發器；在蒸發器內，該液體被汽化為低壓氣態，同時吸取被冷卻介質的熱量產生製冷效應。這些過程與蒸氣壓縮式製冷完全相同。右半部為吸收劑循環（圖中的點畫線部分），屬正循環，主要由吸收器、發生器和溶液泵組成，相當於蒸氣壓縮式製冷的壓縮機。在吸收器中，用液態吸收劑不斷吸收蒸發器產生的低壓氣態製冷劑，以達到維持蒸發器內低壓的目的；吸收劑吸收製冷劑蒸氣而形成的製冷劑-吸收劑溶液，經溶液泵升壓後進入發生器；在發生器中該溶液被加熱、沸騰，其中沸點低的製冷劑汽化形成高壓氣態製冷劑，進入冷凝器液化，而剩下的吸收劑溶液則返回吸收器再次吸收低壓氣態製冷劑。

吸收式製冷機中的吸收劑通常並不是單一物質，而是以二元溶液的形式參與循環的，吸收劑溶液與製冷劑—吸收劑溶液的區別隻在於前者所含沸點較低的製冷劑量比後者少，或者說前者所含製冷劑的濃度比後者低。二元溶液通常有溴化鋰水溶液、氨水溶液等。

中央空調製冷系統的選擇，應根據負荷大小、能源提供方式、便利程度等多種客觀條件決定。其中活塞式製冷壓縮機多為中型（標準製冷量60~600KW）和小型（小於60KW），但是由於其噪音大、效率低且容易發生故障，使用的已不多；渦旋式製冷壓縮機主要用於小型製冷系統，在傢用空調以及商用VRV等小型系統大量使用；而螺桿機具有結構簡單、可靠性高及操作維護方便，另外技術成熟等一系列獨特的優點，已經廣泛應用於空調中；離心式壓縮機結構簡單緊湊，運動件少，工作可靠，經久耐用運行費用低，一般適用大於500RT的製冷系統中，並且可以實現無級調節，使機組的負荷在30%~100%范圍內工作。通常情況下，多采用電製冷，在燃氣或燃煤資源豐富的地區，可采用吸收式製冷。

冰蓄冷系統，是在電力負荷較低的用電低谷期，利用優惠電價，采用電製冷空調主機製冰，並 貯存在蓄冰設備中；在電力負荷較高的白天，避開高峰電價，停止或間歇運行電製冷空調主機，把蓄冰設備儲存的冷量釋放出來，以滿足建築物空調負荷的需要。

為瞭均衡用電，削峰填谷，世界各國都全麵實行瞭峰谷電價政策，我國政府和電力部門在建設節約型社會思想的指導下，大力推廣需求側管理（DSM），以緩解電力建設和新增用電矛盾。各地區也出臺瞭促進蓄冰空調發展的相關政策，推動瞭蓄冷空調技術的發展和應用。特別是逐步拉大峰谷電價差，多數地區峰谷電價差已達三倍以上。隨著各地峰谷電價實施范圍的進一步擴大和峰谷電價比的加大，為電力蓄能技術的推廣應用提供瞭更為有利的條件。

液體汽化製冷是利用液體汽化時的吸熱、冷凝時的放熱效應來實現製冷的。液體汽化形成蒸汽。當液體（製冷工質）處在密閉的容器中時，此容器中除瞭液體及液體本身所產生的蒸汽外，不存在其他任何氣體，液體和蒸汽將在某一壓力下達到平衡，此時的汽體稱為飽和蒸汽，壓力稱為飽和壓力，溫度稱為飽和溫度。平衡時液體不再汽化，這時如果將一部分蒸汽從容器中抽走，液體必然要繼續汽化產生一部分蒸汽來維持這一平衡。 液體汽化時要吸收熱量，此熱量稱為汽化潛熱。汽化潛熱來自被冷卻對象，使被冷卻對象變冷。為瞭使這一過程連續進行，就必須從容器中不斷地抽走蒸汽，並使其凝結成液體後再回到容器中去。從容器中抽出的蒸汽如直接冷凝成蒸汽，則所需冷卻介質的溫度比液體的蒸發溫度還要低，我們希望蒸汽的冷凝是在常溫下進行，因此需要將蒸汽的壓力提高到常溫下的飽和壓力。

製冷工質將在低溫、低壓下蒸發，產生冷效應；並在常溫、高壓下冷凝，向周圍環境或冷卻介質放出熱量。蒸汽在常溫、高壓下冷凝後變為高壓液體，還需要將其壓力降低到蒸發壓力後才能進入容器。

液體汽化製冷循環是由工質汽化、蒸汽升壓、高壓蒸汽冷凝、高壓液體降壓四個過程組成。

壓縮機吸入低壓氣體經過壓縮機壓縮變成高溫高壓氣體，高溫氣體通過換熱器把水溫提高，同時高溫氣體會冷凝變成液體。液體再進入蒸發器進行蒸發，（蒸發器蒸發的同時也要有換熱媒體，根據換熱的媒體不同機器的型號結構也不同。常用的有風冷和地源。）液體經過蒸發器後變成低壓低溫氣體，低溫氣體再次被壓縮機吸入進行壓縮。就這樣循環下去，空調側循環水就變成45-55度左右的熱水瞭。熱水經過管道送到需要采暖的房間，房間安裝有風機盤管把熱水和空氣進行熱交換實現製熱目的。

水冷中央空調包含四大部件，壓縮機、冷凝器、節流裝置、蒸發器，製冷劑依次在上述四大部件循環，壓縮機出來的冷媒（製冷劑）高溫高壓的氣體，流經冷凝器，降溫降壓，冷凝器通過冷卻水系統將熱量帶到冷卻塔排出，冷媒繼續流動經過節流裝置，成低溫低壓液體，流經蒸發器，吸熱，再經壓縮。在蒸發器的兩端接有冷凍水循環系統，製冷劑在此次吸的熱量將冷凍水溫度降低，使低溫的水流到用戶端，再經過風機盤管進行熱交換，將冷風吹出。

新風的傳輸方式采用置換式，而非空調氣體的內循環原理和新舊氣體混合的不健康做法，戶外的新穎空氣經過負壓方式會自動吸入室內，經過安裝在臥室、室廳或起居室窗戶上的新風口進入室內時，會自動除塵和過濾。同時，再由對應的室內管路與數個功用房間內的排風口相連，構成的循環系統將帶走室內廢氣，集中在排風口“呼出”，而排出的廢氣不再做循環運用，新舊風形良好的循環。

風機盤管空調系統的工作原理，就是借助風機盤管機組不斷地循環室內空氣，使之通過盤管而被冷卻或加熱，以保持房間要求的溫度和一定的相對濕度。盤管使用的冷水或熱水，由集中冷源和熱源供應。與此同時，由新風空調機房集中處理後的新風，通過專門的新風管道分別送入各空調房間，以滿足空調房間的衛生要求。

風機盤管空調系統與集中式系統相比，沒有大風道，隻有水管和較小的新風管，具有佈置和安裝方便、占用建築空間小、單獨調節好等優點，廣泛用於溫、濕度精度要求不高、房間數多、房間較小、需要單獨控製的舒適性空調中。

中央空調行業市場供需形勢與前景

美國、日本、加拿大和歐洲等經濟發達國傢紛紛將冰蓄冷技術引入到建築空調系統。國內各主要傳統空調廠傢也已開始進行冰蓄冷等“非電”製冷技術方麵的研發和儲備。冰蓄冷作為一種新型的節能環保技術，在中央空調領域有著廣闊的發展前景，新建工程，可以在設計施工階段將常規空調系統修改為冰蓄冷空調系統。全國現有幾百傢單位在使用。2010年，我國自主研發的首臺板式製冰蓄冷空調在實際應用中，經過權威部門認定，比傳統空調節能40%以上，達到國際領先水平。這也為降低費用，全麵推開冰蓄冷空調打下良好的基礎。冰蓄冷的優勢主要體現在利用電價差來實現節省資金、達到供冷要求。實際上國傢的電力是處於供應緊張的狀況，有些省市不得不拉閘限電。我國任何一個電力緊張的城市，夜間的電力都是過剩的。而電能的發、供、用是同時同步的，發出來的電是不能儲存的。晚上沒有用戶用電，發出來的電就白白浪費瞭。為此國傢和各地區就采取瞭峰谷電價政策，即削峰添谷；核心就是白天用電價格高，晚上用電價格低。

《2012-2017年冰蓄冷中央空調行業投資決策調研與趨勢咨詢報告》內容顯示，在發達國傢，60%以上的建築物都已使用冰蓄冷技術。美國芝加哥一個城市區域供冷系統，600多萬平方米的建築共有4個冷站，城市集中供冷。其中芝加哥城市供冷三號冷站蓄冰量是12.5萬冷噸時，電力負荷438兆瓦，每日製冰4700噸。從美、日、韓等國傢應用的情況看，冰蓄冷技術在空調負荷集中、峰谷差大、建築物相對聚集的地區或區域都可推廣使用。目前我國每年新建建築麵積約20億平方米，其中，城市新增住宅建築和公共建築約8億～9億平方米，為冰蓄冷技術的推廣應用提供瞭巨大市場。我國每年公共建築新增麵積約3億平方米，如30%的新建公共建築采用冰蓄冷空調系統，全國每年可節電15億千瓦時。從芝加哥的案例我們看到瞭冰蓄冷技術的應用前景，建議立即在國內推廣使用這一技術。從技術成熟度、設備製造和施工能力、政策環境等方麵看，冰蓄冷技術在我國全麵推廣應用已經具備瞭一定的基礎條件，加大推廣冰蓄冷技術勢在必行。國傢將進一步落實節能目標評價考核，形成技術推廣的倒逼機製，完善激勵政策，發揮市場機製作用，逐步形成市場為主導、企業為主體、政府引導、多方緊密協作的推廣格局，因地製宜加快推廣冰蓄冷技術。

載冷劑是一種中間物質，如常用的空調冷凍水，其在蒸發器內被冷卻降溫，然後遠距離輸送，來冷卻需要被冷卻的物體。常用的載冷劑有水，它隻能用於高於0 ℃的條件，當要求低於0 ℃時。一般采用鹽水，如：氯化鈉或者氯化鈣水溶液或者采用乙二醇、丙二醇等有機化合物的水溶液。

製冷劑是製冷裝置中進行製冷循環的工作物質，其工作原理是製冷劑在蒸發器內吸收被冷卻物質的熱量而蒸發，在冷凝器中將所吸收的熱量傳給周圍的空氣或者水，而被冷卻為液體，往復循環，借助於狀態的變化來達到製冷的作用。常用製冷劑有氨（R717）、氟利昂（氟氯代烷）（R22、R134a、R410A等）。

冷凝壓力Pk≤2～3㎏/㎝（絕對），T0>0℃ 。如R11（CFCl3），其T0=23.7℃。這類製冷劑適用於空調系統的離心式製冷壓縮機中。通常30℃時，Pk≤3.06 ㎏/㎝。

冷凝壓力Pk<20 ㎏/㎝（絕對），0℃>T0>-60℃。如R717.R12.R22等，這類製冷劑一般用於普通單級壓縮和雙級壓縮的活塞式製冷壓縮機中。

冷凝壓力Pk≥20 ㎏/㎝（絕對），T0≤－70℃。如R13（CF3Cl）、R14（CF4）、二氧化碳、乙烷、乙烯等，這類製冷劑適用於復迭式製冷裝置的低溫部分或－70℃以下的低溫裝置中。