常见的制冷方式

一、蒸气压缩式制冷循环利用工质相变产生的潜热，通过压缩、冷凝、节流、蒸发4个过程的封闭循环实现制冷，是现在应用最广泛的一种制冷循环。压缩机：将蒸发器中的制冷剂蒸汽吸收，并将其压缩至冷凝压力，然后排至冷凝器；冷凝器：将来自压缩机的高压制冷剂蒸汽冷凝成液体，在冷凝过程中，将制冷剂蒸气放出的热量被冷却水或空气带走；节流阀：制冷剂液体通过节流阀时，压力由冷凝压力降低至蒸发压力，部分液体闪发为蒸气；蒸发器：节流后的制冷剂液体在蒸发器内蒸发成气体，同时吸收被冷却物体的热量，被冷却物体可以是液体载冷剂或空气。1、螺杆压缩式制冷机优点：体积小、重量轻；经构简单，易损件少，可靠性高；机器力矩变化小、振动少、运行平稳；能承受一定的液击；能量可以无级调节；压缩效率高，转子喷油后排气温度低，气密性好；缺点：转子部件表面呈曲面形状，加工精度要求高；需庞大的油分离器来分离喷入机内的油，辅助设备复杂。2、离心压缩式制冷机优点：性能系数高、制冷量大；单位功率的机组重量轻、体积小；易于实现多级压缩和节流；自动化程度高；可通过进口导叶或变频，自动对制冷量进行无级调节，调节范围宽；制冷机中混入制冷剂的润滑油量少，对换热器传热效果影响小。缺点：转速高，，必须适用于大流量场合，不适用于制冷量小的场合；离心压缩式制冷机固有的低负荷时的喘振现象得不到有效解决。3、活塞压缩式制冷机优点：出现最早的一种机型；热效率高、高速；多缸、能量可调；适用多种制冷剂、制造容易，价格较低、易于操作管理缺点：结构较复杂，易损件多，检修周期短；往复运动的惯性大，输气不连续，排气压力有脉动，设备振动较大。适用冷量小4、涡旋压缩式制冷机与往复式活塞式相比，具有效率高、噪音低、零部件少、重量轻、体积小、节约能耗、振动小的特点。5、冰蓄冷优点：该系统能实现移峰填谷，结合不同时段的电价差，能节约不少运行费用；尤其对空调负荷出现在白天，且晚上不需要供冷，且电价差大的工程，其优势更明显。缺点：加大初投资；占用机房面积大；控制复杂。常用的蓄冰方法：冷媒盘管蓄冰、完全冻结式蓄冰、容器式蓄冰6、水蓄冷优点：可使用常规冷水机组、也可用吸收式制冷机在经济状态下运行；适用于常规系统的改造的扩容；技术要求低、维护方便，可利用消防水池、原有蓄水设施来进行蓄水缺点：蓄冷量小于600*104Kcal/H或蓄冷容积小于760m3时，水蓄冷经济性得不到体现；占用空间大，控制复杂常用水蓄冷方法：自然分层蓄冷、多罐式蓄冷、迷宫式蓄冷、隔膜式蓄冷7、热泵：热泵是近年来发展和应用速度较快的一种设备。热泵是夏季供冷、冬季供热的设备。由于具有节能和环保方面的优势，很快成为中央空调的重要冷、热源设备。热泵的种类很多，诸如：空气源热泵、水源热泵、地源热泵、水环热泵、燃气热泵等7.1、空气源热泵（风冷热泵）空气源热泵（也称风冷热泵）通俗地说是一种无需水源，只与空气换热的电驱动供冷暖设备。它的作用是在低温分抽取热量，向温度高的部分放出热量的一种机械设备，它是一种热量（或冷量）交换设备，所耗费的电量并非用来发热，而是用来克服机械阻力，因此它的能效比（COP系数）较高，COP可达1：4.5以上．是一种高效节能产品．夏季时以大气为放热侧，冬季时以大气为吸热侧。在中国的主要适用城市：上海、南京、武汉、重庆、长沙、合肥、南昌等地，随着机组本身性能的提高，己应用于北京、天津等北方地区。北方地区以最佳能量平衡点来选择热泵机组，主要用于宾馆、办公楼等，而商场、剧院等则不适用。7.2、水源热泵水源热泵是以水为热源的可进行制冷/采暖循环的一种热泵型整体式水-空气空调装置，它在制热时以水为热源，而在制冷时以水为排热源。水源热泵可分为三大类：地下水的热泵系统、地表水的热泵系统、闭式环路地表水热泵系统；优点：水的质量热容大，传热性能好，传递一定热量所需的水量较少，换热器尺寸较小；不存在蒸发器表面上结霜的问题；缺点：受区域限制，需在易于获得温度较为稳定、水量大的地区；水系统复杂；还需要消耗水泵的功率；如果水硬度较大，造成换热器表面结垢，使设备的传热性能下降；如含有氯离子，还会造成设备的腐蚀；在采用水源热泵前，需全面对地质、水文、水质等进行全面评估后进行。7.3、地源热泵地源热泵又称大地耦合热泵、土壤源热泵、地下换热器、地温热泵等，是一种新的空调冷热源方式，地源热泵从浅层土壤中通过竖向垂直埋管、水平埋管或蛇形埋管取热热向其排热。优点：不用打井开采地下水，而是从土壤中直接换热；不受地质条件、井水量多少、地面沉降和地下水污染等影响缺点：换热土壤要求面积大；施工难度大；隐蔽工程维护困难，维护费用高；如冬夏季冷暖不平衡，易形成“热岛”问题7.4、水环热泵水环热泵系统用一个循环水路作为加热源和排热源。当环路中水的温度超过一定值时，环路中的水将通过冷却塔将热量放给大气。当环路中水的温度低于一定值时，通常使用加热装置对循环水进行加热。在装有多台水环热泵的空调机的建筑中，有的以制冷工况运行，有的以制热工况运行，而控制系统的作用是保持环路中的循环水温在一定范围以内。7.5、燃气热泵以上各类热泵均是电动式热泵，而燃气热泵的驱动能源为燃气。工作原理为燃气发动机驱动压缩机工作，与以上各类热泵相比，运行更经济、冬季采暖效果好的特点。二、吸收式制冷循环由吸收剂和工质组成制冷溶液，利用热能驱动，通过发生、冷凝、蒸发、吸收四个过程的封闭循环，目前最普遍的是水-溴化锂吸收式制冷机，大量应用于空调工程中。蒸发器：制冷剂-水在其中蒸发，吸收载冷剂的热量。吸收器：在吸收器中，浓吸收液吸收蒸发器中产生的蒸汽，使蒸发器持续的蒸发。发生器：加热吸收蒸汽后的稀吸收液，使吸收液浓度增加。冷凝器：发生器中蒸发出的蒸汽在冷凝器中被冷凝成液态，这部分蒸汽补充到蒸发器中。1、直燃型溴化锂吸收式冷温水机组优点：能源为燃料，可以利用燃油、天燃气、城市煤气等多种燃料；冷暖两用，可实现夏季制冷与冬季采暖；在一次能源基出上，排出有害气体较离心机、螺杆机等制冷设备更少，环保；节约电耗、环保；运行安静、使用安全；制冷调节范围广，对外界环境变化的适应性强缺点：气密性要求高；相对电动制冷机来讲体积大、占地面积大；2、蒸汽型（热水型）溴化锂吸收式冷水机组优点：利用余热蒸、废热来制冷，实现能源的综合利用；实现能源的冬夏季平衡，实现夏季富裕蒸汽的使用，提高能源利用率；节约电耗、环保；运行安静、使用安全；制冷调节范围广，对外界环境变化的适应性强缺点：气密性要求高；相对电动制冷机来讲体积大、占地面积大；3、烟气型溴冷机、氨水吸收式制冷机和吸收式热泵三、商用空调系统商用空调是新兴的一种空调方式，一般多用于商业建筑、办公楼宇和公寓建筑。一般不设制冷机房，而是将制冷主机与冷凝器等安装于一箱体内并设置于室外（即室外机），而将蒸发器直接设置在室内（即室内机）。商用空调分类方法很多，可按使用功能，也可按控制方式主要生产厂商：大金（VRV）、麦克维尔（MCC）、日立海信（RAS-FS）、美的（MDV）、格力（GMV）、小天鹅（SMV-M）、海尔（C-MRV）、LG（变频Multi）等VRV系统：VRV空调系统全称是Varied Refrigerant Volume，简称VRV，通过变制冷剂流量来调节输冷量，是一种冷剂式空调系统，它以制冷剂为输送介质，室外主机由室外侧换热器、压缩机和其他制冷附件组成，末端装置是由直接蒸发式换热器和风机组成的室内机。一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体。通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量，可以适时地满足室内冷、热负荷要求VRV系统具有节能、舒适、运转平稳等诸多优点，而且各房间可独立调节，能满足不同房间不同空调负荷的需求。但该系统控制复杂，对管材材质、制造工艺、现场焊接等方面要求非常高，且其初投资比较高

01 蒸汽式压缩制冷原理：在蒸汽压缩制冷循环系统中，压缩机从蒸发器吸入低温低压的制冷剂蒸汽，经压缩机绝热压缩成为高温高压的过热蒸汽，再压入冷凝器中定压冷却，并向冷却介质放出热量，然后冷却为过冷液态制冷剂，液态制冷剂经膨胀阀（或毛细管）绝热节流成为低压液态制冷剂，在蒸发器内蒸发吸收空调循环水（空气）中的热量，从而冷却空调循环水（空气）达到制冷的目的，流出低压的制冷剂被吸入压缩机，如此循环工作。压缩机功能：把制冷剂蒸气从低压状态压缩至高压状态，创造了制冷剂在冷凝器中常温液化的条件。被称为整个装置的“心脏”。冷凝器功能：使压缩机排出的制冷剂 过热蒸气冷却，并凝结为制冷剂液体，在冷凝器内制冷剂的热量排放给冷却介质。分类：水冷式冷凝器、风冷式冷凝器、蒸发式冷凝器。风冷式冷凝器：使用和安装方便，不需要冷却水、热量由分机将其带入大气中。但同样传热系数低，相对其他类型重量偏大，翅片表面会积灰使散热能力下降，须及时清理。蒸发器功能：依靠制冷剂液体的蒸发来吸收冷却介质热量的换热设备，它在制冷系统中的任务是对外输出冷量。分类：满液式（沉浸式）蒸发器、干式蒸发器。干式蒸发器：沉浸式蛇管、壳管式、板式、喷淋式等。节流装置功能：截流降压：高压常温的制冷剂流过膨胀阀后，就变为低压、低温的制冷剂液体。控制制冷剂流量：膨胀阀通过感温包感受蒸发器出口处制冷剂过热度的变化来控制阀的开度，调节进入蒸发器的制冷剂流量，使其流量与蒸发器的热负荷相匹配。控制过热度：膨胀阀具有控制蒸发器出口制冷剂过热度的功能，即保持蒸发器的传热面积的充分利用，又防止压缩机冲缸事故的发生。分类：手动节流阀、热力膨胀阀、毛细管、电子膨胀阀、浮球板、固定孔板、可变孔板。02 蒸汽吸收式制冷以制冷剂-吸收剂为工作流体，称为吸收工质对。常用工质对：溴化锂-水（制冷剂是水）、氨-水（制冷剂是氨）-低沸点工质是制冷剂。装置：吸收式制冷装置由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、循环泵、节流阀等部件组成，工作介质包括制取冷量的制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂，二者组成工质对。优点：夏天需供应冷气，冬天需供应暖气的全年候空气调节地区，最适合使用吸收式系统。运转安静，可减少磨损至最小(除液体泵运转外)，故障较少、维护简单。不依赖电力。容量控制容易，仅需控制发生器的热源。系统安全性高，无爆炸。系统满载与轻载效果相同，当负载改变时，只需调节发生器热源和水循环量即可。当蒸发温度及压力减低时，吸收式容量仅有限度地减少，运转稳定。缺点：以水为冷媒时，无法获得低温（水冰点为0℃）。操作不当时，溴化锂易生结晶。03 蒸汽喷射式制冷原理：由锅炉供给的压力较高的水蒸汽(称为工作蒸汽)进入主喷射器中,在拉瓦尔喷嘴中绝热膨胀，利用这一高速汽流不断从蒸发器中抽汽，在其中保持较高的真空，即较低的蒸发压力。从制冷装置来的冷水，经节流减压后进入蒸发器，其中一部分蒸发并吸收其余水的热量而使之温度降低。降温后的冷水由泵输出，供给冷量之后反复使用。04 吸附式制冷原理：一定的固体吸附剂对某种制冷剂气体具有吸附作用，且吸附能力随吸附剂温度的改变而不同。通过周期性地冷却和加热吸附剂，使之交替吸附和解吸。解吸时，释放出制冷剂气体，并使之冷凝为液体；吸附时，制冷剂液体蒸发，产生制冷作用。按吸附机理分类：物理吸附式制冷、化学吸附式制冷。原理：吸附式制冷基本结构由太阳能集热器、冷凝器、储液器、蒸发器和阀门五个模块组成。吸附式制冷系统的运作机制为：在白天，集热器温度随着气温的升高而升高，制冷剂蒸发集热器中压力升高，气体进入冷凝器并冷凝、制成液体；在晚上，温度降低，吸附剂会吸收制冷剂蒸汽，蒸发器中压力降低，于是会有更多液体气化，蒸发中吸收热量降温。05 热电制冷热电制冷是利用热电效应(即帕尔帖效应)的一种制冷方法――又称温差电制冷、半导体制冷。原理：热电制冷是一个由温差产生电压的直接转换，是指当受热物体中的电子，随着温度梯度由高温区往低温区移动时，产生电流现象，且反之亦然，当通过直流电时，具有热电能量转换特性的材料可产生致冷功能，称之为热电制冷。06 磁制冷、声制冷磁制冷：基于“磁热效应”（MCE）的磁制冷是传统的蒸汽循环制冷技术的一种有希望的替代方法。在有这种效应的材料中，施加和除去一个外加磁场时磁动量的排列和随机化引起材料中温度的变化，这种变化可传递给环境空气中。声制冷：基于所谓的热声效应，热声效应机理可以简单的描述为在声波稠密时加入热量，在声波稀疏时排出热量，则声波得到加强；反之声波稠密时排出热量，在声波稀疏时吸入热量，则声波得到削弱。当然，实际的热声理论远比这复杂的多。07 其他制冷相关知识制冷剂分类： 无机化合物：水，氨，二氧化碳； 卤代烃：氟利昂； 碳氢化合物：甲烷，乙烷、丙烷； 混合制冷剂：公沸和非共沸； 其他烃类：乙烯、丙烯。制冷量：是指制冷设备在制冷机进行制冷运行时，单位时间内从密闭空间、房间或区域内去除的热量总和。臭氧衰减指数ODP：表示物质对大气臭氧层的破坏程度。应越小越好，ODP=0则对大气臭氧层无害。温室效应指数GWP：表示物质造成温室效应的影响程度。应越小越好，GWP=0则不会造成大气变暖。能效等级：是表示能效等级是表示家用电器产品能效高低差别的一种分级方法，按照国家标准相关规定，以前我国的能效标识将能效分为五个等级。现在分为三个等级。瓦特：符号：W，国际单位制的功率单位。瓦特的定义是1焦耳/秒（1J/s），即每秒钟转换，使用或耗散的（以焦耳为量度的）能量的速率。BTU：1Btu就是将1磅水的温度升高1华氏度所需要的热量。1BTU约等于251.9958卡路里/1.055千焦。冷吨：1吨0℃的饱和水在24小时冷冻到0℃的冰所需要的制冷量。1美国冷吨=3024千卡/小时=3.517千瓦。1日本冷吨=3320千卡/小时=3.861千瓦。干球温度：是温度计在普通空气中所测出的温度，即我们一般天气预报里常说的气温 。湿球温度：指同等焓值空气状态下，空气中水蒸汽达到饱和时的空气温度，在空气焓湿图上是由空气状态点沿等焓线下降至100%相对湿度线上，对应点的干球温度 。空气的危害：可能是冷冻机油氧化被黑，生成油污，并与制冷剂反应，析出水和酸，腐蚀制冷系统。空气还会使冷凝压力温度和压力升高，制冷能力下降，降低制冷效率。水分的危害：在工作时，由于节流装置出温度降低，使水分凝结，产生冰堵，使系统不能工作。水分同样会与制冷剂反应，造成不利影响。杂质的危害：杂质包括灰尘、金属和金属氧化物等 这些杂质可导致脏堵和机械 电路故障．同时氧化物可促进氟里昂的分解