未經出版者預先書面許可，不得轉載或用于其他任何以營利為目的的活動建筑冷熱源素材電子版建筑冷熱源素材電子版（以下簡稱電子版）摘錄了教材《建筑冷熱源》（以下簡稱教材）中主要內容的梗概，以方便教師在制作講課的課件時摘取教材中的素材。電子版涵蓋了教材第1章?第13章的主要內容，不包括第14章內容。第14章供學生做課程設計或畢業設計時參考，教師在指導學生設計時可結合設計題擇要講授。為便于查找內容，電子版保留了教材的章、節名稱，但取消了節下小節編排。電子版每節的內容均分若干段，在每段的標題前用“?”標志，標題名稱及分段的方法并不完全與教材的小節一致，但每節內容的次序仍保持與教材一致。電子版中的公式、插圖、表均無編號。教材制作課件時，可根據所選內容及增補內容，重新編章、節、小節的序號和公式、插圖、表的序號。為便于識別圖中各組成部件，電子版中插圖原標注的 1、2、3……均用文字取代，但圖中的英文標注仍保留。圖中的英文字母均為該部件英文名稱的第一個或前兩個字母。例如圖1中C為Condenser的第一個字母；CO為Compressor的前兩個字母。教師在講課時解釋一個即可，學過英語的學生很易記住。因此，電子版中未給予注釋。限于作者的水平，電子版可能存在不盡人意的地方，敬請使用者提出寶貴意見，以便今后進一步完善。未經出版者預先書面許可，不得轉載或用于其他任何以營利為目的的活動陸亞俊

第1章緒論1.1建筑與冷熱源保持建筑室內一定溫、濕度的方法在一定溫濕度條件下維持室內熱量、濕量平衡，即可維持室內一定溫度和濕度。當室內有多余熱量和濕量時，需把它移到室外；當室內有熱量損失時，需補充熱量。建筑物熱量和濕量傳遞過程建筑有多余的熱量和濕量，如何移到室外呢？利用低溫介質通過換熱器對空氣冷卻和去濕，從而通過低溫介質將熱量濕量移到室外。地下水、天然冰一一天然冷源人工制取低溫介質一一人工冷源11熱水制妒建筑物夏季與冬季熱量和濕量傳遞過程建筑有熱量損失，如何向建筑補充熱量呢?

利用溫度較高的介質通過換熱器對室內空氣進行加熱。地熱水——天然熱源高溫介質一人工制取高溫介質一一人工熱源工廠余熱（廢熱）?制冷量、冷量、供熱量、制熱量、熱量的概念熱量是有溫差的兩個物體間傳遞的能量。 工程中根據能量傳遞的方向不同分別用不同的名稱。Ft熱ftckW.Wj(kWnW)?制冷裝置（制冷機）熱泵一套由各種設備組成的，消耗一定量的高位能量將熱量由低位熱源傳遞到高位熱源的裝置稱為制冷裝置或制冷機；若它的目標為供熱用，則稱為熱泵液體相變制冷制冷的物理方法一-氣體絕熱膨脹制冷溫差電制冷?建筑熱源在建筑中的其他用途熱水供應；工藝過程用熱；其他用熱，如游泳池池水加熱、洗衣房用熱。1.2冷源與熱源的種類?人工冷源種類蒸氣壓縮式制冷機（消耗機械功的冷源）一由電動機提供機械功蒸氣壓縮式制冷機（消耗機械功的冷源）一由電動機提供機械功由發動機提供機械功吸收式制冷機（消耗熱能的冷源）一蒸汽型溴化鋰吸收式制冷機熱水型溴化鋰吸收式制冷機直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組煙氣型溴化鋰吸收式冷熱水機組吸收式制冷機（消耗熱能的冷源）一?建筑熱源種類

燃煤型熱源消耗燃料的熱源—燃油型熱源燃煤型熱源消耗燃料的熱源—燃油型熱源燃煤熱風爐生產工藝用熱燃油鍋爐燃油暖風機燃油直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組燃氣鍋爐燃氣型熱源-燃氣暖風機燃氣型熱源-燃氣熱水器燃氣直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組太陽能熱源——利用太陽能生產熱能的熱源電動熱泵熱泵—燃氣熱泵和柴油機熱泵電熱水（蒸汽）鍋爐電能直接轉換為熱能的熱源— -電熱水器電熱風器,電暖氣余熱——煙氣、熱廢氣或排氣、廢熱水、廢蒸汽、熱的固體或液體等。?冷熱源按集中程度分類集中式冷源、熱源——集中制備冷量或熱量，利用冷媒或熱媒提供給用戶應用。分散式冷源、熱源——設備制取的冷量或熱量直接提供給房間應用1.3建筑冷熱源系統基本組成建筑冷熱源系統由制冷機、鍋爐等冷熱源設備與相配套的各子系統組成的綜合系統。?冷源系統電動制冷機冷源系統I a典型制冷機組成的冷源系統蒸汽或熱水型溴化鋰吸收式制冷機冷源系統20典型制冷機組成的冷源系統直燃型溴化鋰吸收式冷熱水機組的冷熱源系統0忙豈則泓化操吸枚允凈熱

武機齟前冷冉諒走堰典型制冷機組成的冷源系統?熱源系統燃煤鍋爐熱源系統嚥氓廉爐熬穩毒氓典型熱源組成的熱源系統電動熱泵熱源系統F1典型熱源組成的熱源系統第2章蒸氣壓縮式制冷與熱泵的熱力學原理2.1蒸氣壓縮式制冷與熱泵的工作原理?蒸氣壓縮式制冷機的工作過程制冷機中充注易揮發的工質，例如四氟乙烷（ CH2FCF3，代號R134a）。制冷機中的工質稱制冷劑。工質在制冷機中4個狀態變化過程：（1） 工質在蒸發器中的等壓汽化過程（蒸發過程）汽化吸熱，產生制冷效應。汽化時的壓力稱蒸發壓力，對應的飽和溫度稱蒸發溫度。（2） 工質在壓縮機中的壓縮過程壓縮過程消耗機械功。壓縮后工質壓力升高。（3）工質在冷凝器中等壓冷卻和凝結過程（冷凝過程）冷凝過程放出熱量，產生制熱效應。冷凝過程中的壓力稱冷凝壓力，對應的飽和溫度稱冷凝溫度。（4）工質經節流閥節流節流后工質壓力降低。工質經歷了蒸發一壓縮一冷凝一節流 4個狀態循環變化過程，實現了熱量從低溫到高溫的轉移。其代價是消耗了功。當制冷機用于供熱（利用轉移到高溫處的熱量）時，稱為熱泵。?制冷量和制熱量Q&表示（Q&表示（e—蒸發器evaporator的第一個字母）。制熱量一一單位時間內熱泵的冷凝器供出的熱量，在制冷機中稱為冷凝熱量，用 &表示（c—冷凝器condenser的第一個字母）。制冷量、制熱量法定單位： W，kW。工程制單位：千卡/小時（kcal/h），英熱單位/小時（Btu/h）。換算關系：1W=0.86kcal/h 1kW=860kcal/h1kcal/h=1.163W 1W=3.412Btu/h制冷量另一單位——冷噸（ TR-TonofRefrigeration）。1RT是指1噸0C的水24h凝固成0C冰所需提出的熱量。英、美國家1噸=2000磅，因此有1USRT=3517W=3024kcal/h=12000Btu/h?壓縮機消耗的功率制冷機或熱泵中壓縮機在單位時間內消耗的功稱為壓縮機消耗的功率，用 V&表示，單位為W,kW。?制冷機或熱泵的性能系數制冷機 cop&W熱泵 COPh車W注意：皿可以指壓縮機理論消耗功率、軸功率、電機輸入功率或制冷機（熱泵）的總輸入功率（含風機、泵的電機功率） 。2.2制冷劑及其熱力性質圖表?鹵代烴鹵代烴是飽和碳氫化合物（CmH2m+2）的氟、氯、溴的衍生物，是建筑中應用的制冷機（熱泵）中常用的一類制冷劑。鹵代烴化學通式 CmHnClpFqBrr鹵代烴的編號 RabcBd其中a=m1,當a=0時，編號中省略d=r，當r=0b=n+1c=q時，編號中Bd均省略編號中氯原子數不表示，可按下式推算:n+p+q+r=2m+2例：R22――CHCIF2（二氯一氟甲烷）CCI2F2——R12

乙烷（C2H6）衍生物有同分異構體CHF2CHF2CHF2CHF2ch2fcf3分子量相同碳原子團不對稱 R134a鹵代烴有以下幾類：氟烴（FC），如CF4（R14）,或寫成FC14氯氟烴（CFC），如CCl2F2（R12），或寫成CFC12氫氯氟烴（HCFC），如CHCIF2（R22）,或寫成HCFC22氫氟烴（HFC），如CH2FCF3（R134a）,或寫成HFC134a氫氯烴（HCC），如CH3CI（R40）,或寫成HCC40全氯代烴，如CCI4符號中第一個C代表氯，第二個C代表碳。?飽和碳氫化合物甲烷（CH4）—R50，乙烷（C2H6）—R170丁烷及以后的烷類按序號 600依次編號?環狀有機化合物分子結構呈環狀的有機化合物，如 C4F8,編號為RC318。?共沸混合制冷劑由兩種或多種制冷劑按一定比例混合在一起的制冷劑， 在一定壓力下平衡的液相和氣相的組分相同，且保持恒定的沸點，這樣的混合物稱為共沸混合制冷劑。例如R125/134a（50/50），編號為R507A500開始。在一定壓力下平衡的液相和氣相，且沸點并不恒定。500開始。在一定壓力下平衡的液相和氣相，且沸點并不恒定。400號開始。由兩種或多種制冷劑按一定比例混合在一起的制冷劑，組分不同（低沸點的組分在氣相中的成分高于液相中的成分）例如R32/125/134a（23/25/52），編號R407C編號法則：已商品化的非共沸制冷劑給予編號，序號從?無機化合物編號法則：700加分子量氨（NH3）R717二氧化碳（CO2）R744水（H2O）R718?制冷劑熱力參數表制冷劑飽和狀態下熱力性質表R134a飽和狀態下熱力性質表溫度絕對壓力比容比焓汽化潛熱比熵t「C)p(kPa)液體uf(L/kg)蒸氣Ug(m3/kg)液體hf(kJ/kg)蒸氣hg(kJ/kg)hfg(kJ/kg)液體Sf(kJ/(kg?K))蒸氣Sg(kJ/(kg?K))—6016.3170.678731.05020127.283360.230232.9480.701391.79427

—5917.3860.679990.98961128.380360.862232.4820.706521.79212—5818.5130.681260.93311129.481361.494232.0130.711651.79002—5719.7000.682530.88038130.586362.127231.5400.716771.78797—5620.9490.683820.83114131.695362.759231.0640.721881.78596制冷劑過熱蒸氣熱力性質表R134a過熱蒸氣熱力性質表溫度t比容u比焓h比熵s溫度t比容u比焓h比熵s「C)(m3/kg)(kJ/kg)(kJ/(kg?K))(C)(m3/kg)(kJ/kg)(kJ/(kg?K))p=292.82kPap=1016.4kPa00.068891397.2161.72200400.019857418.2261.7071350.070716401.8031.73865450.020583424.0771.72567100.072500406.3911.75499500.021272429.8121.74355150.074250410.9831.77107550.021931435.4581.76089200.075969415.5861.78691600.022565441.0361.77776?制冷劑的lgp-h圖和T-s圖lgp-h圖0.W0.W100 150 200 2血MM)350 ?0 5OT55C 60d比盤曲kJIgiR134a的lgp-h圖(簡圖)

T-s圖2.3蒸氣壓縮式制冷(熱泵)理想循環和飽和循環理想循環(逆卡諾循環)2――等熵壓縮過程3――等溫壓縮過程4――等熵膨脹過程1――等溫膨脹過程設M(kg)工質在系統內循環一周，則從低溫熱源處吸取熱量Q2=T2(Sb—Sa)M向高溫熱源排出熱量W=Q2—Q1=(T2—Tl)(Sb—Sa)M循環消耗的凈功COPCQiWTiT2Ti制冷性能系數COPh,cQ2T2WT2 Ti

制熱性能系數QeM&r(hlh4)在濕蒸氣區中的逆卡諾循環實際上這個循環無法實現，其原因是：（1） 無溫差傳熱實際上是行不通的。（2） 壓縮過程在濕蒸氣區進行危害性大。（3） 膨脹機的尺寸很小，制造不易。（4） 狀態點1很難檢測和控制。飽和循環飽和循環是對濕蒸氣區中逆卡諾循環進行如下改造后的可實現的循環:（1） 取消膨脹機，改用節流閥。（2） 狀態點1改為飽和蒸氣狀態。（3） 使T$Ti,Tc>T2。飽和循環在lgp-h圖上的表示

設系統內制冷劑質量流量為 M&r(kg/s),制冷劑在各設備中與外界的熱量、功量交換如下：制冷量qe冷凝熱量或熱泵制熱量壓縮機消耗功率上式各式除以Mr，則有單位質量制冷量qe冷凝熱量或熱泵制熱量壓縮機消耗功率上式各式除以Mr，則有單位質量制冷量qcQM&rh2 h3單位質量冷凝熱量(單位質量制熱量)WM&r(h2hl)單位質量壓縮功慮&W&根據熱力學第一定律qc=qe+w

制冷性能系數COPh制熱性能系數壓縮機吸入口容積流量qv單位容積制冷量Q&e q制冷性能系數COPh制熱性能系數壓縮機吸入口容積流量qv單位容積制冷量Q&e qe hi h4w h> hqcwh2 h3h2 hiCOPh=1+COPhi h4 qeCOPCOPc注意：制冷機的容積流量各處不一定相等。如無特殊說明 、qv均指壓縮機吸汽口處的物理量。?Te和Tc對飽和循環的影響當Tef,則qef,qvf,wj,qcj,COPT,COPhf冷凝溫度變化的影響當TcJ,則qef,qvf,wj,COPT,COPhf,qc與制冷劑性質有關，一般是增加的。2.4飽和循環和理想循環比較?不考慮傳熱溫差兩個循環的比較飽和循環與理想循環的差別有：（〔）米用干壓縮后，壓縮多耗了功 A1（稱過熱損失）；且排汽溫度升高了。（2）用節流閥取代膨脹機，損失了膨脹功 A2和單位制冷量減少了A2（稱節流損失）由于有過熱損失和節流損失,導致性能系數下降。用制冷循環效率來衡量飽和循環接近由于有過熱損失和節流損失,導致性能系數下降。用制冷循環效率來衡量飽和循環接近飽和循環與卡諾循環的比較逆卡諾循環飽和循環差 值單位質量制冷量ce面積6-1-c-a-6面積4-1-c-b-4A2單位冷凝熱量qc5-3-a-c-5面積2-2'-3-a-c-2+A1單位壓縮功W面積1-5-3-6-1面積1-2-2'-3-a-b-4-1A1+A2注：w的面積按w=qcqe確定。逆卡諾循環的程度。qe,cA qe,c 1 (>%/qe,c)R /呢A A2 Wc 1 (A1 A2)/Wc

qehih4hlh44種制冷劑的節流損失、過熱損失(te/tc=O'C/40'C)制冷劑節流損失過熱損失t2(C)COPnR(%)A2(kJ/kg)Aw(%)qe,c(%)A(kJ/kg)△(%)wcR134a4.29220.162.950.1160.55445.48780.4R224.08417.452.560.5762.558.45.54681.2R71713.8038.721.2813.588.5795.75.74584.2R1231.7238.21.200406.23291.34種制冷劑熱泵循環效率制冷劑R134aR22R717R123nh,%82.883.786.292.42.5飽和循環的改進措施?節流前過冷高壓制冷劑液體在節流以前進一步冷卻成過冷液體 ，以減少節流損失。節流前過冷在igp-h圖上的表示qe、qv、COP每過冷1C的增加百分數(te/tc=OC/40C)制冷劑R134aR22R717R123qe、qv、COP增加百分率(%)1.050.840.440.72?回熱循環

回熱循環利用壓縮機吸入前的低溫蒸氣對節流前的液體過冷卻，以獲較大的過冷度。單位質量制冷量qvqe/w（hih4）/w單位容積制冷量wh2h1單位壓縮功qch2h3單位冷凝熱量（單位制熱量）COP=qe/w制冷性能系數COPh=qc/w制熱性能系數qe=hi—h6制冷劑R134aR22R717R123COP增減百分比（％）13.91.144.213.2COPh增減百分比（％）11.80.973.62.8qv增減百分比（％）2.491.034.531.5排汽溫度t2「C）62.877.912059.8①4種制冷劑采用回熱循環后COP、COPh、qv增減百分比及t2①工況為te=oc,tc=40C，吸氣溫度b=20C2.6雙級壓縮制冷（熱泵）循環?壓力比增加對循環的影響

R134a在以下兩種工況循環的比較te,Ctc,CPe,kPaPb,kPaPc/Pe070292.822116.27.23040292.821016.43.47te/tc=0C/70°C工況下兩種制冷劑的比較制冷劑節流損失過熱損失t2(C)COPhnh(%)A2/Wc(%)A〃qec(%)A〃Wc(%)R134a48.712.50.5571.13.7977.3R71716.14.111.5159.13.9380.2?兩級節流完全中間冷卻的雙級制冷（熱泵）循環康址貳刖幗 甜些“側上前兩級節流完全中間冷卻的雙級壓縮制冷（熱泵）循環?兩級節流不完全中間冷卻的雙級制冷（熱泵）循環

?準雙級制冷（熱泵）循環有兩級葉輪的離心式壓縮機可實現此循環。 第一級葉輪相當于低壓級壓縮機， 第二級葉輪相當于高壓級壓縮機。?雙級壓縮制冷（熱泵）循環的熱力計算單位質量制冷量WL=h2—hi低壓級壓縮機單位壓縮功WH=h4—h3高壓級壓縮機單位壓縮功l\&L慮/qeQe/（hih6）低壓級壓縮機質量流量和容積流量VMLvMh佚仇h6）/（hsh5）高壓級壓縮機質量流量和容積流量完全中間冷卻VH M^_V3(h2 h6)/(館Mh Mt(h8h完全中間冷卻VH M^_V3(h2 h6)/(館Mh Mt(h8h6)/(h8h5)不完全中間冷卻VH MtV3(h8h6)/(h3 hs)W& M&l(h2 hi)低壓級壓縮機消耗功率高壓級壓縮機消耗功率冷凝熱量或熱泵制熱量盤管式中間冷卻器負荷WH M&H(h4h3)QM&H(h4hs)Qcc I\&l(hs h6)COPM&l(hh6)/[Mt(h2 hi) MhX h3)]制冷性能系數COP397.216 241.474(417.205 397.216) 1.576(433.302 415.843)3.282.7實際循環與理論循環的差異在lgp-h圖上表示的差異在lgp-h圖上實際循環與理論循環的差異（1） 蒸發器中并非等壓過程。（2） 壓縮機吸汽狀態偏離飽和狀態。（3） 壓縮過程并非可逆的絕熱過程。（4） 冷凝器入口狀態并非壓縮終點狀態。（5） 冷凝器中并非等壓過程。（6） 高壓液體管有阻力和傳熱。（7） 節流閥及低壓液體管中并非絕熱節流?利用吸汽管壓降調節制冷機的制冷量用算例來說明，設飽和循環te=40C,tc=oC；制冷劑為R134a;吸汽管上裝有調節閥,使吸汽壓力節流到相當于一5C的飽和壓力。循環各狀態的熱力參數:h循環各狀態的熱力參數:hi=397.216kJ/kgh2=424.919kJ/kgh2'=428.975kJ/kgvi=0.068891m3/kgvi=0.084367m3/kg吸汽有節流的制冷量Q吸汽有節流的制冷量Qe與無節流的制冷量Qe之比企qeW/w 場 0.068891徳 qe\&/v1 v1 0.084367吸汽有節流的消耗功率W與無節流的消耗功率W之比W仇