蒸汽压缩式制冷机控制方案比较
电压缩式制冷、直燃型吸收式制冷及蒸汽型吸收式制冷的技术、经济比较
给安 全 、 高效 的蒸 汽 输 配带 来 不 利影 响 ， 不 且 利于提 高 热源 厂设 备利用 率 和经 济效 益 。
空调 制 冷 方式 选 择得 是 否合 理 及 切合 实 际 ，将 直接 影 响社 会 能源 的利用 和人 类 的生
／ ／
／
／ ／
／
—
１ ８ Ｉ ８Ｎ Ｉ ３０ ４ ｍｍＨ ０ ２
／
—
／
／
—
— ２６ｋ ６０
／
ｇｈ ／
蒸汽 压 力
／
／ ６ ａ饱 和 ） Ｐ （
．
冷冻水（一 ２ 流量 ７ ｌ℃）
冷 冻 水 泵 及 补 水 泵 用 电 量
３ １ ／ ６ ｍ￣ ｈ
５ｋ ９ Ｗ
２某建筑三种制冷方式的技术 、 ． 经济比较
２１ 项 目概况 ．
某 建 筑 夏季 需 空调 制 冷 ，其 建 筑 面积 为 ２ ０ ０ ２冷负 荷指 标 为 １０ ｍ ， 总冷 负荷 ００ ｍ ， ０ Ｗ／ 其
燃 气 型直 燃 机 ；３ 蒸汽 （ 热 水 ） 吸 收式 制 （） 或 型 冷 。它 们所 消 耗的 主要 能源分 别 为 电 、 天然 气
和蒸汽 。
为 ２０ ｋ １２ ｘ０ｋａ ｈ。 ００ Ｗ（７０ １３ｃｌ ） ／
２２ 方案 选择 ． 方案 １ ：选 用 １台 制 冷 量 为 ２ ９ ｋ ０ ３ Ｗ
目前 北 京 市 的能 源供 应 情 况为 ：电力 供 应 的峰谷 矛 盾严 重 ，尤其 在 空 调 季该 矛盾 更
（８０ ｌ３ｃｌ ） １０ ｘＯｋａ ｈ的水冷 螺杆 式冷 水 机组 ， ／ 制冷
要组成 部 分 ，夏 季 用 于空 调 制 冷 的能耗 相 当
两级蒸汽压缩式制冷循环
两级蒸汽压缩式制冷循环两级蒸汽压缩式制冷循环是一种常用的制冷循环方式，广泛应用于家用空调、商用制冷设备等领域。
它通过两级压缩来提高制冷效果，实现更高的制冷效率和更低的能耗。
两级蒸汽压缩式制冷循环的工作原理是：首先，制冷剂在低温低压状态下经过蒸发器，吸收外界的热量并蒸发为低温低压蒸汽；然后，低温低压蒸汽被压缩机1压缩，提高其温度和压力；接着，高温高压蒸汽通过冷凝器，释放热量并冷凝为高温高压液体；最后，高温高压液体经过膨胀阀节流，降低其温度和压力，进入蒸发器进行下一轮的制冷循环。
两级蒸汽压缩式制冷循环相比单级蒸汽压缩式制冷循环具有以下优点：1. 提高制冷效果：通过两级压缩，制冷剂在第一级压缩机的压缩过程中，温度和压力得到了显著提高，使得制冷剂能够更好地吸收热量。
然后，经过第二级压缩机进一步提高温度和压力，使制冷剂在冷凝器中释放更多的热量。
这样，两级蒸汽压缩式制冷循环的制冷效果比单级蒸汽压缩式制冷循环更好。
2. 提高制冷效率：由于两级蒸汽压缩式制冷循环在两个压缩机之间增加了一个冷凝器，使得制冷剂在压缩过程中能够充分释放热量，提高制冷效率。
同时，两级蒸汽压缩式制冷循环还能够减少制冷剂的凝结温度，使得制冷剂在蒸发器中的蒸发速度更快，提高制冷效率。
3. 减少能耗：两级蒸汽压缩式制冷循环通过提高制冷剂的温度和压力，减少了制冷剂在蒸发器和冷凝器中的温度差，从而降低了能耗。
此外，两级蒸汽压缩式制冷循环还能够通过优化制冷剂的回热过程，减少回热损失，进一步降低能耗。
4. 提高制冷控制性能：两级蒸汽压缩式制冷循环通过两个压缩机的控制，能够更灵活地调节制冷剂的压力和流量，提高制冷控制性能。
这使得两级蒸汽压缩式制冷循环能够根据实际需要进行制冷功率的调节，提高制冷系统的稳定性和可靠性。
两级蒸汽压缩式制冷循环是一种高效、节能的制冷循环方式。
通过两级压缩，它能够提高制冷效果和制冷效率，降低能耗，并且具有较好的制冷控制性能。
在未来的发展中，随着科技的进步和制冷技术的不断创新，两级蒸汽压缩式制冷循环有望进一步提高制冷效率，减少能耗，为人们提供更加舒适和环保的制冷服务。
三种常用制冷方式比较
三种常用制冷方式比较1、前言本文介绍了三种主要空调系统的优缺点，蒸汽压缩式空调系统具有较高的制冷系数和较强的制冷、制热能力,但这种系统所使用的制冷剂CFCs,对臭氧层有活多或少的破坏,且运行时噪音很大,窗式空调尤为明显。
分体式中央空调系统将冷凝器、压缩机封闭在一金属箱体内放在室外，将蒸发器装在一箱体内放在室内，从而可以降低系统的噪音，同时，它采用新型的制冷剂，例如用R134a取代CFCs，可以有效降低对臭氧层的破坏.但新型制冷剂的采用却使系统的COP值有所降低。
吸收式空调系统的COP值中等,具有废热再利用及再生热的优点,但这种系统体积较大。
热电式空调系统体积小，噪音低，但它的COP值较其他两种系统低,并且设备价格昂贵.此外,这种系统利用直流电运行,可使用电池或DV直接驱动。
2、三种空调系统的热力循环和原理2.1 蒸汽压缩式循环不设有换向阀的蒸汽压缩式空调系统只能在夏天用于制冷,大多数蒸汽压缩式空调系统能全年运行，既能制冷也能制热，两种过程分如图1所示。
在制冷循环系统中，压缩机从蒸发器吸入低温低压的制冷剂R134a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。
蒸汽压缩式空调系统的实际逆卡诺循环过程的值如下：（1）显然,当热源温度相同时，实际逆卡诺循环的COP ir,c值比理想卡诺循环的COP的值小，并且随着和的增大而减小。
carnot从公式（1)可以看出：对COP ir,c值的影响较大。
空调系统正常运行时，蒸发器中空气出口温度比进口温度低,一般至少低8℃，即大于等于8℃。
对于冷凝器，为使制冷系统能有效的运行，周围环境温度一般要求低于43℃。
蒸汽压缩式制冷的原理和工况
蒸汽压缩式制冷的原理和工况
蒸汽压缩式制冷系统是由压缩机、冷凝器、节流装置、蒸发器等四个主要部分组成。
当压缩机在进行工作的时候，会对进入压缩机的制冷剂气体进行压缩，经过压缩之后，低压会变成高压的状况，而气体此时会因为压缩而温度提升，进入冷凝器内对压缩机排出的高温高压气态制冷剂进行冷却，使其放热。
在温度和压力之下，气态的制冷剂会变成高压业态制冷剂，放出来的热量会起到冷却的作用。
高压业态制冷剂进入节流膨胀阀进行节流膨胀，压力降低以保证冷凝器与蒸发器之间的压差，便于节流后的低压液态制冷剂在要求的低压下进人蒸发器。
低压液体从周围介质吸收热量后蒸发为气体，而这周围介质可以是空气、水或其他物质。
制冷剂蒸发吸热，呈低压气态后再进入压缩机内进行压缩，从而完成了一个制冷循环，如此连续进行不断的循环而达到制冷的目的。
蒸汽压缩式制冷具有多方面的特点，第一是制冷温度范围是比较大的，在零下150度的温度下都可以正常来使用。
第二单机的容量大，规格多，有多个容量，用户在具体挑选的时候，可以根据自身的需求来挑选，能满足个性化的需求。
第三中小容量的设备结构比较紧凑，能在空调、食品冷藏等领域当中使用。
在外界环境温度比较低的状况下，综合性能会变得不太理想，所以说可靠性并不是很高，成本也会随着增加不少。
设备运行需要使用专门的制冷剂，而有的制冷剂会对环境造成一定的污染。
蒸汽压缩制冷
蒸汽压缩制冷（热泵）装置性能实验一、实验目的1. 了解蒸汽压缩制冷（热泵）装置。
学习运行操作的基本知识。
2. 测定制冷剂的制冷系数。
掌握热工测量的基本技能。
3. 分析制冷剂的能量平衡。
二、实验原理该系统是由压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器组成，制冷机的作用是从低温物体中取出热量、并将它传给周围介质。
热力学第二定律指出：“不可能使热量由低温物体传向高温物体而不引起其他的变化”。
本实验用制冷装置，需要消耗机械功。
用工质进行制冷循环，从而获得低温。
蒸汽压缩制冷循环的经济性可用制冷系数ε来评价。
鉴于实际设备存在的各种实际损失，故ε值可分为“理论制冷系数”和“实际制冷系数”。
图6-1 蒸汽压缩制冷循环1. 理论制冷系数图6-1为蒸汽压缩制冷循环的T-S 图。
1-2未压缩过程，2-3-4（2-3）为制冷剂冷凝过程，4-5（3-4）为节流过程，5-1（4-1）为吸热蒸发。
理论制冷系数ε为理论制冷量q 2和理论功w 之比：ε= q 2/w = ( h 1-h 4) / (h 2-h 1) （6-1）2. 实际制冷系数实际制冷系数是指制冷机有效制冷能力Q 0与实际消耗的电功率N 之比：εγ= Q 0/N =εηｉηｍηｄηｍ０(6-2)式中ηｉ为压缩机的指示效率，ηｍ为压缩机的机械效率；ηｄ为传动装置效率；ηｍ０为电机效率。
实际制冷系数约为理论制冷系数的1/2～2/3。
三、试验方法由式 ⑴和式⑵可知为测定理论制冷系数和实际制冷系数，应在试验中进行一下各项的测量。
1. 测定各状态的焓h 1、h 2 和h 4，为此，需测量1,2,4点的压力和温度，然后在工质 的LgP-h 图上查得h 1、h 2 和h 4数值。
压力值用压力表测量，各点温度用水银温度计测量。
2. 制冷机实际消耗的功率用功率表测出电机消耗的电功率N(KW)即可。
3. 有效制冷能力Q 0的测定：本实验用水在蒸发器中交换的热量来确定。
Q0 = mzC (tZ1-tZ2) (6-3)式中：m为流过蒸发器的水流量（㎏/s），Ｃ为水的比热（ＫＪ／㎏℃），t Z1和tZ2为水流进、出口的温度℃。
制冷技术 单级蒸气压缩式制冷循环
理论制冷循环与理想循环(逆卡诺循环）相比有两个特点
1.用膨胀阀(节流机构）代替膨胀机
2.干压缩代替湿压缩 汽液分离 蒸气过热
利：防止液滴进入压缩机气缸，产生液击、冲缸事故，损坏压缩机。 油裂解结碳
弊：造成压缩机排气温度升高，导致 轴承烧坏
1.蒸汽压缩式制冷循环的实现－四大部件的作用
逆卡诺循环实现的困难
1）压缩过程在湿蒸气区中进行的，危害性很大。（ 什么是湿压缩，湿压缩的危害？？）
2）膨胀机等熵膨胀不经济，不现实。因此，在实际 蒸气压缩式制冷循环中采用膨胀阀（也称节流阀 ）代替膨胀机。
3）无温差的传热实际上是不可能的。因为冷凝器和 蒸发器不可能有无限大的传热面积。所以实际循 环只能使蒸发温度低于被冷却物体的温度，冷凝 温度高于冷却剂的温度。
1.85
2)已知R22的压力为0.1MPa，温度为10℃。求该状 态下R22的比焓、比熵和比体积。
2.1单级蒸汽压缩式制冷的理论循环 1.蒸汽压缩式制冷循环的实现－四大部件的作用； 2.压焓（lgp-h)图和温熵(T-S)图； 3.在特性图上表示制冷循环； 4.理论制冷循环计算。
计算题
有一逆卡诺循环，其被冷却物体(冷源）的温度恒 定为5℃，热源温度为40℃,求其制冷系数。
有一理想制冷循环，被冷却物体(冷源）的温度恒 定为5℃，环境介质(热源）的温度为25℃，两个传 热过程的传热温差均为5℃，试问： a) 逆卡诺循环的制冷系数为多少？ b) 当考虑传热温差时，制冷系数又是多少?
计算题
两台制冷机的冷热源温度同为T0=260K，Tk=300K ，其制冷系数为E1=5.0，E2=4.0，试问哪台制冷机 的经济性好？若两台制冷机的冷热源温度不同：分 别为T01=260K，Tk1=300K， T02=240K， Tk2=300K，试问哪台制冷机的经济性好？
第2章- §4 单级蒸气压缩式制冷机的性能及工况
定数值。
F 0 qm q0 hv qvh qzv
qvh F0 ＝常数 hv qzv
a 工况F0a、hva、qzva, b工况F0b、hvb、
qzvb，则：
F 0 a hv a qzva F 0 b hv b qzvb
如果a 工况为已知，则b工况的制冷量：
室外侧 湿球温度 24 19 24 6 1 -8
T1：温带气候，43℃； T2：低温气候，35 ℃； T3：高温气候，52 ℃。
10:15 14
BACK
例： 实际循环的热力计算
Tianjin University of Commerce
某单位欲建一冷库，室内温度要求 ta= -5℃，现利
用已有的一台4AV12.5制冷压缩机进行配套，压缩 机活塞行程100mm, 转速960rpm，冷却水出水温度 为 tw=30℃，冷凝器端部传热温差Dtk=5℃，过冷器 用深井水，过冷度为 Dtg=5℃；蒸发器端部传热温 差Dt0=10℃，管路有害过热 Dtr= 5℃。hv= 0.68， ηi=0.83，ηm=0.90。 试进行该制冷机的热力计算。
（3）理论比功
w0 h2 h1 1710 1451.87 258.13 kJ / kg
（4）理论循环性能系数
q0 COP0 4.25 w0
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Tianjin University of Commerce
（5）冷凝器单位热负荷
qk h2 s h3 1762.84 366.691 1396.149 kJ / kg
o
h
tk tw Dtk 30 5 35 oC t4 tk Dt g 35 5 30 oC t1 t0 Dtr 15 5 10 oC
蒸汽压缩式制冷技术的原理及应用
蒸汽压缩式制冷技术的原理及应用1. 引言蒸汽压缩式制冷技术是一种常见且广泛应用于空调、冷柜和汽车空调等领域的制冷技术。
本文将介绍蒸汽压缩式制冷技术的原理和应用。
2. 蒸汽压缩式制冷技术的原理蒸汽压缩式制冷技术基于蒸发和冷凝过程，利用压缩机将低压低温的蒸汽压缩成高压高温的蒸汽。
具体原理如下：2.1 蒸发过程蒸汽压缩式制冷技术中的蒸发过程是制冷循环的第一步。
在蒸发器中，低压低温的制冷剂吸收外部热量，从而蒸发成为低压蒸汽。
2.2 压缩过程经过蒸发过程产生的低压蒸汽被压缩机吸入，通过压缩机的工作，使蒸汽的压力和温度升高。
这个过程通常伴随着能量的输入。
2.3 冷凝过程高压高温的蒸汽进入冷凝器，通过与外部环境接触，释放热量并冷凝成高压液体制冷剂。
2.4 膨胀过程高压液体制冷剂通过膨胀阀降压，变成低压低温的制冷剂，循环回到蒸发器中进行下一轮制冷循环。
3. 蒸汽压缩式制冷技术的应用3.1 空调蒸汽压缩式制冷技术是家用和商用空调系统中常用的制冷技术。
空调系统通过蒸汽压缩循环来降低室内温度，提供舒适的环境。
3.2 冷藏冷冻蒸汽压缩式制冷技术被广泛应用于冷柜、冷库和冷冻车等冷藏冷冻设备中。
利用蒸汽压缩循环，可控制冷藏环境的温度，确保食品和药品等易腐败物品的质量和安全性。
3.3 汽车空调蒸汽压缩式制冷技术也被广泛应用于汽车空调系统中。
通过使汽车内部空气经过冷却和除湿过程，提供舒适的驾驶环境。
3.4 工业应用蒸汽压缩式制冷技术在许多工业领域也有应用。
例如，电子设备生产中的温度控制、制药行业中的冷凝设备和冷却塔、石化行业的冷却器等。
4. 结论蒸汽压缩式制冷技术通过压缩、蒸发、冷凝和膨胀等过程，实现了制冷循环。
该技术被广泛应用于空调、冷藏冷冻和汽车空调等领域，为我们的生活和工作提供了便利。
在今后的发展中，随着节能减排需求的增加，蒸汽压缩式制冷技术也会进一步优化和改进，以提高能效和节约能源。
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西安交通大学 建筑环境与设备工程系
曹琦 教授 2009-9
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内容
• 1. 蒸汽压缩式制冷机工作原理简述 • 2. 蒸汽压缩式制冷机目前技术状态 • 3. 在系统中制冷机所处的地位和任务 • 4. 空调系统中冷机常用控制方案比较
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1. 蒸汽压缩式制冷机工作原理简述
一种方案，这是BAS集成商应该追求的目标。
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思考题
参考一冷机使用说明书，试论述并设计 在制冷机这个能量传递环节，如何给制冷 机赋予制冷机“灵魂和节能精髓”？如何 赋予制冷机人们期望的运行能效状态监控、 维修指导和故障诊断等等功能 ？
图3 全新LW系列CIAT 制冷机组
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图4 PRSI操作面板
3. 在系统中制冷机所处的地位和任务
图5为常规的 风机盘管加新 风机组空调系 统的冷却塔冷 水机组机房系 统。
冷水机组CH1 是将热量从低 温的蒸发器泵 送到到高温冷 凝器
M
CT1
VFD
T n1×CH1
n3×P2 C E
T
COP=3.8~6.2
QhQc(11/CO c)P
在制热工况 ： QcQh(11/CO h)P
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2. 蒸汽压缩式制冷机目前技术状态
• 信息技术向制造技术的强烈渗透 ，冷水机组系统 便是典型的属于机电一体化的产品，配有专用功 能强大的DDC控制器。
• 运行状态监控； • 起停控制； • 故障诊断； • 设备保护 ； • 跟踪负荷、能量调节 ； • 联网通讯
TF D W
n2×P1
C TW VFD
图5 常规冷却塔冷水机组机房系统
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3. 在系统中制冷机所处的地位和任务
图6表明的是在 制冷模式下3机 头的螺杆式冷水 机组的调节器动 作关系图，它是 以偏差EC的大小 来决定投入机头 个数及其运行状 态。
调节器 动作
3级 卸载
1级 卸载
-0.5 1级 OFF
重物向低处掉这些过程是自发过程，自发 过程用热力学第二定律的术语来讲就是熵 增过程，是系统由较为有序的状态变为较 为无序的状态过程，这个过程要消耗物体 自身的能量；
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1. 蒸汽压缩式制冷机工作原理简述
• 2）.非自发过程 • 热从低温向高温流、水从低处往高处流、
重物向高处飞这些过程是非自发过程，非 自发过程用热力学第二定律的术语来讲就 是熵减过程，是系统由较为无序的状态变 为较为有序的状态过程，非自发过程不能 自发的进行，它需要消耗另外的能量。
1-1 我们日常生活熟悉的现象 • 1). 热不能自发地从低温传向高温 ； • 2). 水不能自发地由低处流向高处； • 3). 重物不能自发地由低处升到高处；
我们生活中太熟悉的这些现象的背后, 蕴藏着一种深奥道理这就是热力学第 二定律。
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1. 蒸汽压缩式制冷机工作原理简述
• 1-2. 热力学第二定律 • 1）.自发过程 • 热从高温向低温流、水从高处往低处流、
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4. 空调系统中冷机常用控制方案比较
n1×
4DI 3DO
M
CT1
n3×
1AO 2DI
1DO
VFD
T n1×CH1
2AI TF D
n3×P2
W
CE
n2×P1
C
T
TW
1AI
n1×
2DI 5DO
VFD 1AI
n3×
1AO 2DI
1DO
图7 机房设备I/O接口图 编辑课件
4. 空调系统中冷机常用控制方案比较
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2. 蒸汽压缩式制冷机目前技术状态
DDC通常设有介面友好人机交互可编程调节 接口PRSI(Programming Regulate Set Interface) 操作面板： 等级权限内的参数编程设定 ； 运行参数查询 ； 历史故障查询 ； 开机停机及设定 等等。
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2. 蒸汽压缩式制冷机目前技术状态
图2为压-焓图上的
制冷循环流程图。 图上的标明数字 状态和图1标注数 字位置工质的状 态。
lgP
5
3
2
4
6
1
H
图2 制冷循环流程图
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1. 蒸汽压缩式制冷机工作原理简述
在制冷循环过程中， 能量满足如下平衡 方程：
为了表达制冷（制热） 循环的效率，通常 用制冷性能系数 COPc或制热性能系 数COPh来表示。
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1. 蒸汽压缩式制冷机工作原理简述
1-3蒸汽压缩式制冷 循环工作原理
Qh To
蒸汽压缩式制冷循 环工作原理如图1 5
C
4
3
2 COM
所示，其由四大 Ev
件构成的有机系
W
E
统整体。其性能
6
1
是四大件联合协 同、协调运行的 结果。
Qc
Ti
图1 制冷原理图
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1. 蒸汽压缩式制冷机工作原理简述
3级
稳定
2级
卸载 2级
3级
稳定 2级 加载
加载
1级 1级 稳定 加载来自EC=to－ tos0 0.5 1.0 1.5 2.0
2级 3级 1级 2级 3级 OFF OFF ON ON ON
图6 制冷模式下的调节器动作
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3. 在系统中制冷机所处的地位和任务
控制过程实际是完成如下的能量调节过 程：
Q cG w•C p•(ti w to)w
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4. 空调系统中冷机常用控制方案比较
根据建筑物使用功能特性，通常，机房内 的冷水机组或热量的台数都在2~5台，那跟踪 大楼负荷的能量调节除了机组内的机头个数、 机头负荷率能量调节外，在BAS控制系统中还 要作冷水机组运行台数的控制。
集成厂商就借用DDC的遥控、故障遥传接 点实现简单的起停、故障报警控制方案，如图 6所示。
网络通信模块联网控制 大宗订单中采用送DDC控制器的驱动
软件，这时BAS系统集成商就方便了。看 BAS采用什么系统，如RS485或MODBUS、 JBUS，选用厂家提供的相应的通讯模块和 驱动软件，就可以通过组态，将冷水机组 融入到BAS中。
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4. 空调系统中冷机常用控制方案比较
冷水机组融入到BAS中可以 提高系统的智商，降低系统造价； 实现花最小的代价，跟踪负荷变化的过程； 机组运行状态监控； 故障预测； 设备维修科学化； 用通讯模块系统集成方法是充分利用资源的
Qh Qc W
COPc
Qc W
COPh
Qh W
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1. 蒸汽压缩式制冷机工作原理简述
COPc或COPh实际上表示的制 冷循环系统的投入产出比， 它是衡量制冷系统整体完善 程度的非常重要的性能指标。
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1. 蒸汽压缩式制冷机工作原理简述 Qc、Qh和COPc、COPh之间个关系：
在制冷工况 ：