中央空调系统的构成及工作原理

中央空调系统的构成及工作原理

中央空调系统的组成如图所示。

1. 冷水机组

这是中央空调的“制冷源”，“心藏”，通往各个房间循环水由冷水机组进行“内部交换”，降温为“冷却水”。

2. 冷却水塔

用于为冷水机组提供冷却水。

3．外部热交换系统

由两个循环水系统组成——

（1）冷冻水循环系统

由冷冻泵及冷冻水管道组成。从冷水机组流出的冷冻水由冷冻泵加压送入冷冻水管道，在个房间内进行热交换，带走房间内热量，是房间内的温度下降。

（2）冷却水循环系统

由冷却泵及冷却水管道及冷却塔组成。冷水机组进行热交换，是水温冷却的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，是冷却水温度升高。冷却泵将升了温冷却水压入冷却塔，使之在冷却塔中与大气进行热交换，然后再降了温的冷却水，送回到冷水机组。如此不断循环，带走冷水机组释放的热量。

4．冷却风机

有两种情况：

室内风机。安装于所需要降温的房间内，用于将由冷冻水冷却了的空气吹入房间，加速房间内的热交换。

冷却塔风机。用于降低冷却塔的水温，加速将“回水”带回的热量散发到大气中去。

二、中央空调系统的拖动

1． 冷水机组拖动系统

2． 冷冻泵拖动系统。由若干台水泵组成。

3． 冷却泵拖动系统。由若干台水泵组成。

4． 风机（包括室内风机和冷却塔风机）拖动系统。

制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量成气态，冷却泵将冷却水送到冷却塔上由水塔风机对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。

中央空调系统维护保养的必要性

空调设备及其系统是价值较为昂贵的资产，如何有效的发挥空调的作用，使其高效、安全、经济的运行，其日常维护保养是必要的；定期的维护保养可排出故障隐患，减少事故，减少运行费用，延长设备的使用寿命，同时，保障正常的工作时序。

1、空调制冷系统：

1）、系统运行一段时间因压缩机的振动会引起钢管接头松动或焊缝的开裂，从而造成制冷剂和冷冻油的泄漏，轻微泄漏可引起制冷效果下降，低压报警。严重时则会使压缩机得不到应有的冷却和润滑。最后造成压缩机过热，拉伤烧毁。

2）、空调压缩机经过初期的磨合运行一段时间后，由于机械运动部件之间的相互磨损，润滑油中就会沉积下磨损的杂质，使润滑油的润滑效果下降，长期使用就会加剧运动部件的磨损或拉伤，直至压缩机的烧毁。

2、空调的风系统：

1）、风系统运行一段时间后过滤网上就会聚积灰尘，增加空气阻力，因而引起风量减小或堵死；风量减小会引起室内空调效果不好，堵死后无任何无任何效果，影响正常使用。尤其是管道机、分体机还很容易引

起制冷时压缩机的液击，造成压缩机烧毁的严重后果；制热时散热不良，高压过高、压缩机过载保护，无法运行。

2）、室内机因初效过滤网对细小粉尘无法过滤下来，因此，粉尘穿过滤网后聚积在室内的换热器的翅片表面，由于换热设备的翅片只有2-3mm ，因此长期聚积后就会引起堵塞，造成效果下降，同时因灰尘的聚积引起传热下降；严重时会引起上述现象。

3、电气系统：

1）、空调长期运行后，由于电线、元器件发热等原因会引起接头松动、脱落，造成接触不良、缺相：

2）、交流接触器、热继电器也会出现接触不良、断路等故障：

以上故障如不及时排除会导致压缩机缺相或三相电流不平衡而被烧毁。

4、空调水系统：

1）、冷却水系统由于上开启式系统，冷却水通过冷却塔是充分和空气接触，在被冷却的同时也将空气的大量尘埃等杂质被引入水系统中，沉积在冷却塔、空调机组和管道里形成淤泥，降低循环水量，影响热交换。

2）、系统投入使用后，因安装是残留在系统内的焊渣、铁屑、泥土、油污等杂质也会聚积在系统里；焊渣、铁屑等坚硬物质则会附着在换热设备表面，影响换热。

3）、冷却水因和空气接触，在冷却塔中和管道里会滋生藻类、细菌等微生物，其死后的尸体和淤泥、油污等杂物粘附在一起，附着在设备和管道上，影响循环水量及换热，同时，微生物和沉积的产生，促使浓差腐蚀电池的形成及垢下腐蚀的产生，从而使金属的腐蚀速度加剧。冷冻水系统也因经常采用自来水通过水箱换水补水，也会产生上述现象。

4）、冷却水系统水温较高，且均采用自来水，其Ca2+、Me2+离子受热后形成碳酸盐水垢，附着在热设备和管道中，因水垢的导热系数为0.464~0.697W/M.K，碳钢的导热系数为46.4~52.2W/M.K，只有碳钢的1%，降低换热设备的传热效果，引起运行成本增加。

以上现象轻着会降低空调效果，频繁报警，电费增加；严重则会引起管道和换热设备堵塞，设备部件被腐蚀穿孔，造成机组部件损伤，缩短设备寿命，为用户引来极大的损失。因此，定期水质检测和化学清洗维保是必要的。

中央空调系统维护保养内容（每月定期一次）：

1、空调主机部分；

1）、检查空调主机制冷系统氟里昂（R22）高压、低压是否正常；

2）、检查空调主机制冷系统氟里昂（R22）有无泄漏；是否需要补充氟里昂（R22）；

3）、检查压缩机运转电流是否正常；

4）、检查压缩机运转声音是否正常；

5）、检查压缩机的工作电压是否正常；

6）、检查压缩机油位，颜色是否正常；

7）、检查压缩机油压、油温是否正常；

8）、检查空调主机相序保护器是否正常、有无缺相情况；

9）、检查空调主机各接线端子有无松动；

10）、检查水流量保护开关工作是否正常；

11）、检查电脑板、感温探头 阻值是否正常；

12）、检查空调主机空气开关是否正常；交流接触器、热保护器是否良好；

2、风系统的检查：

1）、检查出风的风量是否正常；

2）、检查会风的回风滤网是否清洗；

3）、检查出风温度是否正常；

3、水系统的检查：

1）、检查冷却、冷冻水的水质情况，是否需要更换水；

2）、检查冷却、冷冻水系统中的过滤网上的杂质，且清洗过滤网；

3）、检查水系统中有无空气，是否需要排气；。

中央空调系统清洗的重要意义

清洗中央空调的经济效益分析

以一台容量为100万大卡的中央空调机组为例

1、节电

1毫米的水垢将使机组制冷量降低20%-40%，同时使冷凝器压力升高，导致电机负荷增加，多消耗电能10%-30%。若机组容量为100万大卡，设备能效比为3.2KW/1万大卡。平均负荷80%，一年运行10个月共5000小时。则一年需多耗电：100X3.2X5000X(10-30)%=12.8-38.4万度，以每度电0.8元计，每年浪费的电费有10.24-30.72万元。（溴化锂机组浪费的是燃料费）

2、延长机组使用寿命，降低设备的折旧费

中央空调机组各主要部件的耐用年限略有不同，实验表明，新机组经预防处理后，设备耐用年限平均延长一倍，中途进行水处理，设备耐用年限平均可延长?40%左右。如果一套中央空调机组价格为150万元，未经水处理时机组耐用年限约为7年左右，则平均每年设备折旧费约为21万元，经水处理后，耐用年限延长3年左右，则平均每年折旧费约15万元，相当于每年减少设备折旧费6万元。

3、保证机组以最佳状态运行，大大降低故障率，减少维修费用

未经处理的机组因水垢、锈蚀、污染的产生，往往造成空调主机高压运行，引发故障停机，中断冷气供应，严重的甚至引发主机腐蚀穿孔，溶液泄漏。维修主机，花费巨大，经水处理后，锈蚀、水垢、微生物污染现象得到有效清除和控制，冷凝器铜管保持洁净，处于最佳热交换状态，减少风机盘管堵塞，避免故障发生，减少维修费用，保证机组良性运转，从而保证业主正常的生产和经营。综上所述，水处理后所产生的直接和间接经济效益远远大于水处理费。

中央空调冷却、冷冻水系统清洗、处理重要性

污垢

在中央空调中，存在有冷却水和冷冻水。水是一种良好的冷却介质，比较廉价，但即使经过自来水厂等处理的水仍不同程度地含有溶解固体、气体及各种悬浮物。这些溶解固体、气体及悬浮物等会引起诸如沉积物、腐蚀、微生物（藻类、菌泥）繁殖等问题，而这些问题的存在，会给中央空调的安全运行带来危害。

（1）中央空调的水系统在运行的过程中，会有各种物质沉积在换热器的传热表面，这些物质流称为沉积物。 它们主要由水垢、淤泥、腐蚀产物和生物沉积物构成。通常，人们把淤泥、腐蚀产物和生物沉积物三者称为污垢。

大多数情况下，中央空调水系统形成的水垢是以碳酸钙为主的，这是因为硫酸钙的溶解度远大于碳酸钙。例如在0℃时，硫酸钙的溶解度是1800mg/l，比碳酸钙大90倍。同时天然水中溶解的磷酸盐较少，因此，除非向水中投加过量的磷酸盐，否则磷酸钙水垢较少出现。

中央空调冷冻水系统一般为封闭式。冷冻水在封闭系统中循环，水分不蒸发，不浓缩，不存在溶解盐的过饱和问题，水温也很低。因此，冷冻水系统的水垢可以说是很少的。

（2）污垢 污垢一般是由颗粒细小的泥沙、尘土、不溶性盐类的泥状物、胶状氢氧化物、杂质碎屑、腐蚀产物、油垢、菌藻的尸体及黏性分泌物等组成。这些物质本质不会形成硬垢的，但他们在冷却水中起到了碳酸钙（CaCO3）结晶的晶核作用，这就加速了 (CaCO3)析出结晶的过程。当存在有这些物质的水质里流经换热器表面时，容易形成污垢沉积物，特别是流速较慢的部分污垢沉积物更多。这种沉积物一般体积较大，质地疏松稀软，故又称微软垢。它们引起垢下腐蚀的的主要原因，也是某些细菌生存和繁殖的温床。

当防腐措施不当时，换热器的换热表面经常会优锈瘤附着。其外壳坚硬，但内部疏松多孔，而且分布不均。它们长与水垢、微生物粘泥等一起沉积在传热表面。这种锈瘤状腐蚀产物形成的沉积物，除了影响传热外，更严重的是助长某些细菌的繁殖，最终导致换热表面腐蚀穿孔而泄漏。

腐蚀

在中央空调的水系统中，大多数的设备是金属制造的。对于碳钢、铜和镀锌管等设备长期使用冷却水和冷冻水，会发生腐蚀穿孔。其腐蚀的原因是各种因素造成的。

（1）水中溶解O2和CO2引起的腐蚀。

（2）腐蚀产物引起的腐蚀铁锈和氧一样，可作为腐蚀反应的取极化剂，其总反应如下

(3)有害离子引起的腐蚀 中央空调的循环水系统有碳钢管、铜管和镀锌管等。当水中存在有Gu 离子时，即使其在水中的浓度很低，但它是阳极反应的去极化剂，因而对腐蚀过程有明显的影响。

随Gu2+的浓度增加，由于Fe 和Zn 的活性远大于Gu 就会在钢管和镀锌管上出现镀铜现象，在铜管上产生点蚀。

另外，在冷却水的浓缩过程中，除重碳酸盐浓度随浓缩倍数增长而增加外，其他的盐类如氯化物、硫酸盐等的浓度也会增加。当Cl 和SO4离子的浓度增高时，会加速碳钢的腐蚀。 Cl-何SO4离子会使金属上的保护膜的保护性能降低，尤其是Cl-会加速碳钢的的腐蚀。Cl-和SO4离子会使金属上保护膜的保护性能降低，尤其是Cl-的离子半径比较小，穿透力强，容易穿过膜层，置换氧原子形成氯化物，加速阳极过程的进行，使腐蚀加速，所用氯离子时引起点蚀的原因之一。对于不锈钢制造的设备C-是引起应力腐蚀的主要作用

（4）微生物引起的腐蚀 在冷却水循环系统中，含有微生物的补充水不断进入，与此同时，冷却塔中从上面喷淋下来的水又从相遇的空气中捕集了大量的微生物进入冷却水系统。冷却水系统中充沛的水量为这些进入的微生物的生长提供了可靠的保障。冷却水的水温范围有特别利于某些微生物的生长。一些水质处理药剂及水中的盐类为微生物提供了营养源及所需能量的来源。冷却水在冷却塔内的喷淋曝气过程中溶入了大量的氧气，为好氧性微生物提供了必要条件；而一些污垢等沉积物又为厌氧微生物提供了庇护所。在冷冻水循环系统中，也存在着大量的微生物。

微生物的滋生也会使金属腐蚀。 这是由于微生物排出的黏液于无机垢和泥沙杂质物等形成的沉积物附着在金属表面，形成氧的浓差电池，促使金属腐蚀。此外，在金属表面和沉积物之间缺乏氧，因此一些厌氧菌（主要是硫酸盐还原菌）得以繁殖，当温度为25--30℃时，反之更快。它分解水中的硫酸盐，产生H2S, 引起碳钢腐蚀。

SO42-+8H++8e=S2-+4H2O+能量（细菌生存所需）

Fe2++S2-=FeS↓

铁细菌是钢铁锈瘤产生的主要原因，它能使Fe2+氧化成Fe3+，释放的能量供细菌生存需要：

Fe2+ 铁细菌 Fe3++能量（细菌生存所需）

在中央空调循环水系统中，细菌、真菌和藻类等常引起故障。

a. 细菌 在循环水中引起故障的细菌通常有产黏泥细菌和铁细菌、硫酸盐还原菌。

产黏泥细菌又称黏液形成菌、黏液异氧菌等，是水系统重数量最大的一类有害细菌。它们能产生一种胶状的、黏性的或黏泥状的、附着力强的沉积物。这种沉积物遮盖在金属表面上，降低了环热效率，并易引起垢下腐蚀。

铁细菌又称铁沉积细菌，它能把溶于水中的Fe2+转化为不溶于水的Fe2O3的水化物，作为其代谢作用的一部分而在水中产生大量清氧化铁沉淀。

2Fe2++1/2O2+xH2O=Fe2O3xH2O

铁细菌还通过锈瘤建立氧浓差腐蚀电池，从而可引起钢铁腐蚀。

硫酸盐还原菌又称产硫化细菌。它能把水溶性的硫酸盐还原为硫化氢，产生的硫化氢，产生的硫化氢对一些金属有腐蚀性。另外，产生的硫化氢还可和加入到水中的铬酸盐和锌酸盐等反应，使这些缓蚀剂从水中沉淀出来，生产的沉淀则沉淀在金属表面形成污垢。

产酸细菌，如消化细菌和硫杆菌。它们能将水中存在的氨或可溶性硫化物转变为硝酸或硫酸，从而使金属受到腐蚀。

b 真菌 真菌一般生长在冷却塔的木质构件上、水槽上和换热器中。真菌生长所产生的黏泥沉积覆盖在换热器的表面，降低了换热效率，而且会在金属表面建立差异腐蚀电池而引起的金属腐蚀。

C .藻类 中央空调循环水系统中的藻类主要由绿藻、蓝藻和硅藻。它们常在水中引起金属表面差异腐蚀电池的形成，从而导致沉积物下腐蚀。块状的还会堵塞换热器中的管道，降低水的流量，从而降低换热效果。

它主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和冷却塔组成。

各部分的作用及工作原理如下：

制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制冷，冷冻泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送达到降温的目的。经蒸发后的制冷剂在冷凝器中释放出热量成气态，冷却泵将冷却水送到冷却塔上由水塔风机对其进行喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。

图1 中央空调系统的组成

注：T 为环境温度，即室外温度，四季不同，夏天可达35℃。

中央空调常见的问题分析：

1、吸气温度过高 ——主要是由于吸气过热度增大造成，注意吸气温度高不代表吸气压力高，因为吸气是过热蒸汽。

正常情况下压缩机缸盖应是半边凉、半边热。若吸气温度过高则缸盖全部发热。如果吸气温度高于正常值，排气温度也会相应升高。

吸气温度过高的原因主要有:

(1)系统中制冷剂充注量不足，即使膨胀阀开到最大，供液量也不会有什么变化，这样制冷剂蒸汽在蒸发器中过热使吸气温度升高。

(2)膨胀阀开启度过小，造成系统制冷剂的循环量不足，进人蒸发器的制冷剂量少，过热度大，从而吸气温度高。

(3)膨胀阀口滤网堵塞，蒸发器内的供液量不足，制冷剂液体量减少，蒸发器内有一部分被过热蒸汽所占据，因此吸气温度升高。

(4)其他原因引起吸气温度过高，如回气管道隔热不好或管道过长，都可引起吸气温度过高。

2、吸气温度过低——主要是蒸发器供液量偏大导致吸气过热度低造成的。

（1) 制冷剂充注量太多，占据了冷凝器内部分容积而使冷凝压力增高，进入蒸发器的液体随之增多。蒸发器中液体不能完全气化，使压缩机吸人的气体中带有液体微滴。这样，回气管道的温度下降，但蒸发温度因压力未下降而未变化，过热度减小。即使关小膨胀阀也无显著改善。

(2)膨胀阀开启度过大。由于感温元件绑扎过松、与回气管接触面积小，或者感温元件未用绝热材料包扎及其包扎位置错误等，致使感温元件所测温度不准确，接近环境温度，使膨胀阀动作的开启度增大，导致供液量过多。

PS ：压机结霜——原因一：如上；原因二：制冷剂充注量不足，会从蒸发器一直结到压缩机上(注：需核实) ；原因三：由于外部原因制冷剂在蒸发器蒸发不足甚至不蒸发，此时会严重结霜，甚至造成湿压缩。（如中央空调回风不足或者空调箱过滤网严重堵塞，冷水机组主机压机回气管会结霜，排气温度也很低）

3、排气温度不正常 ——影响因素：绝热指数、压缩比、吸气温度

压缩机排气温度可以从排气管路上的温度计读出。它与制冷剂的绝热指数、压缩比(冷凝压力/蒸发压力) 及吸气温度有关。吸气温度越高，压缩比越大，排气温度就越高，反之亦然。

吸气压力不变，排气压力升高时，排气温度上升; 如果排气压力不变，吸气压力下降时，排气温度也要升高。这两种情况都是因为压缩比增大引起的。冷凝温度和排气温度过高对压缩机的运行都是不利的，应该防止。排气温度过高会使润滑油变稀甚至炭化结焦，从而使压缩机润滑条件恶化。

排气温度的高低与压缩比(冷凝压力/蒸发压力) 以及吸气温度成正比。如果吸气的过热温度高、压缩比大，则排气温度也就高。如果吸气压力和温度不变，当排气压力升高时，排气温度也升高。

造成排气温度升高的主要原因有:

(i)吸气温度较高，制冷剂蒸汽经压缩后排气温度也就较高。

(Z)冷凝温度升高，冷凝压力也就高，造成排气温度升高。

(3)排气阀片被击碎，高压蒸汽反复被压缩而温度上升，气缸与气缸盖烫手，排气管上的温度计指示值也升高。

影响排气温度升高的实际因素有:中间冷却效率低，或者中冷器内水垢过多影响换热，则后面级的吸气温度必然偏高，排气温度也会升高。气阀漏气，活塞环漏气，不仅影响到排气温度升高，而且也会使级间压力

变化，只要压缩比高于正常值就会使排气温度升高。此外，水冷式机器，缺水或水量不足均会使排气温度升高。冷凝压力不正常以及排气压力降低。

4. 排气压力较高——主要是冷凝压力偏高造成，而不是压机自身原因。

排气压力一般是与冷凝温度的高低相对应的。正常情况下，压缩机的排气压力与冷凝压力很接近。 冷凝压力升高时，压缩机排气温度也升高。压缩机的压缩比增大，输气系数减小，从而使压缩机的制冷量降低。耗电量增加。如果排气温度过高，则增加了压缩机润滑油的消耗，使油变稀，影响润滑; 当排气温度与压缩机油闪点接近时，还会使部分润滑油炭化并积聚在吸、排气阀口，影响阀门的密封性。

降低冷却介质的温度可使得冷凝温度下降，冷凝压力也随之下降，但这要受到环境条件的限制，难以人为选择。增加冷却介质流量可降低一点冷凝温度(多采用这种方法) 。但不能片面地提高冷却水或空气的流量，因为这将增大冷却水泵或风扇及电机的功率，应全面综合考虑。

排气压力偏高会使压缩功加大，输气系数降低，从而使制冷效率下降。

产生这种故障的主要原因:

(1)冷却水(或空气) 流量小，温度高;

(?)系统内有空气，使冷凝压力升高;

(3)制冷剂充注量过多，液体占据了有效冷凝面积;

(4)冷凝器年久失修，传热面污垢严重，也能导致冷凝压力升高。水垢的存在对冷凝压力影响也较大。

5、排气压力过低——主要是制冷系统管路制冷剂流量偏小甚至停止造成。

排气压力过低，虽然其现象是表现在高压端，但原因多产生于低压端。其原因:

(I)膨胀阀冰堵或脏堵，以及过滤器堵塞等，必然使吸、排气压力都下降;

(2)制冷剂充注量不足;

(3)膨胀阀孔堵塞，供液量减少甚至停止，此时吸、排气压力均降低。