制冷原理与技术
第一节 集中式空调系统
第二节 半集中式空调系统
第四章 空气调节的原理和技术
制
冷
原
理
与
技
术
第四章 空气调节原理与技术
依据对空气处理设备设置
情况的分类方法，本章在将空
调系统分成 集中式、半集中式
和分散式 三种系统的基础上，
对空气调节的原理与技术给予
介绍。
制
冷
原
理
与
技
术
第一节 集中式空调系统
本节主要介绍空气调节
的基础知识、空调系统负荷
的确定、新风量与总风量的
确定、空气处理及其设备、
空调系统、空调房间气流组
织的主要内容。
制
冷
原
理
与
技
术
一、空气调节的基础知识
? 为什么 首先 要全面了解空气的性质
空气调节的主要任务，就是在
所处自然环境下，使被调节空间
的空气保持一定的温度、湿度、
流动速度以及洁净度、新鲜度。
制
冷
原
理
与
技
术
? 湿空气的概念
? 湿空气的基本状态参数
? 湿空气的焓湿图
? 湿球温度
? 焓湿图的应用
本节主要介绍以下内容
制
冷
原
理
与
技
术
1,湿空气的概念
?大气由一定量的干空气和一定量的水蒸
气混合而成，我们称其为湿空气。
注 意
空气环境内的空气成分和人们平
时说的“空气”，实际是干空气加
水蒸气，即湿空气 。
制
冷
原
理
与
技
术
2,湿空气的基本状态参数
压 力
密 度
含 湿 量
相 对 湿 度
焓
露 点 温 度
?
由于空气和水蒸汽所组成的湿空气也应遵循
理想气体的变化规律,所以适用以下公式
本小节将以以上
公式为基本介绍
P v R T? m R TPV ?或
制
冷
原
理
与
技
术
压力
由道尔顿定律分压定律
1
n
i
i
pp
?
? ?
湿空气的总压力为 p
qg PPP ??
或
qg PPB ??
水蒸汽分压力大小直接反映了水蒸汽含量的多少
从气体分子运动论的观点来看
制
冷
原
理
与
技
术
密度
湿空气的密度＝干空气密度 +水蒸气密度
T
P
T
B
TR
P
TR
P q
q
q
g
g
qg 00132.000348.0 ?????? ???
单位容积的湿空气所具有的质量，称为密度
制
冷
原
理
与
技
术
含湿量
在湿空气中与 lkg干空气同时并存的 水蒸汽量 称为含湿量
g
q
m
m
d ?
由 Vg=Vq=V Tg=Tq=T, 以及 Rg=287 J／ (kg·K) Rq＝
46l J／ (kg·K)
g
q
g
q
gq
qg
p
p
p
p
pR
pR
d 622.0
461
287
???
当大气压力 B一定时，水汽分压力 只取决于含
湿量 d qP
制
冷
原
理
与
技
术
相对湿度
湿空气 的水蒸汽压力与同温度下 饱和湿空气 的水蒸
气 压力 之比
%1 0 0
.
??
bq
q
P
P?
湿空气的相对湿度与含湿量之间的关系可导出
bq
bq
b PB
P
d
.
.622.0
?
?
q
q
pB
pd
?? 622.0 bq
bq
PB
P
.
.6 2 2.0
?
?
??
%1 0 0)( )(
.
?????
bq
q
b PB
PB
d
d?
制
冷
原
理
与
技
术
焓
干空气的焓
tCi gpg,?
+ 水蒸汽的焓 tCtCi
gpgpq,,2500???
（ 1+d）千克湿空气的焓为
)84.12500(01.1)2500(,,tdtdtCtCi gpgp ??????
或
dtdi 2 5 0 0)84.101.1( ???
制
冷
原
理
与
技
术
露点温度
温度下降到使得空气的 d值等于表中某一饱和
含湿量 值时，这 个所对应的温度称为该
未饱和空气的露点温度 。bdbd
换言之，露点温度就是当湿空气下降
到一定温度，有凝结水出现时的温度
lt?表?
lt?表?
出现结露现象
无结露现象
lt
制
冷
原
理
与
技
术
3,湿空气的焓湿图
湿空气的
焓湿图是在不
同的大气压力
B下，纵坐标
是其焓值，横
坐标是含湿量
值 。
制
冷
原
理
与
技
术
焓湿图组成
等焓线 等湿线1,d
2,等温线
等相对湿度线3.
5.
4.水蒸汽分压力线
热湿比线
0 10 20 30
qP ?（10 Pa）
5000
3000
2000
1000
0
6000
-2000
??
制
冷
原
理
与
技
术
dA dB
A
B
iA
iB
100%? ?
空气状态变化在 i-d图上的表示
制
冷
原
理
与
技
术
28C?
20C?
A
B
B`
4d??
20i??
5000? ?
用线确定空气终状态
制
冷
原
理
与
技
术
4,湿球温度
?湿球温度的概念在空气调节中 至关重要
湿球温度是在定压绝热条件下，空
气与水直线接触达到稳定热湿平衡时的
绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。
理论上
制
冷
原
理
与
技
术
绝热加湿小室
稳定流动能量方程式
2121 )][( iiddi w ???
tw
P P
t1,d1
i1
t2,d2
i2
制
冷
原
理
与
技
术
4.19?? s（t）
=0?
s= 4,1 9 t 0? ?
st0?
st0?
st0?
4,1 9? ? s（t ）
i co n st?
s= 4.19t?
100%
等湿球温度线
制
冷
原
理
与
技
术
s= 4.19t?
=0?
A
dA dS
tB
tS
B
S
iS
iS
已知干湿球温度确定空气状态
制
冷
原
理
与
技
术
5,焓湿图的应用
?湿空气的焓湿图不仅能表示其状态和各
状态参数，同时还能表示湿空气状态的
变化过程,并能方便地求得两种或多种
湿空气的 混合状态 。
湿空气的加热过程
湿空气
状态变化
过程
等焓减湿过程
等焓加湿过程
湿空气的冷却过程
制
冷
原
理
与
技
术
变化过程的特征 表
湿空气的加热过程
湿空气的冷却过程
等焓减湿过程
等焓加湿过程
A
B
A ? B
A ? C
C
E
A ? E
A ? D
D
等温加湿过程
A ?F
冷却干燥过程
A ?G
多
变
过
程
F
G
ⅠⅡ
Ⅲ
Ⅳ
制
冷
原
理
与
技
术
象 限 热湿比
状态参数变化趋势
过程特征i d t
Ⅰ ε>0 ＋ ＋ ±
增焓增湿，
喷蒸汽可近似实现
等湿过程
Ⅱ ε<0 ＋ － ＋ 增焓，减湿，升温
Ⅲ ε>0 － － ± 减焓，减湿
Ⅳ ε<0 － ＋ － 减焓，增湿，降温
i-d图中不同象限内湿空气状态变化过程的特征
过程图
制
冷
原
理
与
技
术
不同状态空气的混合态在 i-d图上的确定
两种状态的空气混合规律
dA
iA
dB
iB
iC
dC
B
C
A
A
CB
制
冷
原
理
与
技
术
过饱和区空气状态变化过程图
A
D C
Bic
tD
id
d
100%
制
冷
原
理
与
技
术
二、空调系统负荷的确定
? 室内外空气计算参数
? 负荷计算
制
冷
原
理
与
技
术
1,室内外空气计算参数
1）室外空气计算参数
2）室外空气综合温度
3）室内空气计算参数
制
冷
原
理
与
技
术
室外空气计算参数
① 夏季空调室外计算干、湿球温度
② 夏季空调室外计算日 平均温度 和 逐时温度
?
?
???
m
n
nnnw AAt
1
0,)c o s ( ????
)2 2 515c o s ()(,m a x..,???? ?? pwwpww tttt
制
冷
原
理
与
技
术
室外空气综合温度
外表面单位面积上得到的热量
Itq www ??? ??? )( ])[(
w
w
ww
It ?
?
?? ??? )( wzw t ?? ??
综合温度
w
wz
Itt
?
???
为完善，作以下修改
ww
wz
RItt
?
?
?
? ????
制
冷
原
理
与
技
术
室内空气计算参数
① 舒适性空调室内温、湿度标准
② 工艺性空调室内温、湿度标准
夏季
冬季
温 度 应采用 24— 28℃
相对湿度 应采用 40— 65%
风 速 不应大于 0.3m／ s
温 度 应采用 18— 22℃
相对湿度 应采用 40— 60%
风 速 不应大于 0.2m／ s
工艺性空调可分为一般 降温性空调, 恒温恒湿空
调 和 净化空调 等 。
制
冷
原
理
与
技
术
2,负荷计算
1）室外扰量形成的负荷
2）室内扰量形成的负荷
3）室内湿源散湿形成的湿负荷
4）再热负荷
5）室内负荷与制冷系统负荷
6）空调负荷的概算指标
制
冷
原
理
与
技
术
室外扰量形成的负荷
① 太阳辐射热
② 室内外温差的传导热
③ 补充新鲜空气带来的负荷
m a xB Z j L QQ F C D C?
])[( ndfc tttAKQ ?????
1 0 0 0 ( )x x w NQ m i i??
制
冷
原
理
与
技
术
室内扰量形成的负荷
① 人体的散热
② 照明灯具散热
③ 用电设备散热
QD＝ n·N
Qs＝ n·N
④ 其他设备散热
⑤ 设备、照明和人体在室内散热形成的室内冷负荷 Q‘
'
TQ Q J X ? ??
R S N S P R PQ Q Q q n n q n n? ? ? ? ? ?
R S N S P R PQ Q Q q n n q n n? ? ? ? ? ?
制
冷
原
理
与
技
术
室内湿源散湿形成的湿负荷
① 敞开水槽表面散湿量
② 地面积水蒸发量
')(,B
BFppW
qbq ?? ?
510)00363.0( ??? ???
计算方法与水槽蒸发量计算方法相同
制
冷
原
理
与
技
术
再热负荷
1 0 0 0 ( )z s LQ m i i??
室内负荷与制冷系统负荷
以上介绍的热负荷的总和称室内负荷 QN
' ' 'N R D S q B CQ Q Q Q Q Q Q? ? ? ? ? ?
制冷系统热负荷
O N X ZQ Q Q Q? ? ?
制
冷
原
理
与
技
术
空调负荷的概算指标
① 夏季空调制冷系统负荷概算指标
② 冬季采暖负荷的概算指标
办公楼 95— 115(W／ m2)
超高层办公楼 105— 145(W／ m2)
旅馆 70 — 95(W／ m2)
餐厅 290— 350(W／ m2)
百货商店 210 — 240(W／ m2)
医院 105— 130(W／ m2)
剧场 230— 350(W／ m2)
办公楼、学校 60 — 80(W／ m2)
医院 65— 80(W／ m2)
旅馆 60— 70(W／ m2)
餐厅 115— 140(W／ m2)
剧场 95— 115(W／ m2)
制
冷
原
理
与
技
术
三、空调系统新风量与总风量的确定
? 总风量
? 新风量
制
冷
原
理
与
技
术
1.总风量
?计算要求
在已知空调房间冷 (热 )湿负荷的基础上，需要确
定消除室内余热、余湿以维持空调房间所要求的空气
参数所需的送风状态及送风量。
?计算方法
空调房间送风状态的变化过程
夏季送风量和送风状态的确定
冬季送风量与送风状态的确定
制
冷
原
理
与
技
术
空调房间送风状态的变化过程
总热平衡
湿平衡
NGiQGi ??0 QGii N ?? 0
或
NGdWGd ??0 GWdd N ?? 0
或
由两个平衡
00 )( dd
W
ii
QG
NN ?
???
0
0
dd
ii
W
Q
N
N
?
????
io do
()ntC?
Q? W?
排风
送风
iN dN
(100%)n?
制
冷
原
理
与
技
术
夏季送风量和送风状态的确定
max'ot
do dn io
in
o
N
ot
ot
送风量
)( oN iiQG ??
)( oN ddWG ??
或
换气次数
V
Ln ?
制
冷
原
理
与
技
术
冬季送风量与送风状态的确定
022c
L
0''d
022c
036c
028.5 c
nd
0''d
0''d
ni
0'i
0''i
4190? ??
制
冷
原
理
与
技
术
2.新风量
?确定新风量的依据有下列 三个因素
① 卫生要求
③ 保持空调房间的“正压”要
求
② 补充局部排风量
制
冷
原
理
与
技
术
空调系统的空气平衡关系
正压
L
0.9L
渗透
0.1SLL? 0.1WLL?
制
冷
原
理
与
技
术
四、空气处理及其设备
? 为满足空调房间送风参数的要求，在空
调系统中必须有相应的热质处理设备，
以便能对空气进行各种热质处理，使之
达到所要求的送风状态，本章将介绍对
空气进行各种处理的方法和过程及其有
关的设备知识
制
冷
原
理
与
技
术
1．空气处理过程
季节 空 气 处 理 途 径 处 理 方 案 说 明
夏季
(1)W→L→O
(2)W→1→O
(3)W→O
喷淋室喷冷水 (或用表面冷却器 )
冷却减湿 → 加热器再热
固体吸湿剂减湿 → 表面冷却器
等湿冷却
液体吸湿剂减湿冷却
冬季
(1)W'→2→L→O
(2)W'→3→L→O
(3)W'→4→O
(4)W'→L→O
(5)W'→5→L' →O →5
加热器预热 → 喷蒸汽加湿 → 加
热器再热
加热器预热 → 喷淋室绝热加湿
→ 加热器再热
加热器预热 → 喷蒸汽加湿
喷淋室喷热水加热加湿 → 加热
器再热
加热器预热 → 一部分喷淋室绝
热加湿 → 与另一部分未加湿的
空气混合
表 4-13 空气处理各种途径的方案说明
制
冷
原
理
与
技
术
100%W
1
L
夏季空 气 处 理 途 径
O
制
冷
原
理
与
技
术
冬季空 气 处 理 途 径
W`
2
3
4
5
O
Lt0
制
冷
原
理
与
技
术
2．空气处理设备
?为了实现不同的空气处理过程就要采用
不同的空气处理设备
加热设备、冷却设备、加湿设备及减湿设备 等
包括
?作为热湿交换的介质
水、水蒸汽、液体吸湿剂和制冷剂
制
冷
原
理
与
技
术
两类热湿交换设备
? 根据工作特点的不同可分为两大类,
直接接触式热湿交换设备
表面式热湿交换设备
特 点 与空气进行热湿交换的介质与被处理的空气直
接接触，做法是让空气流经热湿交换介质的表面
或将热湿交换介质喷淋到空气中间去。
特 点 与空气进行热湿交换的介质不与空气直接接触。
空气与介质间的热湿交换是通过设备的金属表面
来进行的。
制
冷
原
理
与
技
术
五、空气调节系统
?空调系统的分类
?普通集中式空调系统
制
冷
原
理
与
技
术
1,空调系统的分类
?空调系统的分类方法有很多，下面首先
介绍空调系统的分类情况 。
空气处理设备的集中程度
① 集中式空调系统
② 半集中式空调系统
③ 分散式空调系统
负担室内热湿负荷的所用介质不同
① 全空气系统
② 全水系统
③ 空气 —水系统
④ 冷剂系统
制
冷
原
理
与
技
术
（ d）冷剂系统
（ b）全水系统（ a）全空气系统
（ c）空气 -水系统
制
冷
原
理
与
技
术
中央空调系统简介
? 中央空调系统是一种几种处理和分配
冷量的空调系统, 通常有三种方式对室
内空气进行降温和升温处理：
?1,水管路送至各个房间的末端 （ 风
机盘管 ）
?2,风管道送至各个房间的风口
?3,制冷剂直接进入每个房间的末端
制
冷
原
理
与
技
术
水管路送至各个房间的末端
（风机盘管） 半集中式系统
制
冷
原
理
与
技
术
风管道送至各个房间的风口
户式中央空调
大楼中央空调
室内走冷媒管
制冷剂直接进入每个房间的末端
户式中央空调或商用空调
制
冷
原
理
与
技
术
大楼中央空调常见形式
? 其中室内回风和室
外新风混合后经过
处理再通过送风管
道送到每个空调房
间是一种常见的方
式。
? 回风和新风再送入
每个房间之前必须
通过集中的空气处
理装置（组合式空
调箱）进行降温 /升
温、加湿 /去湿处理，
再通过主风道和各
个支管风道送入每
个空调房间，以保
证房间所要求的温
度和湿度要求
空调箱 AHU
回风
管
新风
管
送风
管
制
冷
原
理
与
技
术
新风
回风
集中空气处理装置功能示意图
制
冷
原
理
与
技
术
空调系统使用的空气来源
① 封闭式系统 ② 直流式系统 ③ 回风式系统
N
N
?
O
O
N
?
O
N
?
O
O O
冷却器 过滤器 风机
N
CC
制
冷
原
理
与
技
术
2,普通集中式空调系统
? 一次回风 回风与室外新风在喷水室 (或表面式空气冷却器，简称表冷器 )前混合 。
? 二次回风
回风与新风在喷水室（或表
冷器）前混合并经热湿处理后，
再次与回风混合 。
根据新风、回风混合过程的不同，工
程上常见的有两种形式,
制
冷
原
理
与
技
术
一次回风
装置图式和夏季过程在 i-d图上的确定
ci
CN
O
L
W
?W
N
NOLC混合 冷却减湿 加热
W
N
o
N
LC O
?
制
冷
原
理
与
技
术
一次回风系统夏季设计工况所需的冷量
室内冷负荷
新风冷负荷
再热量
)(1 ON iiGQ ??
)(2 NWW iiGQ ??
)(3 LO iiGQ ??
)()()(0 LONWWON iiGiiGiiGQ ??????
( ) ( ) ( ) ( )N O C W O L C LG i i G i i G i i G i i? ? ? ? ? ? ? ?
系统所需要的冷量
制
冷
原
理
与
技
术
一次回风系统的冬季处理过程
'C 'O
W
N
NL绝热加湿 加热 ?
GG?? ? （kg/s）
再热器
G（kg/s）
冷却器
'C
Q? W?
W ?（i）
NN（i）
G?
GG ?? ? （kg/s）
N
G（kg/s）
N
i`c= iL
O`
C`
L
E
W`
N
iN
d0 dN0d?
`?
制
冷
原
理
与
技
术
夏、冬季室内参数不同的一次回风式系统
0d?
0d?
0d?
W`
C
t1
N2
L2
N1 C
L1
W
制
冷
原
理
与
技
术
二次回风
0t
ci
0t
ni
N C`
O
C W
L`L 'ci
wi
N
N N
N
G2
G2
W C L
O
?
W
N
C L
N
NO ?
制
冷
原
理
与
技
术
六、空调房间气流组织
? 按照送、回风口布置位置和型式的不同，可
以有各种各样的气流组织形式。大致可以归
纳为以下五种：
侧送侧回
上送下回
中送上下回
下送上回
上送上回
制
冷
原
理
与
技
术
1,侧送侧回
? 侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出，气
流基本吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工
作区，再由布置在侧墙下部的回风口排出。根据房间
跨度大小,可以布置成 单侧送、单侧回，和双侧送、
双侧回。
特 点
① 速度场和温度场都趋于均匀和稳定，因此
能保证工作区气流速度和温度的均匀性。
② 工作区处于回流区，故而排风温度等于室
内工作区温度。
③ 由于侧送侧回的射流射程比较长，射流来
得及充分衰减，故可加大送风温差。
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
2,上送下回
?孔板送风 和 散流器送风 是常见的上送下
回形式。
孔板送风和密布散流器送风，可以形成
平行流流型，涡流少，断面速度场均匀的气流 。
对于温湿度要求精度高的房间，特别是洁净度要
求很高的房间，是理想的气流组织型式。
特 点
这种形式的排风温度也接近室内工作区平均温度。
Ps
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
3,中送下、上回
? 对了高大房间来说，送风量往往很大，房间
上部和下部的温差也比较大，采用中部送风，
下部和上部同时排风，形成两个气流区，保
证下部工作区达到空调设计要求，而上部气
流区负担排走非空调区的余热量。
显然
下部气流区的气流组织就是 侧送侧回。
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
4,下送上回
?适用场合
对于 室内余热量大,特别是 热源又靠近顶棚
的场合,采用这种气流组织形式是非常合适
的。
特点
由于下送上回时的排风温度大于工作区温
度，故而室内平均温度较高，经济性好。
但是,下部送风温差不能太大。
可采用 旋流送风口。为此
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
5,上送上回
? 这种气流组织形式是将送风口和回风口叠在
一起，布置在房间上部。
适用场合
对于那些因各种原因不能在 房间下部 布置风
口的场合是相当合适的 。
注意
防止气流短路现象的发生。
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
地板送风实例
?办公室空调送风采用地板送风是
一个比较有效的形式,香港已经有
了成功的先例,这种送风形式不仅
节能,而且作为办公楼能满足办公
用房按照需要调整变化的需求,
制
冷
原
理
与
技
术
第二节 半集中式空调系统
?前面介绍的集中式空调系统，由于所有
空气都在在调机房的空调箱中处理，所
以有 风道过粗、过长和机房面积大 的缺
点。为此常常占用较多的建筑面积和空
间。为了解决这些矛盾产生了 半集中式
空调系统 和 分散式空调系统 。
本节介绍 半集中式空调系统
包 括
风机盘管系统
诱导器系统
水环热泵系统
制
冷
原
理
与
技
术
一、风机盘管机组
?风机盘管的构造和特点
?风机盘管系统的新风系统
?风机盘管的冷媒水系统
?风机盘管机组的选择
制
冷
原
理
与
技
术
1．风机盘管的构造和特点
制
冷
原
理
与
技
术
2．风机盘管系统的新风系统
(a)靠室外渗入新风，浴室或厕所机械排风
(b)装设新风引入风口，新风口可进行调节
(c)设有独立的新风系统
分为以下几种：
制
冷
原
理
与
技
术
送风
回风
新
风
排风
（ a）室外渗入新风
制
冷
原
理
与
技
术
送风
回风
新
风
排风
（ b）设新风引入风口
制
冷
原
理
与
技
术
（ c）独立的新风系统
制
冷
原
理
与
技
术
3．风机盘管的冷媒水系统
制
冷
原
理
与
技
术 （ a）基本供水系统；（ b）水量调节；（ c）水温调节
1-风机盘管； 2-温度控制器； 3-回水三通阀； 4-回水总
管； 5-旁通阀 ； 6-供水总管； 7-二次热水泵； 8-淡水
冷却器； 9-一次冷热水泵； 10-淡水加热器
制
冷
原
理
与
技
术
4．风机盘管机组的选择
风机盘管在夏季提供的冷量
)( mnF iiGQ ??
采用以下方法选择
1)利用风机盘管的全热冷量焓效率和显热冷量选用风机盘管
2)风机盘管机组变工况的冷量换算
y
a
x
wn
mn
i vWAii
ii ?
?
??
1
? hag
wn
mn vWB
tt
tt ?
?
??
1
5?
)()(
11
11 1111))(( wwss ttpttmn
ws
ws ee
W
W
tt
ttQQ ???? ???
?
?????
u
G
GQQ )( ???
制
冷
原
理
与
技
术
二、诱 导器系统
?工作原理
?空气调节过程分析
制
冷
原
理
与
技
术
1,工作原理
? 诱导器系统中有一个关键设备叫 诱导器。
诱导器
静压箱
喷嘴
冷热盘管
它等于诱导器工作时吸入的 二次风 与供
给的 一次风量 比值
诱导比
12 GGn ?
n——诱导比
Gl, G2——诱导器吸一次风量和二次风量
制
冷
原
理
与
技
术
2．空气调节过程分析
“全空气”诱导器系统
“空气 —水”诱导器系统
制
冷
原
理
与
技
术
“全空气”诱导器系统
“全空气”诱导器的诱导比为
NO
O
G
Gn 1
1
2 ??
为了求出诱导器需要的一次风量 G1，可以
建立房间的热平衡关系
NiGQiG 111 ??
)( 11 ii
QG
N ?
?
制
冷
原
理
与
技
术,全空气”诱导器系统空气调节过
程在 i-d图上的表示
1
n
N
W
1
L
ft?
100%? ?
0t?
tN
t1
制
冷
原
理
与
技
术
“空气 —水”诱导器系统
选择合乎要求的诱导器 需要确定
n,Q1 及 Q2
确定一次风量 G1
)(
)(
1
1 ii
qQG
N ?
??
确定一次风量 Gl、一次风处理设备需要
的冷量 Q1及二次风处理盘管需要的冷量 Q2
))(1(1 ON iin
QG
???
)(11 LW iiGQ ??
)( 222 iiGQ N ??
制
冷
原
理
与
技
术
G1 (iN)
G
一次风 G1
二次盘管
取出热量
室内冷负荷
Q
（ i1）
正压排风量
q
L
1
N
O
(1)
(L)
W
2
100%? ?
0t?
“空气 -水”诱导器的热平衡和
在 i-d图上的分析
制
冷
原
理
与
技
术
三、水 环热泵系统
?水环路热泵 (Water-Loop Heat Pump，简称
WLHP)空调系统是近几年在外商投资的
建筑物中出现的一种空调系统型式，它不
同于传统的集中式空调系统，不仅能够 回
收和利用低位热能,既 可以供冷 也 可以供
热,而且 WLHP系统的末端设备 —— 水环
热泵机组具有 较高的能效比 。
制
冷
原
理
与
技
术
1.基本工作原理和四种典型运行状态
?组成
水循环路和多个独立的可逆制冷循环环路
?基本工作原理
热泵机组按供冷工况运行时，将排放多余热量
到水循环环路中。若热泵机组以供暖工况运行，
则从水循环环路中吸收热量。各热泵机组所散
发的多余热量与需补充的不足热量通过水循环
环路给予传递，实现有效的热回收。
?四种典型运行状态
由于季节变化及建筑各区所处的朝向和使用功
能不同，水环热泵空调系统运行状态也跟随着
变化。
制
冷
原
理
与
技
术
夏季 （全供冷）
周边区
内区
冷却塔加热器水泵
开
关
制
冷
原
理
与
技
术
冬季 （全供暖）
周边区
内区
冷却塔加热器水泵
开
关
制
冷
原
理
与
技
术
内区供冷 /周边区供暖
内区
冷却塔加热器水泵
开
关
周边区
制
冷
原
理
与
技
术
部分供冷 /部分供暖
内区
冷却塔加热器水泵
开
关
周边区
制
冷
原
理
与
技
术
2.水环热泵空调系统的特点
调节方便
节能
可同时供冷供暖
经济性好
系统布置简接灵活
设计方便，设计周期短
施工及运行管理方便
噪声大
无新风
制
冷
原
理
与
技
术
3.水环热泵空调系统的应用
? 从水环热泵空调系统的 热回收功能 出发，其
应用的范围是
气候适中、冬季不太冷而需要供暖的地方
建筑体型大，有明显的周边区和内区
冬季内区热负荷较大的商场，白天热负荷较大、
人员集中的办公楼建筑
制
冷
原
理
与
技
术
第三节 分散式空调系统
? 窗式空调器
? 柜式空调器
制
冷
原
理
与
技
术
一、窗式空调器
窗式空调器又称 整体式 或 穿墙式 空调器。
由于它具有体积小，安装、使用、维护方便，
价格低廉等优点，因而被广泛应用在一般宾
馆、旅店、餐厅、办公室、实验室和住宅等
场所，目前国内拥有量很大。所不足的是窗
式空调器不能像分体式空调那样将压缩机置
于远离室内的室外机组内。因此，它的 运行
噪声较大 。
制
冷
原
理
与
技
术
1,窗式空调器的型式
?按功能
冷风型
冷暖型
只能制冷、降温去湿，不能制热
既可制冷，又可制热
热
泵
型
电
热
型
热
泵
辅
助
电
热
型
制
冷
原
理
与
技
术
2,窗式空调器的规格
?国产窗式空调器一般采用 220v单相交流
电源，频率 50Hz。空调器的规格通常按
制冷量大小来分，一般在 5600W(4800千
卡／小时 )以下。市场上常见的窗式空调
器多在 1250一 3500W之间。
制
冷
原
理
与
技
术
3,窗式空调器的工作原理
空调器制冷
空调器除湿
空调器制热
制
冷
原
理
与
技
术
空调的制冷
制
冷
原
理
与
技
术
空调的制热
制
冷
原
理
与
技
术
二、柜式空调器
? 柜式空调器的基本结构
? 柜式空调器的工作原理
? 柜式空调器的特点
制
冷
原
理
与
技
术
1,柜式空调器的基本结构
? 它主要分为 室内机组 和 室外机组 两大部分
室内机组 为立柜形，正面的上部是出风口，立式
和横式出风格栅，带有自动摇风装置 。正面的下部
为进风格栅，装有空气过滤网。室内机组主要是由金
属外壳、热交换器、毛细管、冷凝水接收装置、制冷
剂管接孔、排水孔、离心风扇、电气盒、面板、底座
等部件组成。
室外机组 与分体壁挂式空调器的室外机组一样，
外壳为长方盒形。主要由冷凝器、压缩机、轴流风扇、
风扇电机，四通电磁换向阀、除霜开关、压力保护器、
贮液灌、制冷剂连管用高低压阀门以及电气盒等组成。
制
冷
原
理
与
技
术
2,柜式空调器的工作原理
? 与 窗式空调器 一样，柜式空调器也有单冷却型
(冷风型 )和冷、热两用的电热型或热泵型。其
工作原理和窗式空调器的工作原理基本相同
对于冷、热两用的电热型柜式空调器
若需制热时，则将冷风型空调器变为电热型空调器，
此时仅室内风机及电加热器工作，向室内供暖，压缩机
及室外机组的轴流风扇均不工作。
对于冷、热两用的热泵型柜式空调器
在冷风型空调器基础上安装一个电磁换向阀，若
需制热时，只须调转电磁换向阀，于是制冷剂流向逆
转 。
制
冷
原
理
与
技
术
3,柜式空调器的特点
?主要特点
与窗式空调器相比
? ① 制冷 (热 )量大
? ②噪声低
? ③冷凝温度适中
? ④安装和检修方便
? ⑤外形美观、富于装饰性
? ⑥价格较贵，为窗式空调器的 3～ 6倍
? ⑦耗电量大
制
冷
原
理
与
技
术
三、家 用中央空调系统
?家用中央空调的分类和使用范围
?家用中央空调系统的型式
?家用中央空调的特点
制
冷
原
理
与
技
术
1.家用中央空调的分类和使用范围
?家用中央空调一般有 两种 形式,
风机盘管形式
全风系统形式
适用空间
特别适用于 100— 600平方米的商住楼、高级
公寓、单元住宅楼和别墅等建筑。
制
冷
原
理
与
技
术
2,家用中央空调系统的型式
? 中央空调是集中处理空调负荷的系统型式。
其冷／热量是通过管路由介质输送到空调房
间里去的。按照输送介质的不同，常见的家
用中央空调可以分成以下三种主要型式。
风管式系统
冷／热水机组
变制冷剂流量系统
制
冷
原
理
与
技
术
风管式 单元空调系统 原理图
制
冷
原
理
与
技
术
风管式 空调箱系统 原理图
制
冷
原
理
与
技
术
带新风 的 风管式 单元空调系统原理图
制
冷
原
理
与
技
术
冷 /热 水机组原理图
制
冷
原
理
与
技
术
VRV系统原理图
制
冷
原
理
与
技
术
3,家用中央空调的特点
? 以家庭为单元,可满足用户多居室的不同需求
? 保证宁静的家居环境
? 室内末端装置可采用多种方式安装，极适宜
配合室内装修
? 操作简便,节约能源及运行费用
? 系统运行可靠，维护量极小
? 无需占用设备层，从而降低房地产价格
? 可以避免破坏建筑物整体外观
? 家用中央空调系统初投资少
第一节 集中式空调系统
第二节 半集中式空调系统
第四章 空气调节的原理和技术
制
冷
原
理
与
技
术
第四章 空气调节原理与技术
依据对空气处理设备设置
情况的分类方法，本章在将空
调系统分成 集中式、半集中式
和分散式 三种系统的基础上，
对空气调节的原理与技术给予
介绍。
制
冷
原
理
与
技
术
第一节 集中式空调系统
本节主要介绍空气调节
的基础知识、空调系统负荷
的确定、新风量与总风量的
确定、空气处理及其设备、
空调系统、空调房间气流组
织的主要内容。
制
冷
原
理
与
技
术
一、空气调节的基础知识
? 为什么 首先 要全面了解空气的性质
空气调节的主要任务，就是在
所处自然环境下，使被调节空间
的空气保持一定的温度、湿度、
流动速度以及洁净度、新鲜度。
制
冷
原
理
与
技
术
? 湿空气的概念
? 湿空气的基本状态参数
? 湿空气的焓湿图
? 湿球温度
? 焓湿图的应用
本节主要介绍以下内容
制
冷
原
理
与
技
术
1,湿空气的概念
?大气由一定量的干空气和一定量的水蒸
气混合而成，我们称其为湿空气。
注 意
空气环境内的空气成分和人们平
时说的“空气”，实际是干空气加
水蒸气，即湿空气 。
制
冷
原
理
与
技
术
2,湿空气的基本状态参数
压 力
密 度
含 湿 量
相 对 湿 度
焓
露 点 温 度
?
由于空气和水蒸汽所组成的湿空气也应遵循
理想气体的变化规律,所以适用以下公式
本小节将以以上
公式为基本介绍
P v R T? m R TPV ?或
制
冷
原
理
与
技
术
压力
由道尔顿定律分压定律
1
n
i
i
pp
?
? ?
湿空气的总压力为 p
qg PPP ??
或
qg PPB ??
水蒸汽分压力大小直接反映了水蒸汽含量的多少
从气体分子运动论的观点来看
制
冷
原
理
与
技
术
密度
湿空气的密度＝干空气密度 +水蒸气密度
T
P
T
B
TR
P
TR
P q
q
q
g
g
qg 00132.000348.0 ?????? ???
单位容积的湿空气所具有的质量，称为密度
制
冷
原
理
与
技
术
含湿量
在湿空气中与 lkg干空气同时并存的 水蒸汽量 称为含湿量
g
q
m
m
d ?
由 Vg=Vq=V Tg=Tq=T, 以及 Rg=287 J／ (kg·K) Rq＝
46l J／ (kg·K)
g
q
g
q
gq
qg
p
p
p
p
pR
pR
d 622.0
461
287
???
当大气压力 B一定时，水汽分压力 只取决于含
湿量 d qP
制
冷
原
理
与
技
术
相对湿度
湿空气 的水蒸汽压力与同温度下 饱和湿空气 的水蒸
气 压力 之比
%1 0 0
.
??
bq
q
P
P?
湿空气的相对湿度与含湿量之间的关系可导出
bq
bq
b PB
P
d
.
.622.0
?
?
q
q
pB
pd
?? 622.0 bq
bq
PB
P
.
.6 2 2.0
?
?
??
%1 0 0)( )(
.
?????
bq
q
b PB
PB
d
d?
制
冷
原
理
与
技
术
焓
干空气的焓
tCi gpg,?
+ 水蒸汽的焓 tCtCi
gpgpq,,2500???
（ 1+d）千克湿空气的焓为
)84.12500(01.1)2500(,,tdtdtCtCi gpgp ??????
或
dtdi 2 5 0 0)84.101.1( ???
制
冷
原
理
与
技
术
露点温度
温度下降到使得空气的 d值等于表中某一饱和
含湿量 值时，这 个所对应的温度称为该
未饱和空气的露点温度 。bdbd
换言之，露点温度就是当湿空气下降
到一定温度，有凝结水出现时的温度
lt?表?
lt?表?
出现结露现象
无结露现象
lt
制
冷
原
理
与
技
术
3,湿空气的焓湿图
湿空气的
焓湿图是在不
同的大气压力
B下，纵坐标
是其焓值，横
坐标是含湿量
值 。
制
冷
原
理
与
技
术
焓湿图组成
等焓线 等湿线1,d
2,等温线
等相对湿度线3.
5.
4.水蒸汽分压力线
热湿比线
0 10 20 30
qP ?（10 Pa）
5000
3000
2000
1000
0
6000
-2000
??
制
冷
原
理
与
技
术
dA dB
A
B
iA
iB
100%? ?
空气状态变化在 i-d图上的表示
制
冷
原
理
与
技
术
28C?
20C?
A
B
B`
4d??
20i??
5000? ?
用线确定空气终状态
制
冷
原
理
与
技
术
4,湿球温度
?湿球温度的概念在空气调节中 至关重要
湿球温度是在定压绝热条件下，空
气与水直线接触达到稳定热湿平衡时的
绝热饱和温度，也称热力学湿球温度。
理论上
制
冷
原
理
与
技
术
绝热加湿小室
稳定流动能量方程式
2121 )][( iiddi w ???
tw
P P
t1,d1
i1
t2,d2
i2
制
冷
原
理
与
技
术
4.19?? s（t）
=0?
s= 4,1 9 t 0? ?
st0?
st0?
st0?
4,1 9? ? s（t ）
i co n st?
s= 4.19t?
100%
等湿球温度线
制
冷
原
理
与
技
术
s= 4.19t?
=0?
A
dA dS
tB
tS
B
S
iS
iS
已知干湿球温度确定空气状态
制
冷
原
理
与
技
术
5,焓湿图的应用
?湿空气的焓湿图不仅能表示其状态和各
状态参数，同时还能表示湿空气状态的
变化过程,并能方便地求得两种或多种
湿空气的 混合状态 。
湿空气的加热过程
湿空气
状态变化
过程
等焓减湿过程
等焓加湿过程
湿空气的冷却过程
制
冷
原
理
与
技
术
变化过程的特征 表
湿空气的加热过程
湿空气的冷却过程
等焓减湿过程
等焓加湿过程
A
B
A ? B
A ? C
C
E
A ? E
A ? D
D
等温加湿过程
A ?F
冷却干燥过程
A ?G
多
变
过
程
F
G
ⅠⅡ
Ⅲ
Ⅳ
制
冷
原
理
与
技
术
象 限 热湿比
状态参数变化趋势
过程特征i d t
Ⅰ ε>0 ＋ ＋ ±
增焓增湿，
喷蒸汽可近似实现
等湿过程
Ⅱ ε<0 ＋ － ＋ 增焓，减湿，升温
Ⅲ ε>0 － － ± 减焓，减湿
Ⅳ ε<0 － ＋ － 减焓，增湿，降温
i-d图中不同象限内湿空气状态变化过程的特征
过程图
制
冷
原
理
与
技
术
不同状态空气的混合态在 i-d图上的确定
两种状态的空气混合规律
dA
iA
dB
iB
iC
dC
B
C
A
A
CB
制
冷
原
理
与
技
术
过饱和区空气状态变化过程图
A
D C
Bic
tD
id
d
100%
制
冷
原
理
与
技
术
二、空调系统负荷的确定
? 室内外空气计算参数
? 负荷计算
制
冷
原
理
与
技
术
1,室内外空气计算参数
1）室外空气计算参数
2）室外空气综合温度
3）室内空气计算参数
制
冷
原
理
与
技
术
室外空气计算参数
① 夏季空调室外计算干、湿球温度
② 夏季空调室外计算日 平均温度 和 逐时温度
?
?
???
m
n
nnnw AAt
1
0,)c o s ( ????
)2 2 515c o s ()(,m a x..,???? ?? pwwpww tttt
制
冷
原
理
与
技
术
室外空气综合温度
外表面单位面积上得到的热量
Itq www ??? ??? )( ])[(
w
w
ww
It ?
?
?? ??? )( wzw t ?? ??
综合温度
w
wz
Itt
?
???
为完善，作以下修改
ww
wz
RItt
?
?
?
? ????
制
冷
原
理
与
技
术
室内空气计算参数
① 舒适性空调室内温、湿度标准
② 工艺性空调室内温、湿度标准
夏季
冬季
温 度 应采用 24— 28℃
相对湿度 应采用 40— 65%
风 速 不应大于 0.3m／ s
温 度 应采用 18— 22℃
相对湿度 应采用 40— 60%
风 速 不应大于 0.2m／ s
工艺性空调可分为一般 降温性空调, 恒温恒湿空
调 和 净化空调 等 。
制
冷
原
理
与
技
术
2,负荷计算
1）室外扰量形成的负荷
2）室内扰量形成的负荷
3）室内湿源散湿形成的湿负荷
4）再热负荷
5）室内负荷与制冷系统负荷
6）空调负荷的概算指标
制
冷
原
理
与
技
术
室外扰量形成的负荷
① 太阳辐射热
② 室内外温差的传导热
③ 补充新鲜空气带来的负荷
m a xB Z j L QQ F C D C?
])[( ndfc tttAKQ ?????
1 0 0 0 ( )x x w NQ m i i??
制
冷
原
理
与
技
术
室内扰量形成的负荷
① 人体的散热
② 照明灯具散热
③ 用电设备散热
QD＝ n·N
Qs＝ n·N
④ 其他设备散热
⑤ 设备、照明和人体在室内散热形成的室内冷负荷 Q‘
'
TQ Q J X ? ??
R S N S P R PQ Q Q q n n q n n? ? ? ? ? ?
R S N S P R PQ Q Q q n n q n n? ? ? ? ? ?
制
冷
原
理
与
技
术
室内湿源散湿形成的湿负荷
① 敞开水槽表面散湿量
② 地面积水蒸发量
')(,B
BFppW
qbq ?? ?
510)00363.0( ??? ???
计算方法与水槽蒸发量计算方法相同
制
冷
原
理
与
技
术
再热负荷
1 0 0 0 ( )z s LQ m i i??
室内负荷与制冷系统负荷
以上介绍的热负荷的总和称室内负荷 QN
' ' 'N R D S q B CQ Q Q Q Q Q Q? ? ? ? ? ?
制冷系统热负荷
O N X ZQ Q Q Q? ? ?
制
冷
原
理
与
技
术
空调负荷的概算指标
① 夏季空调制冷系统负荷概算指标
② 冬季采暖负荷的概算指标
办公楼 95— 115(W／ m2)
超高层办公楼 105— 145(W／ m2)
旅馆 70 — 95(W／ m2)
餐厅 290— 350(W／ m2)
百货商店 210 — 240(W／ m2)
医院 105— 130(W／ m2)
剧场 230— 350(W／ m2)
办公楼、学校 60 — 80(W／ m2)
医院 65— 80(W／ m2)
旅馆 60— 70(W／ m2)
餐厅 115— 140(W／ m2)
剧场 95— 115(W／ m2)
制
冷
原
理
与
技
术
三、空调系统新风量与总风量的确定
? 总风量
? 新风量
制
冷
原
理
与
技
术
1.总风量
?计算要求
在已知空调房间冷 (热 )湿负荷的基础上，需要确
定消除室内余热、余湿以维持空调房间所要求的空气
参数所需的送风状态及送风量。
?计算方法
空调房间送风状态的变化过程
夏季送风量和送风状态的确定
冬季送风量与送风状态的确定
制
冷
原
理
与
技
术
空调房间送风状态的变化过程
总热平衡
湿平衡
NGiQGi ??0 QGii N ?? 0
或
NGdWGd ??0 GWdd N ?? 0
或
由两个平衡
00 )( dd
W
ii
QG
NN ?
???
0
0
dd
ii
W
Q
N
N
?
????
io do
()ntC?
Q? W?
排风
送风
iN dN
(100%)n?
制
冷
原
理
与
技
术
夏季送风量和送风状态的确定
max'ot
do dn io
in
o
N
ot
ot
送风量
)( oN iiQG ??
)( oN ddWG ??
或
换气次数
V
Ln ?
制
冷
原
理
与
技
术
冬季送风量与送风状态的确定
022c
L
0''d
022c
036c
028.5 c
nd
0''d
0''d
ni
0'i
0''i
4190? ??
制
冷
原
理
与
技
术
2.新风量
?确定新风量的依据有下列 三个因素
① 卫生要求
③ 保持空调房间的“正压”要
求
② 补充局部排风量
制
冷
原
理
与
技
术
空调系统的空气平衡关系
正压
L
0.9L
渗透
0.1SLL? 0.1WLL?
制
冷
原
理
与
技
术
四、空气处理及其设备
? 为满足空调房间送风参数的要求，在空
调系统中必须有相应的热质处理设备，
以便能对空气进行各种热质处理，使之
达到所要求的送风状态，本章将介绍对
空气进行各种处理的方法和过程及其有
关的设备知识
制
冷
原
理
与
技
术
1．空气处理过程
季节 空 气 处 理 途 径 处 理 方 案 说 明
夏季
(1)W→L→O
(2)W→1→O
(3)W→O
喷淋室喷冷水 (或用表面冷却器 )
冷却减湿 → 加热器再热
固体吸湿剂减湿 → 表面冷却器
等湿冷却
液体吸湿剂减湿冷却
冬季
(1)W'→2→L→O
(2)W'→3→L→O
(3)W'→4→O
(4)W'→L→O
(5)W'→5→L' →O →5
加热器预热 → 喷蒸汽加湿 → 加
热器再热
加热器预热 → 喷淋室绝热加湿
→ 加热器再热
加热器预热 → 喷蒸汽加湿
喷淋室喷热水加热加湿 → 加热
器再热
加热器预热 → 一部分喷淋室绝
热加湿 → 与另一部分未加湿的
空气混合
表 4-13 空气处理各种途径的方案说明
制
冷
原
理
与
技
术
100%W
1
L
夏季空 气 处 理 途 径
O
制
冷
原
理
与
技
术
冬季空 气 处 理 途 径
W`
2
3
4
5
O
Lt0
制
冷
原
理
与
技
术
2．空气处理设备
?为了实现不同的空气处理过程就要采用
不同的空气处理设备
加热设备、冷却设备、加湿设备及减湿设备 等
包括
?作为热湿交换的介质
水、水蒸汽、液体吸湿剂和制冷剂
制
冷
原
理
与
技
术
两类热湿交换设备
? 根据工作特点的不同可分为两大类,
直接接触式热湿交换设备
表面式热湿交换设备
特 点 与空气进行热湿交换的介质与被处理的空气直
接接触，做法是让空气流经热湿交换介质的表面
或将热湿交换介质喷淋到空气中间去。
特 点 与空气进行热湿交换的介质不与空气直接接触。
空气与介质间的热湿交换是通过设备的金属表面
来进行的。
制
冷
原
理
与
技
术
五、空气调节系统
?空调系统的分类
?普通集中式空调系统
制
冷
原
理
与
技
术
1,空调系统的分类
?空调系统的分类方法有很多，下面首先
介绍空调系统的分类情况 。
空气处理设备的集中程度
① 集中式空调系统
② 半集中式空调系统
③ 分散式空调系统
负担室内热湿负荷的所用介质不同
① 全空气系统
② 全水系统
③ 空气 —水系统
④ 冷剂系统
制
冷
原
理
与
技
术
（ d）冷剂系统
（ b）全水系统（ a）全空气系统
（ c）空气 -水系统
制
冷
原
理
与
技
术
中央空调系统简介
? 中央空调系统是一种几种处理和分配
冷量的空调系统, 通常有三种方式对室
内空气进行降温和升温处理：
?1,水管路送至各个房间的末端 （ 风
机盘管 ）
?2,风管道送至各个房间的风口
?3,制冷剂直接进入每个房间的末端
制
冷
原
理
与
技
术
水管路送至各个房间的末端
（风机盘管） 半集中式系统
制
冷
原
理
与
技
术
风管道送至各个房间的风口
户式中央空调
大楼中央空调
室内走冷媒管
制冷剂直接进入每个房间的末端
户式中央空调或商用空调
制
冷
原
理
与
技
术
大楼中央空调常见形式
? 其中室内回风和室
外新风混合后经过
处理再通过送风管
道送到每个空调房
间是一种常见的方
式。
? 回风和新风再送入
每个房间之前必须
通过集中的空气处
理装置（组合式空
调箱）进行降温 /升
温、加湿 /去湿处理，
再通过主风道和各
个支管风道送入每
个空调房间，以保
证房间所要求的温
度和湿度要求
空调箱 AHU
回风
管
新风
管
送风
管
制
冷
原
理
与
技
术
新风
回风
集中空气处理装置功能示意图
制
冷
原
理
与
技
术
空调系统使用的空气来源
① 封闭式系统 ② 直流式系统 ③ 回风式系统
N
N
?
O
O
N
?
O
N
?
O
O O
冷却器 过滤器 风机
N
CC
制
冷
原
理
与
技
术
2,普通集中式空调系统
? 一次回风 回风与室外新风在喷水室 (或表面式空气冷却器，简称表冷器 )前混合 。
? 二次回风
回风与新风在喷水室（或表
冷器）前混合并经热湿处理后，
再次与回风混合 。
根据新风、回风混合过程的不同，工
程上常见的有两种形式,
制
冷
原
理
与
技
术
一次回风
装置图式和夏季过程在 i-d图上的确定
ci
CN
O
L
W
?W
N
NOLC混合 冷却减湿 加热
W
N
o
N
LC O
?
制
冷
原
理
与
技
术
一次回风系统夏季设计工况所需的冷量
室内冷负荷
新风冷负荷
再热量
)(1 ON iiGQ ??
)(2 NWW iiGQ ??
)(3 LO iiGQ ??
)()()(0 LONWWON iiGiiGiiGQ ??????
( ) ( ) ( ) ( )N O C W O L C LG i i G i i G i i G i i? ? ? ? ? ? ? ?
系统所需要的冷量
制
冷
原
理
与
技
术
一次回风系统的冬季处理过程
'C 'O
W
N
NL绝热加湿 加热 ?
GG?? ? （kg/s）
再热器
G（kg/s）
冷却器
'C
Q? W?
W ?（i）
NN（i）
G?
GG ?? ? （kg/s）
N
G（kg/s）
N
i`c= iL
O`
C`
L
E
W`
N
iN
d0 dN0d?
`?
制
冷
原
理
与
技
术
夏、冬季室内参数不同的一次回风式系统
0d?
0d?
0d?
W`
C
t1
N2
L2
N1 C
L1
W
制
冷
原
理
与
技
术
二次回风
0t
ci
0t
ni
N C`
O
C W
L`L 'ci
wi
N
N N
N
G2
G2
W C L
O
?
W
N
C L
N
NO ?
制
冷
原
理
与
技
术
六、空调房间气流组织
? 按照送、回风口布置位置和型式的不同，可
以有各种各样的气流组织形式。大致可以归
纳为以下五种：
侧送侧回
上送下回
中送上下回
下送上回
上送上回
制
冷
原
理
与
技
术
1,侧送侧回
? 侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出，气
流基本吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工
作区，再由布置在侧墙下部的回风口排出。根据房间
跨度大小,可以布置成 单侧送、单侧回，和双侧送、
双侧回。
特 点
① 速度场和温度场都趋于均匀和稳定，因此
能保证工作区气流速度和温度的均匀性。
② 工作区处于回流区，故而排风温度等于室
内工作区温度。
③ 由于侧送侧回的射流射程比较长，射流来
得及充分衰减，故可加大送风温差。
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
2,上送下回
?孔板送风 和 散流器送风 是常见的上送下
回形式。
孔板送风和密布散流器送风，可以形成
平行流流型，涡流少，断面速度场均匀的气流 。
对于温湿度要求精度高的房间，特别是洁净度要
求很高的房间，是理想的气流组织型式。
特 点
这种形式的排风温度也接近室内工作区平均温度。
Ps
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
3,中送下、上回
? 对了高大房间来说，送风量往往很大，房间
上部和下部的温差也比较大，采用中部送风，
下部和上部同时排风，形成两个气流区，保
证下部工作区达到空调设计要求，而上部气
流区负担排走非空调区的余热量。
显然
下部气流区的气流组织就是 侧送侧回。
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
4,下送上回
?适用场合
对于 室内余热量大,特别是 热源又靠近顶棚
的场合,采用这种气流组织形式是非常合适
的。
特点
由于下送上回时的排风温度大于工作区温
度，故而室内平均温度较高，经济性好。
但是,下部送风温差不能太大。
可采用 旋流送风口。为此
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
5,上送上回
? 这种气流组织形式是将送风口和回风口叠在
一起，布置在房间上部。
适用场合
对于那些因各种原因不能在 房间下部 布置风
口的场合是相当合适的 。
注意
防止气流短路现象的发生。
制
冷
原
理
与
技
术
制
冷
原
理
与
技
术
地板送风实例
?办公室空调送风采用地板送风是
一个比较有效的形式,香港已经有
了成功的先例,这种送风形式不仅
节能,而且作为办公楼能满足办公
用房按照需要调整变化的需求,
制
冷
原
理
与
技
术
第二节 半集中式空调系统
?前面介绍的集中式空调系统，由于所有
空气都在在调机房的空调箱中处理，所
以有 风道过粗、过长和机房面积大 的缺
点。为此常常占用较多的建筑面积和空
间。为了解决这些矛盾产生了 半集中式
空调系统 和 分散式空调系统 。
本节介绍 半集中式空调系统
包 括
风机盘管系统
诱导器系统
水环热泵系统
制
冷
原
理
与
技
术
一、风机盘管机组
?风机盘管的构造和特点
?风机盘管系统的新风系统
?风机盘管的冷媒水系统
?风机盘管机组的选择
制
冷
原
理
与
技
术
1．风机盘管的构造和特点
制
冷
原
理
与
技
术
2．风机盘管系统的新风系统
(a)靠室外渗入新风，浴室或厕所机械排风
(b)装设新风引入风口，新风口可进行调节
(c)设有独立的新风系统
分为以下几种：
制
冷
原
理
与
技
术
送风
回风
新
风
排风
（ a）室外渗入新风
制
冷
原
理
与
技
术
送风
回风
新
风
排风
（ b）设新风引入风口
制
冷
原
理
与
技
术
（ c）独立的新风系统
制
冷
原
理
与
技
术
3．风机盘管的冷媒水系统
制
冷
原
理
与
技
术 （ a）基本供水系统；（ b）水量调节；（ c）水温调节
1-风机盘管； 2-温度控制器； 3-回水三通阀； 4-回水总
管； 5-旁通阀 ； 6-供水总管； 7-二次热水泵； 8-淡水
冷却器； 9-一次冷热水泵； 10-淡水加热器
制
冷
原
理
与
技
术
4．风机盘管机组的选择
风机盘管在夏季提供的冷量
)( mnF iiGQ ??
采用以下方法选择
1)利用风机盘管的全热冷量焓效率和显热冷量选用风机盘管
2)风机盘管机组变工况的冷量换算
y
a
x
wn
mn
i vWAii
ii ?
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1
? hag
wn
mn vWB
tt
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1
5?
)()(
11
11 1111))(( wwss ttpttmn
ws
ws ee
W
W
tt
ttQQ ???? ???
?
?????
u
G
GQQ )( ???
制
冷
原
理
与
技
术
二、诱 导器系统
?工作原理
?空气调节过程分析
制
冷
原
理
与
技
术
1,工作原理
? 诱导器系统中有一个关键设备叫 诱导器。
诱导器
静压箱
喷嘴
冷热盘管
它等于诱导器工作时吸入的 二次风 与供
给的 一次风量 比值
诱导比
12 GGn ?
n——诱导比
Gl, G2——诱导器吸一次风量和二次风量
制
冷
原
理
与
技
术
2．空气调节过程分析
“全空气”诱导器系统
“空气 —水”诱导器系统
制
冷
原
理
与
技
术
“全空气”诱导器系统
“全空气”诱导器的诱导比为
NO
O
G
Gn 1
1
2 ??
为了求出诱导器需要的一次风量 G1，可以
建立房间的热平衡关系
NiGQiG 111 ??
)( 11 ii
QG
N ?
?
制
冷
原
理
与
技
术,全空气”诱导器系统空气调节过
程在 i-d图上的表示
1
n
N
W
1
L
ft?
100%? ?
0t?
tN
t1
制
冷
原
理
与
技
术
“空气 —水”诱导器系统
选择合乎要求的诱导器 需要确定
n,Q1 及 Q2
确定一次风量 G1
)(
)(
1
1 ii
qQG
N ?
??
确定一次风量 Gl、一次风处理设备需要
的冷量 Q1及二次风处理盘管需要的冷量 Q2
))(1(1 ON iin
QG
???
)(11 LW iiGQ ??
)( 222 iiGQ N ??
制
冷
原
理
与
技
术
G1 (iN)
G
一次风 G1
二次盘管
取出热量
室内冷负荷
Q
（ i1）
正压排风量
q
L
1
N
O
(1)
(L)
W
2
100%? ?
0t?
“空气 -水”诱导器的热平衡和
在 i-d图上的分析
制
冷
原
理
与
技
术
三、水 环热泵系统
?水环路热泵 (Water-Loop Heat Pump，简称
WLHP)空调系统是近几年在外商投资的
建筑物中出现的一种空调系统型式，它不
同于传统的集中式空调系统，不仅能够 回
收和利用低位热能,既 可以供冷 也 可以供
热,而且 WLHP系统的末端设备 —— 水环
热泵机组具有 较高的能效比 。
制
冷
原
理
与
技
术
1.基本工作原理和四种典型运行状态
?组成
水循环路和多个独立的可逆制冷循环环路
?基本工作原理
热泵机组按供冷工况运行时，将排放多余热量
到水循环环路中。若热泵机组以供暖工况运行，
则从水循环环路中吸收热量。各热泵机组所散
发的多余热量与需补充的不足热量通过水循环
环路给予传递，实现有效的热回收。
?四种典型运行状态
由于季节变化及建筑各区所处的朝向和使用功
能不同，水环热泵空调系统运行状态也跟随着
变化。
制
冷
原
理
与
技
术
夏季 （全供冷）
周边区
内区
冷却塔加热器水泵
开
关
制
冷
原
理
与
技
术
冬季 （全供暖）
周边区
内区
冷却塔加热器水泵
开
关
制
冷
原
理
与
技
术
内区供冷 /周边区供暖
内区
冷却塔加热器水泵
开
关
周边区
制
冷
原
理
与
技
术
部分供冷 /部分供暖
内区
冷却塔加热器水泵
开
关
周边区
制
冷
原
理
与
技
术
2.水环热泵空调系统的特点
调节方便
节能
可同时供冷供暖
经济性好
系统布置简接灵活
设计方便，设计周期短
施工及运行管理方便
噪声大
无新风
制
冷
原
理
与
技
术
3.水环热泵空调系统的应用
? 从水环热泵空调系统的 热回收功能 出发，其
应用的范围是
气候适中、冬季不太冷而需要供暖的地方
建筑体型大，有明显的周边区和内区
冬季内区热负荷较大的商场，白天热负荷较大、
人员集中的办公楼建筑
制
冷
原
理
与
技
术
第三节 分散式空调系统
? 窗式空调器
? 柜式空调器
制
冷
原
理
与
技
术
一、窗式空调器
窗式空调器又称 整体式 或 穿墙式 空调器。
由于它具有体积小，安装、使用、维护方便，
价格低廉等优点，因而被广泛应用在一般宾
馆、旅店、餐厅、办公室、实验室和住宅等
场所，目前国内拥有量很大。所不足的是窗
式空调器不能像分体式空调那样将压缩机置
于远离室内的室外机组内。因此，它的 运行
噪声较大 。
制
冷
原
理
与
技
术
1,窗式空调器的型式
?按功能
冷风型
冷暖型
只能制冷、降温去湿，不能制热
既可制冷，又可制热
热
泵
型
电
热
型
热
泵
辅
助
电
热
型
制
冷
原
理
与
技
术
2,窗式空调器的规格
?国产窗式空调器一般采用 220v单相交流
电源，频率 50Hz。空调器的规格通常按
制冷量大小来分，一般在 5600W(4800千
卡／小时 )以下。市场上常见的窗式空调
器多在 1250一 3500W之间。
制
冷
原
理
与
技
术
3,窗式空调器的工作原理
空调器制冷
空调器除湿
空调器制热
制
冷
原
理
与
技
术
空调的制冷
制
冷
原
理
与
技
术
空调的制热
制
冷
原
理
与
技
术
二、柜式空调器
? 柜式空调器的基本结构
? 柜式空调器的工作原理
? 柜式空调器的特点
制
冷
原
理
与
技
术
1,柜式空调器的基本结构
? 它主要分为 室内机组 和 室外机组 两大部分
室内机组 为立柜形，正面的上部是出风口，立式
和横式出风格栅，带有自动摇风装置 。正面的下部
为进风格栅，装有空气过滤网。室内机组主要是由金
属外壳、热交换器、毛细管、冷凝水接收装置、制冷
剂管接孔、排水孔、离心风扇、电气盒、面板、底座
等部件组成。
室外机组 与分体壁挂式空调器的室外机组一样，
外壳为长方盒形。主要由冷凝器、压缩机、轴流风扇、
风扇电机，四通电磁换向阀、除霜开关、压力保护器、
贮液灌、制冷剂连管用高低压阀门以及电气盒等组成。
制
冷
原
理
与
技
术
2,柜式空调器的工作原理
? 与 窗式空调器 一样，柜式空调器也有单冷却型
(冷风型 )和冷、热两用的电热型或热泵型。其
工作原理和窗式空调器的工作原理基本相同
对于冷、热两用的电热型柜式空调器
若需制热时，则将冷风型空调器变为电热型空调器，
此时仅室内风机及电加热器工作，向室内供暖，压缩机
及室外机组的轴流风扇均不工作。
对于冷、热两用的热泵型柜式空调器
在冷风型空调器基础上安装一个电磁换向阀，若
需制热时，只须调转电磁换向阀，于是制冷剂流向逆
转 。
制
冷
原
理
与
技
术
3,柜式空调器的特点
?主要特点
与窗式空调器相比
? ① 制冷 (热 )量大
? ②噪声低
? ③冷凝温度适中
? ④安装和检修方便
? ⑤外形美观、富于装饰性
? ⑥价格较贵，为窗式空调器的 3～ 6倍
? ⑦耗电量大
制
冷
原
理
与
技
术
三、家 用中央空调系统
?家用中央空调的分类和使用范围
?家用中央空调系统的型式
?家用中央空调的特点
制
冷
原
理
与
技
术
1.家用中央空调的分类和使用范围
?家用中央空调一般有 两种 形式,
风机盘管形式
全风系统形式
适用空间
特别适用于 100— 600平方米的商住楼、高级
公寓、单元住宅楼和别墅等建筑。
制
冷
原
理
与
技
术
2,家用中央空调系统的型式
? 中央空调是集中处理空调负荷的系统型式。
其冷／热量是通过管路由介质输送到空调房
间里去的。按照输送介质的不同，常见的家
用中央空调可以分成以下三种主要型式。
风管式系统
冷／热水机组
变制冷剂流量系统
制
冷
原
理
与
技
术
风管式 单元空调系统 原理图
制
冷
原
理
与
技
术
风管式 空调箱系统 原理图
制
冷
原
理
与
技
术
带新风 的 风管式 单元空调系统原理图
制
冷
原
理
与
技
术
冷 /热 水机组原理图
制
冷
原
理
与
技
术
VRV系统原理图
制
冷
原
理
与
技
术
3,家用中央空调的特点
? 以家庭为单元,可满足用户多居室的不同需求
? 保证宁静的家居环境
? 室内末端装置可采用多种方式安装，极适宜
配合室内装修
? 操作简便,节约能源及运行费用
? 系统运行可靠，维护量极小
? 无需占用设备层，从而降低房地产价格
? 可以避免破坏建筑物整体外观
? 家用中央空调系统初投资少
