中央空调制冷系统设计方法

2023年4月20日发(作者：toto马桶价格)

设计创新

TechnologyInnovationandApplication

科技创新与应用

2021年12期

中央空调制冷系统设计方法

董涛涛

（克莱门特捷联制冷设备（上海）有限公司，上海201419）

摘要：随着空调技术的不断发展，市场上空调的种类越来越多。但由于空调制冷系统的原理是相同的，这就导致空调制

冷系统的设计也基本相同，这种现象在中央空调制冷系统中更为明显中央空调外形体积较大不像家用空调结构小巧灵活

，，，

由于中央空调制冷系，，。

同一类型的中央空调外形基本一致其主要制冷部件的安装位置基本一致最终使得制冷系统基本一致

“”，

单一性统的这种，导致初入这个行业的从业者很少有机会参与全新空调制冷系统的设计，基本上都是在现有空调系统的基

文章主要根据工作中空调制冷系统设计经，，

础上做一些简单的部件变更或优化升级不利于提升其整机空调系统设计的能力。

验，简单介绍下风冷冷水中央空调的系统设计方法，包含制冷部件选型方法、系统管径设计方法等。

系统管径设计；

关键词：中央空调；制冷系统设计；制冷部件选型

中图分类号院TB657.2文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2021冤12-0090-03

theprincipleofrefrigerationsystemisthesame,thedesignofrefrigerationsystemisalmostthesame,whichisobviouslyin

centralairconditioningrefrigerationsystem.Becausetheappearanceofcentralairconditionerisverybig,unlikethesmalland

flexiblestructureofhouseholdairconditioner,thisleadstotheappearanceofdifferentcentralairconditionerlookalmostthe

same,whichcausesthemainrefrigerationcomponentsinstalledalmostinthesameposition,andtherefrigerationsystemalso

Abstract:Asthedevelopmentofairconditioning,therearemoreandmoretypesofairconditioneronthemarket.Dueto

seemsnodifference.Asaresult,practitionersstartinginthisindustryrarelyhavetheopportunitytoparticipateinthedesign

upgradesonthebasisofexistingair-conditioningsystems,whichisnotconducivetoimprovingtheirabilitytodesignoverall

ofnewair-conditioningrefrigerationsystems.Basically,theyjustmakesomesimplecomponentchangesoroptimization

air-conditioningsystems.Thispapermainlyintroducesthedesignmethodofair-cooledwaterchillercentralair-conditioning

diameterdesignmethodandsoon.

design

refrigerationsystembasedonthedesignexperienceinwork,includingrefrigerationcomponentsselection,systempiping

Keywords:centralairconditioning;refrigerationsystemdesign;refrigerationcomponentsselection;systempipingdiameter

随着人们生活水平的不断提高，中央空调行业的发态制冷剂；然后沿着膨胀阀前液管通过节流膨胀阀由于

展也越来越好市场上中央空调的种类也越来越多这也节流膨胀阀具有降温降压的特性制冷剂会被节流为低

，，，

导致初入空调行业的制冷系统设计人员参与全新中温低压液态制冷剂；然后再沿着膨胀阀后液管进入蒸发

，能

央空调系统设计的机会越来越少。作为中央空调制冷系器，通过从蒸发器水侧吸热，制冷剂蒸发为低温低压气态

统的设计人员掌握空调制冷系统设计方法是最基本的制冷剂；然后再沿着压缩机吸气管路进入压缩机由此完

，，

能力。成完整的工作循环。

1制冷系统简介

众所周知空调制冷系统是基于朗肯循环的一种热

，

低温低压气态制冷剂经压缩机压缩温高压气态4）胀阀或热力膨胀阀蒸发器为板片式换热器

，变为高（其中选型；。

制冷剂；沿着压缩机排气管路进入冷凝器在冷凝器散热过程中的运行参数如无特殊说明均是指在标准GB/T

，，，

风扇的作用下向周围大气环境散热冷凝为高温高压液

，，

，

本文主要介绍轻商型涡旋式风冷冷水中央空调

R410A制冷系统的设计方法即（1）压缩机为涡旋压缩

，：

18430.1-2007中额定制冷工况下的运行参数制冷系统原

，

（，，：；

3）力学系统对于风冷冷水空调系统其主要工作原理为机；（2）冷凝器为翅片式换热器节流膨胀阀为电子膨

（研究方向：空调制冷系统设计。

1992-）作者简介：董涛涛，男，本科，能源助理工程师，

-90-

2021年12期设计创新

TechnologyInnovationandApplication

科技创新与应用

4.板片式换热器；a.压缩机排气管路；b.膨胀阀前液管；

1.涡旋压缩机2.翅片式换热器3.节流膨胀阀

；；；

c.膨胀阀后液管d.压缩机吸气管路

图1中央空调制冷系统原理图

；

理图如图1所示

。

2制冷部件选型

2.1压缩机选型

压缩机是制冷系统四大部件的核心，要使空调制冷

系统性能满足设计要求压缩机选型一定要准确

，。随着互

联网技术的飞速发展，目前压缩机供应商一般都开发了

压缩机的选型软件只需输入压缩机的运行参数便可正

，，

确选出压缩机的型号，这使得压缩机的选型越来越方便。

对于不同品牌的压缩机选型软件都是只需要输入压缩

，

机的蒸发温度、冷凝温度、过冷度

、过热度这四个基本参

数，就可以准确地选出合适的压缩机型号一

。根据经验，

般风冷冷水中央空调压缩机在额定制冷工况下的四个运

行参数分别为蒸发温度2.5益、冷凝温度50益、过冷度

：

压缩机的选型需求。针对一些特殊的制冷系统，可以通过

5益、过热度5益。上述参数可以满足一般空调制冷系统中

适当的调整上述参数实现例如如果想要设计高能效制

，，

冷系统可以适当地把蒸发温度提高0.5~1.0益、冷凝温

，

度降低1.0~2.0益，但同时也要考虑提高制冷系统中蒸发

器和冷凝器的换热能力，使实际的蒸发温度和冷凝温度

可以真正地提高和降低

。

翅片式换热器是制冷系统四大部件中最复杂的部

2.2翅片换热器选型

件，不同的翅片型式、铜管型式

、风量大小、流路分布、顺

流逆流等都会导致不同的选型结果本文仅

。为方便说明，

介绍常用的内螺纹铜管、亲水开窗翅片

、相对空气逆流作

为冷凝器的翅片式换热器。根据经验，换热器的换热量为

积为翅片换热器上的翅片和铜管，其中面

外表面与空气的接触面积。

0.4耀0.45kW/m

2

当压缩机的冷凝温度选为

压缩机冷凝温度低0.5~1.0益。

50益时，考虑管路压降，翅片式换热器的冷凝温度一般比

2.3板式换热器选型

板式换热器具有换热效率高一

、安装体积小的优点，

般用于涡旋压缩机制冷系统中

。本文主要介绍其在涡旋

压缩机制冷系统中作为蒸发器时的选型方法

。

随着板式换热器技术的发展，市场上板式换热器品牌

越来越多但各品牌一般都有对应的选型软件

，。对于不同

品牌的选型软件都是只需确定（员）进水温度；（圆）出水温

，：

度；（猿）蒸发温度；4）过热度；5）水侧压降即可选出合适

（（，

的板式换热器型号一般进水温度为12益、出

。根据经验，

水温度为7益、蒸发温度为3益、过热度为3益、水侧压降为

30耀50kPa。如果想要设计高能效的制冷系统一般会把蒸

发温度增大0.5~1.0益。另外虽然不同品牌的板式换热器

，

，

内部结构差异很大，但不同板式换热器单位面积换热量基

本都是12.5~15.5kW/m，此经验值也可用于复核软件选型

2

结果是否准确

。

在中央空调制冷系统中常用的节流膨胀阀一般有

2.4节流膨胀阀选型

，

两种型式：电子膨胀阀和热力膨胀阀。目前市场上各膨胀

阀生产厂家都有用于膨胀阀选型的样本资料通过提前

，

确定的设计参数可以很方便地通过样本数据选出合适

，，

的膨胀阀型号。对于不同的膨胀阀品牌和膨胀阀型式选

，

型所需的设计参数都是相同的。

2.4.1选型参数

膨胀阀选型过程中所需的设计参数如下

：

（员）所使用的制冷剂类型R410A；

：

（圆）冷凝温度Tc（益）：压缩机排气口的饱和冷凝温

度，一般为50益；

（猿）蒸发温度Te（益）：压缩机吸气口的饱和蒸发温

度，一般为2.5益；

（源）额定制冷量Cap（kW）：额定制冷工况下机组的

换热量

；

（缘）压降驻PH（bar）：压缩机排气口到膨胀阀进口之

间管路的压降一般取0.6bar；

，

（远）压降驻PL（bar）：膨胀阀出口到压缩机吸气口之

间管路的压降一般取0.8bar；

，

（苑）压降驻H（m）：冷凝器高度减去膨胀阀高度于

（对

本文所描述系统蒸发器与膨胀阀的高度差比较小忽略

，，

-91-

设计创新

TechnologyInnovationandApplication

科技创新与应用

2021年12期

不计，一般压降取0.1bar/m；冷剂流速太高，会使系统管路中阻力增大，导致系统的性

）

（愿）阀前温度Tl（益）：膨胀阀入口的制冷剂温度该能降低；如果气态制冷剂流速太低会导致系统中的油无

，，

温度等于翅片冷凝器的冷凝温度减去过冷度，一般为法被带回压缩机。其中，管径计算方法与上述压缩机排气

44~44.5益。

2.4.2选型方法3.3膨胀阀前液管

膨胀阀选型方法如下膨胀阀前液管是指图1中的b管路。根据经验膨胀

：，

（1）根据蒸发温度Te和冷凝温度Tc，在样本上查出阀前液管中液态制冷剂流速一般设计为1.2耀1.5m/s。同

压缩机吸排气口的压头驻PC（bar）。样地，如果液态制冷剂流速太高，会使系统管路中阻力增

（2）根据如下公式计算出膨胀阀前后的压降驻PV大，导致系统的性能降低；如果制冷剂流速太低也会导

，，

bar）：致油附着在管路内壁无法被带回压缩机管径计（

（3）根据阀前温度Tl，在样本上查出机组额定制冷量

驻PV=驻PC-驻PH-驻PL+0.1伊驻H

的修正系数Cf（额定制冷工况下Cf一般等于0.9），计算膨胀阀后液管是指图1中的c管路。根据经验如果

，，

出膨胀阀的等效制冷量C（kW）=1.25伊Cf伊Cap（kW）。制冷系统为单制冷系统，阀后液管管径比阀前液管管径

（4）根据蒸发器中蒸发温度和驻PV，在样本上查出制大一档因为制冷剂节流时会闪发出部分气体导致阀后

冷量为C的膨胀阀此阀即为本次选型所需的膨胀阀气液混合制冷剂体积增大，所以管径同步增大一档

，。；但如

3系统管径设计

本文上半部分主要介绍了制冷系统四大部件的选型阀后液管管径一般设计成与阀前相同。

方法；但部件选好之后要确保各部件能按设计的参数正

，

常应用就必须要使各部件之间连接铜管的管径尺寸合本文主要介绍了轻商型涡旋式风冷冷水中央空调

，

适。本文下半部分主要介绍如何设计各部件之间的系统

管径的中央空调制冷系统比如压缩机为螺杆压缩机

。，、制冷剂

3.1压缩机排气管

压缩机排气管是指图1中的a管路，此段管路管径的选型方法可能会有区别但机组在各部件中的运行参

的大小，主要是由压缩机排出的气态制冷剂流速确定的。数基本都是相同的。

根据经验排气管中气体制冷剂流速一般设计为10耀本文中所用的制冷系统原理图是简化图实际应用

，，

输送气体损耗的功率也会增大，从而导致系统的性能降件但是主体管路中制冷剂流速不变，管径的设计方法也

12m/s。如果气态制冷剂流速太高，会导致管路阻力增大，

低；如果气态制冷剂流速太低会导致制冷剂流动的动能不变。

，

不足无法完成稳定的制冷系统循环。

，

在压缩机选型过程中软件中会计算出制冷剂的质

，

量流量，当制冷剂流速确定后，可以利用质量流量与制冷

剂密度和速度关系计算出管径；Danfoss的

，也可以使用

选型软件Coolselector，输入机组运行参数后软件会显示

，

不同管径下的制冷剂流速，选择制冷剂流速接近10耀

12m/s的管径即可

3.2压缩机吸气管

压缩机排气管是指图1中的d管路。根据经验吸气

。

，

管中气体制冷剂流速一般设计为12耀15m/s。如果气态制

-92-

管中介绍的方法相同。

，。其中，

算方法与上述压缩机排气管中介绍的方法相同。

3.4膨胀阀后液管

，，

果制冷系统为热泵系统即既可以制冷也可以制热系统

，，

4结束语

R410A制冷系统的设计方法，但对于同类型的其他形式

为R134a、换热器为壳管式换热器等制冷系统四大部件

，

，

中，为实现不同功能，各管路中可能会增加一些其他零部

，

参考文献院

[1]谭锦辉.空调制冷系统设计的注意要点[J].科技视界2015

19）：75.（

，

[2]赵二庆.暖通空调工程中制冷系统管道的设计分析[J].科技

资讯2019，17（23）：62-63.

，

2015，7（23）：110-111.

[3]熊苏英.基于空调制冷系统设计的优化浅谈[J].科技传播

，

2016（3）：59，61.

[4]张雪冬.浅谈建筑小区空调制冷系统的优化设计[J].居业

，