中央空调总结中央空调系统的结构和制冷原理空调，就是对空气进行调节和处理，以满足人们生产和生活所需要的室内环境。

空调系统通过对室内环境进行处理和调节，使室内空气的湿度、温度、空气流动、压力以及清洁度等保持在一定范围内。

中央空调系统是一种大型的对建筑物室内环境进行调节处理的设备，通过空气调节，可以在人们长期停留的地方保持适宜的环境条件，创造良好的工作和生活环境，或满足某些特定科学实验、工业生产过程的特殊要求，是现代大型建筑中一个不可或缺的重要组成部分，它对改善工作条件、提高生活质量、保证产品质量以及维护人体的健康状态都有着十分重要的意义。

中央空调系统一般由制冷源、载冷剂系统、空气处理设备等组成。

在实际工程应用中，根据建筑物的用途、冷负荷以及实际的需要有着不同的形式中央空调的制冷原理中央空调系统一般主要由制冷压缩机系统、制冷剂循环系统、冷水循环水系统、盘管风机系统、冷却水循环系统、冷却塔风机系统等组成。

图中央空调制冷原理图中央空调制冷系统，根据其制冷过程，可以大体划分为直接制冷系统和间接制冷系统两类，这两种系统的区别就在于：直接制冷系统中的蒸发器直接和被冷却对像进行热交换，只包括制冷回路；然而间接制冷系统除了制冷剂回路，至少还有载冷剂回路，在间接制冷系统中，制冷剂先与载冷剂热交换，然后由载冷剂将冷量传递给被冷对象，实现制冷的目的。

本文研究的中央空调系统对象属于间接制冷系统。

间接制冷空调系统的工作原理如图所示。

首先，通过蒸发器的制冷剂，经历蒸发制冷后变成常温低压制冷剂气体，然后被压缩机吸入，压缩成高温高压的气体制冷剂；从压缩机出口经冷凝器到膨胀阀前这一段称为制冷系统高压侧；这一段的压力等于冷凝温度下制冷剂的饱和压力。

高压侧的特点是：制冷剂向周围环境放热，这时通过冷凝循环冷却水系统吸收高温高压的气体制冷剂中的热量，使之冷凝为液体，制冷剂流出冷凝器时，温度降低变为过冷液体。

这一过程中，冷凝循环冷却水由常温升高 5℃左右。

接着，高压制冷液通过节流装置降压，从电子膨胀阀出口到进入压缩机的回气这一段称为制冷系统的低压侧，其压力等于蒸发器内蒸发温度的饱和压力。

制冷剂的低压侧为湿蒸汽状态，在蒸发器内吸热后制冷剂由湿蒸汽逐渐变为干度为零的饱和蒸汽态。

到了蒸发器的出口，制冷剂的温度回升为过热气体状态。

过冷液态制冷剂通过膨胀阀时，由于节流作用，由高压降低到低压；同时有少部分液态制冷剂汽化，温度随之降低，这种低压低温制冷剂进入蒸发器后蒸发吸热。

这个吸热过程就是空调的制冷过程：冷冻循环水系统通过冷冻水泵将常温水泵入蒸发器盘管中与制冷剂进行间接热交换，这样原来的常温水就变成了低温冷冻水，这些低温冷水就是空调的冷源。

冷水被送到各风机风口的冷却盘管中吸收盘管周围的空气热量，产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间，从而达到降温的目的。

从蒸发器盘管出来的制冷剂变成了常温低压的气态制冷剂，然后被吸入压缩机，进入下一个制冷循环。

制冷剂在冷凝器中释放热量，其释放的热量正是通过循环冷却水系统的冷却水带走。

冷却循环水系统将常温水通过冷却水泵泵入冷凝器热交换盘管后，再将这已变热的冷却水送到冷却塔上，由冷却塔对其进行自然冷却或通过冷却塔风机对其进行喷淋式强迫风冷，与大气之间进行充分热交换，使冷却水变回常温，以便再循环使用。

空调水循环系统是中央空调中的重要组成部分，广义上讲，空调水循环系统由冷水循环系统和冷却水循环系统组成。

冷水系统也就是载冷剂系统，中央空调系统首先将冷量通过制冷剂传递给冷水系统，通过冷水系统的循环将冷量送到风机盘管空调系统中冷却盘管周围的空气，产生的低温空气由盘管风机吹送到室内环境，从而达到降温的目的，同时吸收室内环境的热量，通过冷水循环将热量传递给冷水机组的的蒸发器，再通过制冷剂循环将热量传递给冷凝器，在冷凝器中载冷剂与冷却水进行热交换，然后经过冷却水循环系统，通过冷却塔将将热量排放到空气中。

因此，冷水系统和冷却水系统表面上看是相互独立的，但是从热力学的意义上讲却是相互关联的。

在中央空调系统的运行过程中，空调水系统在制冷过程中起着至关重要的作用。

中央空调系统是通过水系统来实现热量或者冷量的转移的。

本文主要讨论的是间接制冷系统的变流量节能控制。

中央空调系统的结构在生产和生活中，人们为了满足工作、生活和生产活动等对室内气候环境的要求，需要对建筑物室内的空气进行调节处理，使建筑物内空气的温度、湿度等保持在一定范围内。

将室内的温度和湿度保持在一定的水平是中央空调的基本任务。

典型的中央空调的结构组成如图所示，主要包括制冷机组、冷水循环系统，冷却水循环系统以及风机盘管空调系统。

图中央空调系统的结构图1、制冷机组：空调制冷机组是中央空调系统的“心脏”，是中央空调的制冷源。

制冷主机主要由制冷压缩机、冷凝器、电子膨胀阀和蒸发器四个部分组成。

首先，蒸发器中的低压气态制冷剂经过压缩机压缩进入冷凝器，在冷凝器中，制冷剂与冷却水系统进行热交换并逐渐冷凝成高压液体。

在冷凝过程中制冷剂会释放出大量热能，冷却水循环系统将这些热能吸收，最终通过冷却塔排放到大气中。

随后，冷凝器中的高压液态制冷剂经过蒸发器前节流装置形成低压低温的制冷剂液体，从而如蒸发器。

在蒸发器中，制冷剂与冷水系统热交换，冷水循环系统将冷量送到被制冷对象。

最后，蒸发器中气化后的制冷剂又变成了低压气体，重新进入了压缩机，如此循环往复。

2、冷水循环系统：冷水系统主要由冷水水泵以及管路结构组成。

从制冷主机流出的低温冷水，由冷水水泵通过管路送到风机盘管系统中，吸收建筑物室内的热量，成为高温冷水回水，然后从新进入冷水机组，在蒸发器内与制冷剂进行热交换，将热量传递给制冷剂，然后将获得的冷量又送到风机盘管系统中，从而达到制冷的效果。

3、冷却水循环系统：冷却水系统主要由冷却水泵、冷却水管路以及冷却水塔组成。

制冷机组在工作以及与冷水进行热交换的同时，必将产生大量的废热，因此一般要用通过冷却水系统排放到室外环境中。

冷却水循环系统的作用就是重复循环的吸收冷水机组制取冷量时所产生的热量，输送到冷却塔然后排放到室外，被冷却的冷却水循环到冷水机组的冷凝器，继续吸收热量，循环往复，保证冷水机组制冷过程持续进行。

4、风机盘管系统：风机盘管系统是中央空调制冷系统的末端装置。

风机盘管系统主要由风机、盘管、电动机、空气过滤器及室温控制装置等组成。

风机盘管系统的作用是不断的循环室内的空气，使之与冷水系统进行热交换，并适量的提供新风，以保证房间所需要的室内环境，如湿度和温度等。

以此可以看出，中央空调制冷，就是不断的将空调的冷负荷从室内传递到室外，不断的进行热量交换的过程。

在这个过程中，冷水循环系统和冷却水循环系统扮演着重要的角色，主要起着能量传递的作用，同时也是主要的耗能部分。

中央空调系统能耗分析当今社会，随着社会的进步和科学技术的快速发展，中央空调在生产和生活中的应用越来越普遍。

在现代智能建筑物中，中央空调是创造舒适的生活和工作环境所不可或缺的重要设备。

随着中央空调的广泛应用，它在给人们带来舒适生产和生活环境的同时，也消耗了巨大的能源，从而提高了建筑运营成本。

中央空调是现代建筑的主要耗能部分。

在中央空调系统传统方案设计中，其制冷压缩机组、冷冻循环水系统、冷却循环水系统、冷却塔风机系统等的容量大多是按照建筑物最大制冷、制热负荷选定的，且再留有充足余量。

据统计，中央空调的用电量占各类大厦总用电量的 70%以上，而中央空调设备 97%的时间在70%负荷以下波动运行，有资料称，实际空调负荷平均只有设备能力的 50%左右，因而出现了“大马拉小车”的现象，这无疑造成了大量的能源白白浪费。

目前中国商业建筑的能耗较发达国家高 40%左右。

在定流量和定风量中央空调系统中，无论空调负荷如何变化，各电机都长期固定在工频状态下全速运行，造成了能量的巨大浪费；而有些中央空调系统压缩机和风机大多采用扇叶开度、滑阀和挡板来进行能量调节，当运行在部分负荷时，电机除负载损耗有一定的降低外，其它部分如固有损耗等均无法降低，机组的整体运行效率很低；循环水的流量则是通过节流阀和旁通阀来调节，难以实现水流量与制冷量的实时匹配，造成水系统长期处于“大流量、小温差”的高能耗运行状态，并使制冷机组的 COP 值下降，整体电能大量浪费。

目前，大中型中央空调系统大多是间接制冷系统。

间接制冷空调系统的工作流程如图所示。

由图可知，中央空调系统的工作过程涉及到多个传热过程以及众多的拖动设备。

其中，拖动设备也是中央空调系统中的主要耗能设备，如图所示。

图中央空调系统耗能设备及负荷关系图从图可以一定程度上看出中央空调系统工作过程中能量的变化关系。

从图中可以看出，室内负荷最小，然后从末端风机到冷却塔风机能量不断增大。

这是因为：在流体循环过程中，由于水路管道等设备隔热性能不是很理想，外部热量会不断的进入系统中。

在中央空调系统工作过程中，拖动设备的一些机械功会转换成为热量进入系统。

由空调制冷系统功耗设备以及能量关系图可知空调系统负荷主要包括如下几个方面空调末端负荷 Pa 。

冷水循环系统负荷 Pb 。

冷水机组负荷 Pr ：主要为制冷压缩机所做机械功。

冷却水系统负荷 Q c：Qc = Pc+PdPc ——冷却水泵消耗的功；Pd ——冷却塔风机消耗的功。

综上所述，中央空调制冷系统所耗能量如下方程式所述：P = Pa +Pb+Pc+Pd上述水泵，风机和压缩机等拖动设备所耗的机械能，实际上是对流体所做的功，计算公式如下：N =ρGH / 102η式中N ——拖动设备的轴功率，kW；ρ——流体的密度，kg/m3；G ——流体的循环流量，m3/h；H ——拖动设备的扬程；η——拖动设备的效率。

可求的拖动设备的能耗如下式：W = Nh=ρGHh/ 102η式中：W ——拖动设备的耗电量，kWh；h ——拖动设备运行时间。

在中央空调系统中，冷水泵、冷水机组、冷却水泵、冷却塔风机等制冷设备约占空调系统耗能的 60%~70%，风机盘管空调系统耗电约占空调系统总耗能的30%~40%。

因此空调系统的能耗主要包括两个方面：1.制冷设备能耗：冷水机组能耗，这是整个空调系统冷源制造冷量所耗的电能；冷水泵的耗电，这是保证载冷剂循环流动而对载冷剂所做的功；冷却水泵和冷却塔风机的电能消耗，这是将空调系统吸收的室内热负荷以及空调系统废热排放到室外空气环境中所耗的能量。

2.风机盘管系统能耗：主要是风机盘管系统中的盘管风机所耗的机械能，是为建筑室内输送冷风或者新风消耗的电能。

因此，要降低中央空调系统的能耗的方法有：减少设备的启动次数和运行时间，这需要通过对中央空调系统中设备进行有效的管理和协调，避免和减少设备不必要的启动和运行；减小流体的流量 G，这需要采用变频技术，即调速技术以及控制技术，如对风机盘管风量、冷水流量、制冷剂流量、冷却水流量和冷却塔风机风量等根据实际的负荷需求进行动态调节，以减少部分负荷状态下拖动设备的耗能；对管路系统进行改造，设计合理的管径来降低水泵需要输出的扬程；提高拖动设备的运行效率，这需要选择合适的拖动设备以及对设备进行有效的管理。