未经出版者预先书面许可，不得或用于其他任何以营利为目的的活动
建筑冷热源
素材电子版
前言
建筑冷热源素材电子版（以下简称电子版）摘录了教材《建筑冷热源》（以下简称教材）中主要容的梗概，以方便教师在制作讲课的课件时摘取教材中的素材。电子版涵盖了教材第1章～第13章的主要容，不包括第14章容。第14章供学生做课程设计或毕业设计时参考，教师在指导学生设计时可结合设计题择要讲授。
为便于查找容，电子版保留了教材的章、节名称，但取消了节下小节编排。电子版每节的容均分若干段，在每段的标题前用“·”标志，标题名称及分段的方法并不完全与教材的小节一致，但每节容的次序仍保持与教材一致。电子版中的公式、插图、表均无编号。教材制作课件时，可根据所选容及增补容，重新编章、节、小节的序号和公式、插图、表的序号。
为便于识别图中各组成部件，电子版中插图原标注的1、2、3……均用文字取代，但图中的英文标注仍保留。图中的英文字母均为该部件英文名称的第一个或前两个字母。例如图2-1中C为Condenser的第一个字母；CO为Compressor的前两个字母。教师在讲课时解释一个即可，学过英语的学生很易记住。因此，电子版中未给予注释。
限于作者的水平，电子版可能存在不尽人意的地方，敬请使用者提出宝贵意见，以便今后进一步完善。
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陆亚俊
第1章绪论
1.1 建筑与冷热源
●保持建筑室一定温、湿度的方法
在一定温湿度条件下维持室热量、湿量平衡，即可维持室一定温度和湿度。
当室有多余热量和湿量时，需把它移到室外；当室有热量损失时，需补充热量。
建筑物热量和湿量传递过程
建筑物夏季与冬季热量和湿量传递过程
建筑有多余的热量和湿量，如何移到室外呢？
利用低温介质通过换热器对空气冷却和去湿，从而通过低温介质将热量湿量移到室外。
低温介质—??
?地下水天然冰天然冷源
人工制取低温介质人工冷源
——
——
、
建筑物夏季与冬季热量和湿量传递过程建筑有热量损失，如何向建筑补充热量呢？
利用温度较高的介质通过换热器对室空气进行加热。
高温介质—?
?
?
?
?
地热水天然热源
人工制取高温介质人工热源工厂余热(废热)
●制冷量、冷量、供热量、制热量、热量的概念
热量是有温差的两个物体间传递的能量。
工程中根据能量传递的方向不同分别用不同的名称。
●制冷装置（制冷机）热泵
一套由各种设备组成的，消耗一定量的高位能量将热量由低位热源传递到高位热源的装置称为制冷装置或制冷机；若它的目标为供热用，则称为热泵
制冷的物理方法—?
?
?
??
液体相变制冷
-气体绝热膨胀制冷温差电制冷
——
——
● 建筑热源在建筑中的其他用途
热水供应；工艺过程用热；其他用热，如游泳池池水加热、洗衣房用热。
1.2 冷源与热源的种类
● 人工冷源种类
蒸气压缩式制冷机（消耗机械功的冷源）—???由电动机提供机械功
由发动机提供机械功
吸收式制冷机（消耗热能的冷源）—??
-??-??? 蒸汽型溴化锂吸收式制冷机热水型溴化锂吸收式制冷机
直燃型溴化锂吸收式冷热水机组 烟气型溴化锂吸收式冷热水机组
● 建筑热源种类
消耗燃料的热源—?
?????-?-???
??
??--??
???
?
??
??
??-??
??
????
燃煤锅炉燃煤型热源燃煤热风炉生产工艺用热 燃油锅炉燃油型热源燃油暖风机 燃油直燃型溴化锂吸收式冷热水机组 燃气锅炉-燃气暖风机
燃气型热源-燃气热水器 燃气直燃型溴化锂吸收式冷热水机组
太阳能热源——利用太阳能生产热能的热源
热泵—???电动热泵
燃气热泵和柴油机热泵
电能直接转换为热能的热源—?
?
?
??
电热水(蒸汽)锅炉-电热水器
电热风器,电暖气
余热——烟气、热废气或排气、废热水、废蒸汽、热的固体或液体等。
●冷热源按集中程度分类
集中式冷源、热源——集中制备冷量或热量，利用冷媒或热媒提供给用户应用。
分散式冷源、热源——设备制取的冷量或热量直接提供给房间应用
1.3 建筑冷热源系统基本组成
建筑冷热源系统由制冷机、锅炉等冷热源设备与相配套的各子系统组成的综合系统。
●冷源系统
电动制冷机冷源系统
典型制冷机组成的冷源系统
蒸汽或热水型溴化锂吸收式制冷机冷源系统
典型制冷机组成的冷源系统直燃型溴化锂吸收式冷热水机组的冷热源系统
典型制冷机组成的冷源系统●热源系统
燃煤锅炉热源系统
典型热源组成的热源系统电动热泵热源系统
典型热源组成的热源系统
第2章蒸气压缩式制冷与热泵的热力学原理
2.1 蒸气压缩式制冷与热泵的工作原理
●蒸气压缩式制冷机的工作过程
最简单的蒸气压缩式制冷机原理图
制冷机中充注易挥发的工质，例如四氟乙烷（CH2FCF3，代号R134a）。制冷机中的工质称制冷剂。
工质在制冷机中4个状态变化过程：
（1）工质在蒸发器中的等压汽化过程（蒸发过程）汽化吸热，产生制冷效应。
汽化时的压力称蒸发压力，对应的饱和温度称蒸发温度。
（2）工质在压缩机中的压缩过程
压缩过程消耗机械功。压缩后工质压力升高。
（3）工质在冷凝器中等压冷却和凝结过程（冷凝过程）
冷凝过程放出热量，产生制热效应。
冷凝过程中的压力称冷凝压力，对应的饱和温度称冷凝温度。
（4）工质经节流阀节流
节流后工质压力降低。
工质经历了蒸发—压缩—冷凝—节流4个状态循环变化过程，实现了热量从低温到高温的转移。其代价是消耗了功。
当制冷机用于供热（利用转移到高温处的热量）时，称为热泵。
●制冷量和制热量
制冷量——单位时间蒸发器从被冷却介质中提取的热量。用
Q表示（e—蒸发器
e
evaporator的第一个字母）。
制热量——单位时间热泵的冷凝器供出的热量，在制冷机中称为冷凝热量，用
Q表示
c （c—冷凝器condenser的第一个字母）。
制冷量、制热量法定单位：W，kW。
工程制单位：千卡/小时（kcal/h），英热单位/小时（Btu/h）。
换算关系：1W=0.86kcal/h 1kW=860kcal/h
1kcal/h=1.163W 1W=3.412Btu/h
制冷量另一单位——冷吨（TR-Ton of Refrigeration）。1RT是指1吨0℃的水24h 凝固成0℃冰所需提出的热量。英、美国家1吨=2000磅，因此有
1USRT=3517W=3024kcal/h=12000Btu/h
● 压缩机消耗的功率
制冷机或热泵中压缩机在单位时间消耗的功称为压缩机消耗的功率，用W 表示，单位为W,kW 。
● 制冷机或热泵的性能系数
制冷机 e Q COP W =
热 泵
c h Q COP W
=
注意：W 可以指压缩机理论消耗功率、轴功率、电机输入功率或制冷机（热泵）的总输入功率（含风机、泵的电机功率）。
2.2 制冷剂及其热力性质图表
● 卤代烃
卤代烃是饱和碳氢化合物（C m H 2m+2）的氟、氯、溴的衍生物，是建筑中应用的制冷机（热泵）中常用的一类制冷剂。
卤代烃化学通式 C m H n Cl p F q Br r 卤代烃的编号 RabcBd 其中a =m
1，当a =0时，编号中省略
b =n +1
c =q
d =r ，当r =0时，编号中B d 均省略
编号中氯原子数不表示，可按下式推算：
n +p +q +r =2m +2
例：R22——CHClF 2（二氯一氟甲烷） CCl 2F 2——R12
乙烷（C 2H 6）衍生物有同分异构体
2223CHF CHF R134
CH FCF R134a -????
-??
碳原子团对称分子量相同碳原子团不对称 卤代烃有以下几类：
氟烃（FC ），如CF 4（R14），或写成FC14 氯氟烃（CFC ），如CCl 2F 2(R12)，或写成CFC12 氢氯氟烃（HCFC ），如CHClF 2（R22），或写成HCFC22 氢氟烃（HFC ），如CH 2FCF 3（R134a ），或写成HFC134a 氢氯烃（HCC ），如CH 3Cl （R40），或写成HCC40 全氯代烃，如CCl 4
符号中第一个C 代表氯，第二个C 代表碳。
● 饱和碳氢化合物
甲烷（CH 4）—R50，乙烷（C 2H 6）—R170
丁烷及以后的烷类按序号600依次编号
● 环状有机化合物
分子结构呈环状的有机化合物，如C 4F 8，编号为RC318。
● 共沸混合制冷剂
由两种或多种制冷剂按一定比例混合在一起的制冷剂，在一定压力下平衡的液相和气相的组分相同，且保持恒定的沸点，这样的混合物称为共沸混合制冷剂。
例如R125/134a（50/50），编号为R507A
编号法则：已商品化的共沸混合制冷剂给予编号，序号从500开始。
●非共沸混合制冷剂
由两种或多种制冷剂按一定比例混合在一起的制冷剂，在一定压力下平衡的液相和气相组分不同（低沸点的组分在气相中的成分高于液相中的成分），且沸点并不恒定。
例如R32/125/134a（23/25/52），编号R407C
编号法则：已商品化的非共沸制冷剂给予编号，序号从400号开始。
●无机化合物
编号法则：700加分子量
氨（NH3）R717
二氧化碳（CO2）R744
水（H2O）R718
●制冷剂热力参数表
制冷剂饱和状态下热力性质表
制冷剂过热蒸气热力性质表
●制冷剂的lg p-h图和T-s图
lg p-h图
R134a的lg p-h图（简图）
T-s
图
2.3 蒸气压缩式制冷（热泵）理想循环和饱和循环
●理想循环（逆卡诺循环）
逆卡诺循环在T -s 图上的表示
1-2——等熵压缩过程 2-3——等温压缩过程 3-4——等熵膨胀过程 4-1——等温膨胀过程
设M （kg ）工质在系统循环一周，则 从低温热源处吸取热量
Q 2=T 2（s b －s a ）M
向高温热源排出热量
W =Q 2－Q １＝（T 2－T 1）（s b －s a ）M
循环消耗的净功 11
c 21
Q T COP W T T =
=
-
制冷性能系数
22
h,c 21
Q T COP W T T =
=
- 制热性能系数
e r14
()
Q M h h
=-
●在湿蒸气区中的逆卡诺循环
在湿蒸气区中的逆卡诺循环在T-s图上的表示实际上这个循环无法实现，其原因是：
（1）无温差传热实际上是行不通的。
（2）压缩过程在湿蒸气区进行危害性大。
（3）膨胀机的尺寸很小，制造不易。
（4）状态点1很难检测和控制。
●饱和循环
蒸气压缩式制冷饱和循环在T-s图上的表示饱和循环是对湿蒸气区中逆卡诺循环进行如下改造后的可实现的循环：（1）取消膨胀机，改用节流阀。
（2）状态点1改为饱和蒸气状态。
（3）使T e
饱和循环在lg p-h图上的表示
lg p-h图上的饱和循环
设系统制冷剂质量流量为
r
M（kg/s），制冷剂在各设备中与外界的热量、功量交换如下：
制冷量
e
e14
r
Q
q h h
M
==-
冷凝热量或热泵制热量
c
c23
r
Q
q h h
M
==-
压缩机消耗功率
21
r
W
w h h
M
==-
上式各式除以
r
M，则有
单位质量制冷量
c r 23()Q M h h =-
单位质量冷凝热量（单位质量制热量）
r 21()W M h h =-
单位质量压缩功
c e Q Q W =+
根据热力学第一定律
q c =q e +w
e e 14
21
Q q h h COP W w h h -=
==- 制冷性能系数
c c 23
h 21
Q q h h COP W w h h -=
==- 制热性能系数
COP h =1+COP
r r 1V M v =
压缩机吸入口容积流量
e e
14v r 11
Q q h h q V v v -=
== 单位容积制冷量