暖通空调与动力专业-6制冷装置

6. 1一般规定

6.1.1空气调节系统的冷源应首先考虑采用天然冷源。无条件采用天然冷源时，可采用人冷源。

6.1.2空气调节系统采用人工冷源时，制冷方式的选择应根据建筑物的性质、制冷容量、供水温度、电源、热源和水源等情况，通过技术经济比较确定。民用建筑应采用电动压缩式和溴化锂吸收式制冷，通过技术经济比较合理时，制冷机可选热泵型机组。

6.1.3制冷机的选择应根据制冷工质的种类、装机容量、运行工况、节能效果、环保安全以及负荷变化情况和运转调节要求等因素确定。

6.1.4选择制冷机工质时，应考虑CFCs对大气臭氧层的危害和CFCs的禁用时间表。

6.1.5热泵机组性能，宜用供热季节性能系数(HSPF)和供冷季节能效比(SEER)来评价。HSPF主要取决于热泵供热负荷系数(需热量与热泵供热量之比)。热泵的供热负荷系数取1．7较为经济。

6.1.6空气源热泵的最低室外温度使用范围分别为3℃、-5(-7)℃、-15℃，适用不同地区的要求。

6.1.7空气源热泵机组在选用时，应注意下列几点：

(1)选择热泵机组时，除了将铭牌上标准工况（干球温度7℃，湿球温度6℃）下制热量，变为使用工况下制热量外，还要考虑使用工况下结霜除霜的热量损失。

(2)按最佳平衡点温度(热泵供热量等于建筑物耗热量时的室外计算温度)来选择热泵机组和辅助热源。

(3)对于长江流域及以南地区，可采用复合式冷却的热泵机组。

(4)对于供热负荷远小于供冷负荷的场合，供热负荷相应的冷量部分，由热泵机组提供，其余的冷量由COP较高的制冷机组供给。

6.1.8对于有同时供冷、供热要求场合，可选热回收式制冷机或水环热泵系统。

(1)采用热回收制冷机，热水出水温度宜45～50℃。

(2)采用水环热泵系统时，密闭环路水温控制在15～35℃之间，低于15℃时，应用外部热源供给热量。

6.1.9地源热泵是使用土壤、地下水和地表水作为热源和冷源的热泵系统。

(1)设计地下埋管式热泵系统应有正确可靠的供工程设计参考的技术数据和成熟的设计计算方法。

(2)设计地下水热泵系统，必须考虑防止水井老化，要考虑保证设计水量能长期稳定运行；确保地下水回灌技术，保护地下水资源不遭到破坏。没有完整准确的产品性能资料，以及成熟可靠的地下水热泵系统设计方法，不宜采用地下水热泵系统。

(3)地表水热泵系统采用清洁的江河水做为冬季的热源、夏季仍采用冷却塔冷却，或用江水作为冷、热源的水—水热泵。

6.1.10风冷冷水机组宜用于干球温度较低或昼夜温差较大，缺乏水源地区的中小型空调制冷系统。

6.1.11选择制冷机时，不仅要考虑满负荷的COP值，还要考虑部分负荷的COP值，或采用部分负荷综合值NPLV和部分负荷非标值NPLV来衡量全年的综合效益。

6.1.12确定制冷机容量时，应考虑不同朝向和不同用途房间的空调峰值负荷同时出现的可能性，以及各建筑用冷工况的不同，乘以小于1的负荷修正系数。该系数一般采用0．85～0．9左右。

6.1.13选择制冷机时，台数不宜过多，一般为2～4台，不考虑备用。多机头制冷机可以选用单台。

(1)当采用多台相同型号制冷机时，单机容量调节下限的产冷量大于建筑物的最小负荷时，应选一台小型制冷机来适应低负荷的需要。

(2)并联的冷水机组至少应选一台节能显著(特别是部分负荷)、自动化程度高、调节性能好的冷水机组。

6.1.14制冷装置和冷水系统的冷损失应根据计算确定，概略计算时，可按下列数值选用：氟利昂直接蒸发式系统——5％～10％，间接式系统——10％～15％。

6.1.15蓄冷系统有利于均衡电 峰谷负荷，并使用户取得经济效益。

(1)空调高峰冷负荷与电 高峰用电时段在时间上可能是同步重合的，也可能在时间上是错位的。不同步重合时，首先应转移高峰用电时段的空调冷负荷，而不是转移非峰值用电时段的空调冷负荷。

(2)蓄冷系统与常规系统相比，其一次投资有所增加时，必须作技术经济比较。

6.1.16当有合适的蒸汽热源时，宜用汽轮机驱动的离心制冷机，其排气作为吸收机的热源，使离心制冷机与溴化锂吸收制冷机联合运行，提高能源的利用率。

6.2制冷机房布置原则

6.2.1制冷机房应设置在靠近空气调节负荷中心。

(1)一般应充分利用建筑物的地下室。对于超高层建筑，也可设在设备层或屋顶上。

(2)由于条件所限不宜设在地下室时，也可设在裙房中或与主建筑分开独立设置。

6.2.2大、中型制冷机房与控制间之间应设玻璃隔断，并做好隔声处理。小型制冷机视具体情况而定。

6.2.3制冷机房的净高（地面到梁底）应根据制冷机的种类和型号而定。

(1)对于活塞式制冷机、小型螺杆式制冷机，其机房净高控制在3～4.5m。

(2)对于离心式制冷机，大、中型螺杆式制冷机，其机房梁下净高控制在4.5～5.0m，有电动起吊设备时，还应考虑起吊设备的安装和工作高度。

(3)对于吸收式制冷机，原则上同离心式制冷机，设备最高点到梁下不小于1.5m。

(4)设备间的净高不应小于3m。

6.2.4燃气溴化锂吸收机房应设独立的煤气表间。

6.2.5直燃溴化锂吸收机，排放烟气的烟囱宜分类单独设置，当两台或两台以上机组需要合并烟囱时，应在每台机组的排烟支管上加装截断阀。

6.2.6直燃机房、日用油箱间、煤气表间应分别独立设置防爆排风机、燃气浓度 警器、防爆风机与手自的燃气浓度 警器联锁。当燃气浓度达到爆炸下限1/4时 警并联接防爆风机排风。并应有进风途径。

6.2.7直燃溴化锂吸收机的燃气管及燃油管上应设能自动关闭、现场人工开启的自动切断阀。

6.2.8制冷机房应有良好的通风措施。

6.2.9蓄冰系统机房净高同普通冷水机组机房。蓄冰槽可以布置在制冷机房内，也可以布置在机房下面或主体建筑以外的地下。

6.3冷媒管道设计

6.3.1氟里昂系统管道DN>32时，推荐采用无缝钢管；DN≤32时，推荐采用铜管。冷媒（水、盐水、乙二醇水溶液）系统管道<DN50时采用焊接钢管或镀锌钢管，DN≥50时采用无缝钢管。

6.3.2氟里昂管道之间的连接按下列要求进行：

(1)钢管之间的焊接，当管壁厚度大于或等于4mm时，允许采用电焊；当管壁厚度在4mm以下时，采用气焊。

(2)紫铜管之间的焊接采用银焊，钢管和铜管、紫铜管和黄铜管之间焊接采用铜焊。

(3)管道与制冷设备的连接采用法兰或喇叭口丝扣零件连接。法兰间垫片应采用石棉板。

6.3.3布置氟里昂管道时，供液管不应有局部向上凸起的弯曲，气体吸人管不应有局部向下凹的弯曲，避免产生“气囊”和“液囊”。

6.3.4并联的回气管与水平回气管相接时，每个支管或总双吸立管必需接于水平管上面，液体支管接在水平液管的底部或侧面。

6.3.5制冷系统当未设热交换时，回气管和供液管可以并列在一起进行保温。

6.3.6回气和排气管道应设置一定数量的固定支架和坚固的吊架。保温回气管道穿墙、楼板时，应设预留洞，其尺寸应满足保温层的厚度和周围填充材料的要求。排气管道应采用非燃材料进行隔离，管道穿墙时应留有20～30mm空隙，在空隙内不得填充材料。

6.3.7在金属支架上敷设保温管道时，应设有防腐处理的木垫板，其厚度与保温层相同。

6.3.8制冷管道的法兰接头、焊接接头和其他接头不应设在墙、楼板内和不易检修的地方。

6.3.9冷、热管道敷设时，冷管道应在下面，热管道应在上面。管与管外表面的间距不应小于350mm，与电线管或自来水管距离不应小于300mm。非沿墙敷设的架空水平管的安装高度由地面到管底不应低于2m。

6.3.10分体机的产冷量是在管道长度5m和小型机组高差为0、大型机组高差为2～4m取得的。分体机的接管长度，大型机组可达50～60m。其高差：室外机在上面者为30m，室外机在下面者为20m；VRV系统接管长度可达70～100m，室外机在上部其高差为50m。选用时，应根据管道长度(当量长度)和高差对产冷量进行修正，修正系数可参见各厂家的产品样本。

6.3.11制冷设备和管道安装完后，用氮气或干燥空气进行密封试验。对于水冷系统，其试验压力：R-22高压侧为1.8MPa，低压侧为1．2MPa。试验24h，前6h允许压力降不大于20kPa～30kPa，后18h室温不变时不允许有压力降。如有缺陷必须泄压后进行修补。

6.3.12密封性试验合格后进行真空试验。将系统抽成真空度的绝对值较当地大气压低2.7～4.0kPa，保持24h，除由于温度变化引起的压力变化外，压力不上升为合格。

6.3.13真空试验后，系统经干燥器充灌制冷工质。压力达到0.2MPa时，对管道进行检漏，可用肥皂水、卤素检漏灯或卤素检漏仪。

6.3.14在蒸发温度下工作的制冷工质管道和设备以及冷媒管道均应进行保温，高压制冷工质管道均不保温。

6.3.15保温层的厚度应满足保温层外表面不结露，即外表面不低于当地条件下的露点温度，并应采取隔气措施，隔气层应设在保温层外面高温部分。

6.3.16管道的保温材料应满足下列性能：

(1)导热系数小、热容小。

(2)吸水率低、耐水性和抗水蒸气渗透性能好、耐冻，在受冻时不丧失其机械强度。

(3)不燃烧或难燃烧、不易霉烂、能抵抗或避免鼠咬、虫蛀。

(4)施工方便、劳动条件好。

6.4控制及安全保护

6.4.1制冷机的负荷控制。

(1)离心式制冷机采用变频调节器和冷量控制系统，节能显著。变频调节器是将输入的三相交流电首先变为直流电，然后再把直流电变成变频、变压的交流电来改变电机转数。冷量控制系统由冷水出水温度、导叶位置、冷凝压力、蒸发压力和电机实际转数共同来控制电机转数和吸气导叶开度。在调速区、导叶全开控制转数。在低流量高压头区，调速和调导叶共同进行。在低流量低压头区，固定最低速度调导叶。

(2)螺杆式制冷机由供水温度控制液压滑阀的位置改变制冷量。多台压缩机的冷水机组采用分级控制。负荷增加时，其容量达到一台压缩机的100％，同时水温超过给定值，经过lmin的延迟启动下一台压缩机。相反负荷减少，容量下降到大约一台容量时，水温低于给定值则减少一台压缩机。利用整个系统负荷平衡控制，可使机组缓慢加载。

(3)活塞式压缩机采用调缸控制容量，并与台数控制相结合。也可在机组调缸的同时用电磁阀控制工质回路的多少，然后再调台数，纯调缸节能效果不显著。

(4)变频控制的VRV系统室外机内的制冷机采用变频控制器来控制容量。室内机容量，按房间温度控制电子膨胀阀(同时又受蒸发器进、出口工质温度控制)，并有辐射传感器自动改变室温的给定值。

(5)风冷热泵机组应设有融霜自动控制，宜采用模糊控制除霜方法。

6.4.2冷水机组的台数控制可采用负荷(热量)、流量和供、回水温差或回水温度来控制。

(1)当冷水系统负荷侧为变流量（全部采用二通阀调节流量，流量减少，温差增大，反之温差减小），宜采用按负荷（热量）来控制台数。

(2)当冷水系统负荷侧是变流量，但有一定的流量成分时（负荷降低时，温差不变或减少），宜采用按流量来控制台数。

(3)对于一次环路（冷源侧），可利用定流量管路上的供、回水温差（或回水温度）来控制台数。

6.4.3为了保证最低的冷凝压力和蒸发压力之压差，冷却水温低于制冷机允许水温时，要进行水温控制。

6.4.4制冷机组本身各环节的控制和安全保护系由制造厂配套设置，选用时应仔细了解是否齐全，对于某些环节与集中监控的联系，详见“控制”章。

6.5蓄冷系统

6.5.1以电制冷的空调工程，在执行峰谷电价且电价差较大的地区，符合下列条件之一、经技术经济比较合理时，可采用蓄冷系统。

(1)非全日制空调工程或昼夜负荷相差悬殊、空调负荷峰谷悬殊的空调工程。

(2)无电力增容条件或限制增容的空调工程。

(3)某一时段限制空调制冷用电的空调工程。

(4)获得电力补贴或通过技术经济比较，确能获得经济效益的空调工程。

6.5.2蓄冷介质的选用：

(1)水——利用水温变化储存的显热量(4.184kJ/kg?℃)，为显热式蓄冷，一般蓄冷温差为6～10℃，蓄冷温度为4～6℃；单位蓄冷能力低(7～11。6kW．h／m3)。蓄冷体积大，适宜现有工程的改造、规模较小或有其他可兹利用水池的工程。

(2)冰——利用冰的溶解潜热储存冷量(335kJ／kg)，为潜热式蓄冷，单位蓄冷能力大(40～50 kW．h／m3)，蓄冷体积小，可提供较低的空调供水温度，制冷机制冰温度(-4～-8℃)低，效率下降，适宜建筑单位面积造价高的工程。

6.5.3蓄冷类型的选择：

(1)全蓄冷——在电 高峰时段内，蓄冷设备提供全部的空调负荷。运行费用低，设备投资高，适宜短时段空调或限制制冷用电的空调工程。

(2)部分蓄冷——在电 高峰时段内，蓄冷设备提供部分的空调负荷。设备投资低，能充分发挥所有设备能力，应优先采用。

6.5.4融冰方式的选择：盘管式蓄冷设备是由浸在冰槽中的盘管构成换热表面。在蓄冷时，载冷剂在盘管内循环，吸收水的热量，在盘管外表面形成冰层。而取冷方式有两种。

(1)外融冰——槽内水参与空调水循环或换热，冰层由外向内融化。供水温度1～3℃，一般蓄冰率不大于50％；常采用压缩空气加强冰水换热。适宜大型区域供冷和低温送风工程。

(2)内融冰——与空调水换热的载冷剂在盘管内循环，冰层由内向外融化，槽内水为静态。载冷剂送冷温度2.2～5℃。适宜单体建筑的常温及低温送风工程。

6.5.5蓄冷设备的选用：

(1)双工况制冷主机——宜选用螺杆式制冷机，较大工程也可采用三级压缩离心式制冷机，较小工程可采用活塞式制冷机。

(2)制冷机在制冰工况的产冷量小于空调工况制冷量，蒸发温度每降低l℃，产冷量会减少2％～3％。

(3)冷凝温度每降低1℃，产冷量可提高1．5％，风冷系统按干球温度计算；水冷系统可不考虑。

(4)盘管式蓄冰装置：

1)蛇形盘管——盘管为钢制，管外径1.25”(26.67mm)，冰层厚度为30mm。可内融冰也可外融冰；取冷均匀，温度稳定。

2)圆形盘管——盘管为聚乙烯管，外径分别为16mm和19mm。为内融冰方式，并做成整体式蓄冰筒。

3)U形盘管——盘管由耐高温的石蜡脂喷射成型，每片盘管由200根外径为6.35mm的中空管组成。管两端与直径50mm的集管相联。由于中空管的管径很细，载冷剂系统应加强过滤、除污设施。

(5)封装式蓄冰装置：

1)冰球——硬质塑料制成空心球，壁厚1.5mm，外径95mm或77mm。封装球内充水(91％)，水在其中冻结蓄冷。

2)蕊芯冰球——为增强换热和配重，在冰球两侧设置中空金属蕊芯。

3)冰板——由高密度聚乙烯制成812*304*44.5mm中空冰板，板中充注去离子水。

(6)冰晶式蓄冷装置：融冰速率高，供冷温度低(0t)，制冷与供冷可同时进行。

6.5.6蓄冷系统：应根据建筑物类型及设计日冷负荷曲线、空调系统规模及蓄冷装置特性等因素确定。

(1)有足够的空间可设置蓄冷水池的工程，可采用开式蓄冷水池的显热蓄冷系统。

(2)蓄冷时段仍需供冷时，宜另设直接向空调系统供冷的制冷机——基载主机，且与蓄冷系统并联设置。

(3)当蓄冷时段所需冷量较少时，也可不设基载主机，由蓄冷系统同时蓄冷和供冷。

(4)空调水系统规模较小，工作压力较低时，可直接采用乙二醇水溶液循环；规模较大的空调水系统，宜设置板式热交换器，向空调系统供冷。

(5)冰蓄冷系统可采用并联或串联两种形式：

1)并联系统——双工况制冷机与蓄冰装置并联设置，两个设备均处在高温段，能均衡发挥各自的效率，融冰泵采用变频控制，所有电动阀可双位启闭；但配管、流量分配、冷媒温度控制、运转操作等较复杂。适宜全蓄冷系统和温差小(5～6℃)的部分蓄冷系统。

2)串联系统——双工况主机与蓄冰装置串联布置，控制点明确，运行稳定，可提供较大温差 (≥7℃)供冷。

6.6空调水系统

6.6.1冷热媒参数：一般舒适性空调冷水供回水温度应为7/12℃，热水供回水温度应为60/50℃；蓄冷大温差低温送水冷水温度一般为1～5℃；区域供冷冷水供回水温度宜为5/1l℃。

6.6.2冷水系统管制的确定：

(1)季节性空调(过渡季节不使用)应采用两管制，有自动控制时可不做朝向分区。

(2)全年性空调且标准较高的工程宜采用四管制系统，过渡季及冬季可同时供冷供热。全年性空调采用两管制时，应按朝向和内外区进行分区，以解决过渡季不同朝向及冬季内外区不同负荷的要求，分别向不同的区域供冷和供热。

6.6.3空调水系统一般采用开式膨胀水箱定压的闭式循环系统；为了减少腐蚀，也可采用密闭式膨胀罐定压方式或补水泵变频定压方式，使水系统全封闭。

6.6.4冷源侧宜采用定流量运行；负荷侧宜为变流量运行。末端装置设电动两通阀。总供回水管之间应设压差控制的旁通装置，旁通管管径按一台冷水机组的冷水量确定。当负荷侧需要采用定流量运行时，末端装置应设电动三通阀。

6.6.5当管路系统较小，末端支管环路阻力占负荷侧干管环路阻力的2/3、4/5时，可采用异程系统；当末端支环路阻力较小，而负荷侧于管环路较长，且其阻力占的比例较大时，应采用同程式。

6.6.6变流量空调水系统当采用动态平衡阀时，可按下列原则选用阀门：

(1)冷源侧定流量，并联冷水机组的冷水和冷却水人口和并联定速水泵出口宜设定流量型动态平衡阀。

(2)风机盘管和水源热泵机组冷水出口宜设动态平衡电动两通阀。

(3)空调机组、新风机组冷水出口宜设动态平衡电动调节阀，

6.6.7水力计算：空调水系统应进行水力计算，各并联环路压力损失差额，不应大于15％。

(1)冷水管路比摩阻宜控制在100～300Pa／m。当量绝对粗糙度：闭式系统K=0.2mm，开式系统K=0.5mm。

(2)乙二醇管路比摩阻宜控制在50～200Pa／m（查相应的冷水管计算表时用）。

(3)空气凝结水管可按末端设备制冷量选用，可查表。

6.6.8在高层建筑中，冷水泵宜设在冷水机组的蒸发器出口，以降低蒸发器工作压力。

6.6.9高层建筑的冷水系统的竖向分区原则取决于制冷、空调设备及配件的工作压力。设计时应根据工程具体情况通过技术经济比较确定。

(1)对于标准型冷水机组，蒸发器的工作压力为1.0MPa，其他末端设备及阀部件也在允许范围之内，冷水系统静压不大于1.0MPa时可不分区（水泵吸入式）。系统静压大于1.0MPa时，应有竖向分区。

(2)高、低区冷热源分开设置：冷热源都集中设置在地下室时，冷水系统静压>1.0MPa的高区系统，应选择承压较高的设备（1.6MPa或2.0Mpa）；高区冷热源设备布置在中间设备层或顶层时，应妥善处理设备噪声及振动问题。

(3)在中间设备层内布置水—水热交换器：制冷机集中设置不分区，冷水系统静压不大于1.0MPa的低区直接供冷，超过1.0MPa的高区采用板式换热器换热供冷，冷水换热温差取0.5～1.5℃，热水换热温差取2～3℃。高区空调末端设备出力应按二次水水温进行校核。

(4)当高区部分负荷量不大或与低区的使用性质和时间不同，可单独设置冷热源设备，例如采用自带冷热源的空调机组或风冷热泵等。

6.6.10一、二次泵冷水系统：中小工程宜采用一次泵系统。系统较大、阻力较高、各环路阻力相差悬殊(100kPa以上)或环路之间使用功能有重大区别以及区域供冷时，宜采用二次泵系统，其二次泵宜设置变频调速装置。

6.6.11循环泵台数：

(1)小型工程的两管制系统，可以用冷水泵兼作冬季的热水泵使用，但应校核冬季使用时水泵的流量、扬程及台数是否吻合。大中型工程应分别设置冷、热水循环泵。

(2)一次泵的台数，应按冷水机组的台数一对一设置，一般不设备用泵。

(3)二次冷水泵台数应根据冷水泵大小、各并联环路压力损失的差异程度、使用条件和调节要求，通过技术经济比较确定。

(4)热水泵应根据供热系统规模和运行调节方式确定，不应少于两台，宜设备用泵、采用变频控制。

(5)蓄冷系统冷水泵根据系统规模确定，一般不应少于两台，可不设备用泵，宜采用变频控制。

(6)蓄冷系统乙二醇泵台数，应按双工况主机一对一设置，宜设备用泵。

6.6.12循环水泵的流量：

(1)一次冷水泵的流量，应为所对应的冷水机组的冷水流量。

(2)二次冷水泵的流量，应为按该区冷负荷综合最大值计算出的流量。

(3)计算水泵流量应附加5％～10％的裕量。

6.6.13冷水泵的扬程，应按下列方法计算确定：

(1)当采用闭式循环一次泵系统时，冷水泵扬程为管路、管件阻力、冷水机组的蒸发器阻力和末端设备的表冷器阻力之和。

(2)当采用闭式循环二次泵系统时，一次冷水泵扬程为一次管路、管件阻力和冷水机组的蒸发器阻力之和。二次冷水泵扬程为二次管路、管件阻力及末端设备的表冷器阻力之和。

(3)当采用开式一次泵冷水系统时，冷水水泵扬程除上述计算外，还应包括从蓄冷水池最低水位到末端设备表冷器之间的高差。

(4)当采用闭式循环系统时，热水泵扬程为管路、管件阻力、热交换器阻力和末端设备的空气加热器阻力之和。

(5)所有系统的水泵扬程，均应对计算值附加5％-10％的裕量。

6.6.14空调冷水泵的选型，宜符合下列要求：

(1)空调冷水泵的，宜选用低比转数的单级离心泵。一般选用端吸泵，流量>500m3／h宜选用双吸泵。

(2)在高层建筑的空调系统设计中，应明确提出对水泵的承压要求。

6.6.15水系统补水：

(1)空调水系统的补水应经软化处理；仅夏季供冷的系统可采用静电除垢的水处理设施。

(2)系统补水量：系统的小时泄漏量为系统水容量的1％，系统补水量取系统水容量的2％。

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