【正文】 往復(fù)式制冷機(jī)在占滿負(fù)荷較小的百分比運(yùn)行時(shí)，效率增加。知道制冷機(jī)在部分負(fù)荷下效率是怎樣變化的，這是很重要的。表中所提供的效率是根據(jù) ASHRAE Standard30（ ASHRAE， 1995）在穩(wěn)定狀態(tài)下測 得滿負(fù)荷時(shí)的效率，這些效率中不包括輔助設(shè)備的能耗，比如泵，冷卻塔的風(fēng)機(jī)，而這些設(shè)備可以增加 ～ 制冷機(jī)組在大部分時(shí)候是在部分負(fù)荷下運(yùn)行的。離心式制冷機(jī)的效率最高。 1tons 的制冷量等于 或 1200btu／ h。制冷機(jī)可使用 HCFCs（ R22， R123） 或 HFCs（ R－ 134a）制冷劑。每種制冷機(jī)以所使用的壓縮機(jī)類型來命名 。在小的應(yīng)用場合，若低于 100kw（ 30tons）時(shí)，使用往復(fù)式或旋渦式制冷機(jī)組。對于大的辦公室建筑或制冷機(jī)組需服務(wù)于多個(gè)建筑時(shí)，通常使用離心式壓縮機(jī)。一小部分的離心式制冷機(jī)利用內(nèi)燃機(jī)或蒸汽機(jī)代替電來啟動(dòng)壓縮機(jī)。在美國，出售的大部分制冷機(jī)組是用電的，利用蒸汽壓縮制冷循環(huán)來制得冷凍水。在這種循環(huán)中，冷凝器應(yīng)是制冷劑－空氣熱交換器，空氣吸收來自高壓制冷劑的熱量。冷卻塔將在后一部分講述。水通過每個(gè)機(jī)組的冷凝器循環(huán)，在冷凝器中，水吸收了來自高壓制冷劑的熱量。在這個(gè)過程中，冷水的溫度升高，然后必須回送到蒸發(fā)器中。然后，冷凍水通過各設(shè)備 16 傳送到水－空 氣換熱器。 總的系統(tǒng) 大約 86％的制冷機(jī)和表所示的一樣用在多臺(tái)制冷機(jī)系統(tǒng)中（ Bitondo 和 Tozzi，1999）。它們的不同主要在于使用的壓縮機(jī)種類的不同。在商用建筑中普遍采 用五種型式的制冷機(jī)：往復(fù)式、螺桿式、旋渦式、離心式和吸收式。 冷水機(jī)組 1995 年，在美國，冷水機(jī)組應(yīng)用在至少 4％的商用建筑中。 R290, 丙烷 , 都有接近 R22的工作壓力，并被推薦來替代 R22 (Kramer, 1991)。 天然制冷劑的使用 , 例如二氧化碳 (R744) 和碳化氫在空調(diào)和制冷系統(tǒng)中的使用正在研究之中，二氧化碳能在高于傳統(tǒng)的 HCFCs或 HFCs的壓力下 工作和在超過臨界點(diǎn)的典型的空調(diào)設(shè)備中工作。 R410A系統(tǒng)利用特定的壓縮機(jī)，膨脹閥和熱交換器來利用該制 冷劑 . 氨廣泛地被在工業(yè)的冷卻設(shè)備和氨水吸收式制冷中用，它具有可燃性并且分毒性等級(jí)為 B，因此在商業(yè)建筑物中使用受到限制，除非冷卻設(shè)備的制造工廠獨(dú)立于被冷卻的建筑物之外。在 1998年，第一個(gè)使用 R410A的空調(diào)設(shè)備的住宅在美國出現(xiàn)。 R407C和 R410A是 HFCs的兩種混合物，兩者都是 R22的替代品， |R407C預(yù)期將很快地替換 R22，在空調(diào)設(shè)備中，它的蒸發(fā)和冷凝壓力接近 R22 (表格 )。在 15 2020年， R22不能在新的空調(diào)設(shè)備中被使用。 制冷劑 22 屬于 HCFC，在多數(shù)的相同設(shè)備中被用，也是在多數(shù)往復(fù)和螺旋式冷卻設(shè)備和小型商業(yè)和住宅的集中式設(shè)備中的首選制冷劑，它可以在一個(gè)更高的壓力下運(yùn)行，這一點(diǎn)要優(yōu)于 R11或 R12中的任何一個(gè)。 R123擁有的效率優(yōu)勢在 R134a之上 (表 )。 R11， R12， R123和 R134a是普遍用在離心 式的冷卻設(shè)備的制冷劑，R11，氟氯碳化物 , 和 R123, HCFC, 都有低壓高容積特性，是用在離心式壓縮機(jī)上的理想制冷劑。因?yàn)樗麄兪菬o毒的和不燃燒的 , 所以在 A1組中制冷劑通常作為理想的制冷劑能基本滿足舒適性空調(diào)的需求。 ASHRAE組制冷劑 (表 )根據(jù)它們的毒性和易燃性 (ASHRAE,1994)劃分的。 R410有微小的足夠溫度滑動(dòng) (少于 C,10176。 C的溫度移動(dòng) (12176。C(– 35176。 C(– 47176。 Zeotropes 和 azeotropes 是混合二種或更多不同的制冷劑，一種 zeotropic混合物能改變飽和溫度在它在不變的壓力蒸發(fā) ( 或冷凝 )。 制冷劑的使用和選擇 直到 20世紀(jì) 80年代中葉，制冷劑的選擇在大多數(shù)的建筑 物空調(diào)設(shè)備中不是一個(gè)問題，因?yàn)樵谥评鋭┑氖褂蒙线€沒有統(tǒng)一的的標(biāo)準(zhǔn)，在以前，用于建筑物空調(diào)設(shè)備的大多數(shù)制冷劑是氟氯碳化物和氟氯碳?xì)浠铮掖蠖鄶?shù)的制冷劑是無毒的和不可燃的，然而，最近的美國聯(lián)邦的標(biāo)準(zhǔn) (環(huán)保署 1993a；環(huán)保署 1993b) 和國際的協(xié)議 (UNEP,1987) 已經(jīng)限制了氟氯碳化物和氟氯碳?xì)浠锏闹圃旌褪褂?，現(xiàn)在，氟氯碳化物和氟氯碳?xì)浠镌谝恍﹫龊弦廊槐皇褂茫瑢χ评鋭┑睦斫饽軒椭ㄖ飺碛姓呋蛘吖こ處煾玫牧私?14 關(guān)于為特定的設(shè)備下如何選擇制冷劑，這里將討論不同制冷劑的使用并給出影響它們使用的 建筑空調(diào)設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)。 F)的廢熱可以減少建筑物中采暖的費(fèi)用。 所有在生產(chǎn)中的機(jī)械冷卻產(chǎn)生的熱量必須經(jīng)過冷凝器散發(fā)，在許多例子中，在冷凝器中這個(gè)熱能被直接散發(fā)到環(huán)境的空氣中或間接地散發(fā)到一個(gè)冷卻塔的水中。之后制冷劑經(jīng)過一個(gè)熱交換器叫做蒸發(fā)器，它吸收通過蒸發(fā)器的空氣或水的熱量，如果空氣經(jīng)過蒸發(fā)器在流通 ,該系統(tǒng)叫做一個(gè)直接膨脹式系統(tǒng)，如果水經(jīng)過蒸發(fā)器在流通 ,它叫做冷卻設(shè)備，在任何情況下，在蒸發(fā)器中的制冷劑不直接和空氣或水接觸，在蒸發(fā)器中，制冷劑從一個(gè)低品位的兩相液體轉(zhuǎn)換成在正常的工藝條件下過熱的蒸汽。 液體制冷劑在離開冷凝器之后，在膨脹閥中節(jié)流到一個(gè)更低的壓力。壓縮機(jī)提升制冷劑的蒸汽壓力以便使制冷劑的飽和溫度微高于在冷凝器中冷卻介質(zhì)溫度，使用的壓縮機(jī)類型和系統(tǒng)的設(shè)備有關(guān)，比較大的電冷卻設(shè)備使用一個(gè) 離心式的壓縮機(jī)而小的住宅設(shè)備使用的是一種往復(fù)或漩渦式壓縮機(jī)。對于蒸汽壓縮制冷循環(huán)，有一種叫制冷劑的工作液體，它能在適當(dāng)?shù)墓に囋O(shè)備設(shè)計(jì)壓力下蒸發(fā)和冷凝。 本章節(jié)首先對蒸汽壓縮制冷循環(huán)作一個(gè)概述，接著介紹制冷劑及制冷劑的選擇，最后介紹 冷水機(jī)組 。這些系統(tǒng)的正確設(shè)計(jì)需要一個(gè)有資質(zhì)的工程師才能完成。 建筑物中的空氣調(diào)節(jié)通常是利用機(jī)械設(shè)備或熱交換設(shè)備完成 .在大多數(shù)應(yīng)用中，建筑物中的空調(diào)器為維持舒適要求必須既能制冷又能除濕，空調(diào)系統(tǒng)也用于其他的場所，例如汽車、卡車、飛機(jī)、船和工業(yè)設(shè)備，然而，在本章中，僅說明空調(diào)在商業(yè)和住宅建筑中的應(yīng)用。在 1998年， 83%的新建住宅安裝了中央空調(diào) ( 人口普查局 , 1999)。 whereas, reciprocating chillers have the worst efficiency of the four types. The efficiency numbers provided in the table are the steady state fullload efficiency determined in accordance to ASHRAE Standard 30 (ASHRAE, 1995). These efficiency numbers do not include the auxiliary equipment, such as pumps and cooling tower fans that can add from to kW/ton to the numbers shown Chillers run at part load capacity most of the time. Only during the highest thermal loads in the building will a chiller operate near its rated capacity. As a consequence, it is important to know how the efficiency of the chiller varies with part load capacity. a representative data for the efficiency (in kW/ton) as a function of percentage full load capacity for a reciprocating, screw, and scroll chiller plus a centrifugal chiller with inlet vane control and one with variable frequency drive (VFD) for the pressor. The reciprocating chiller increases in efficiency as it operates at a smaller percentage of full load. In contrast, the efficiency of a centrifugal with inlet vane control is relatively constant until theload falls to about 60% of its rated capacity and its kW/ton increases to almost twice its fully loaded value. In 1998, the Air Conditioning and Refrigeration Institute (ARI) developed a new standard that incorporates into their ratings part load performance of chillers (ARI 1998c). Part load efficiency is expressed by a single number called the integrated part load value (IPLV). The IPLV takes data similar to that in Figure and weights it at the 25%, 50%, 75%, and 100% loads to produce a single integrated efficiency number. The weighting factors at these loads are , , , and , respectively. The equation to determine IPLV is: 8 Most of the IPLV is determined by the efficiency at the 50% and 75% part load values. Manufacturers will provide, on request, IPLVs as well as part load efficiencies. The four pressors used in vapor pression chillers are each briefly described below. While centrifugal and screw pressors are primarily used in chiller applications, reciprocating and scroll pressors are also used in smaller unitary packaged air conditioners and heat pumps. Reciprocating Compressors The reciprocating pressor is a positive displacement pressor. On the intake stroke of the piston, a fixed amount of gas is pulled into the cylinder. On the pression stroke, the gas is pressed until the discharge valve opens. The quantity of gas pressed on each stroke is equal to the displacement of the cylinder. Compressors used in chillers have multiple cylinders, depending on the capacity of the pressor. Reciprocating pressors use refrigerants with low specific volumes and relatively high pressures. Most reciprocating chillers used in building applications currently employ R22. Modern highspeed reciprocating pressors are generally limited to a pressure ratio of approximately nine. The reciprocating pressor is basically a constantvolume variablehead machine. It handles various discharge pressures with relatively small changes in inletvolume flow rate as shown by the heavy line (labeled 16 cylinders).Condenser opera