空调系统图

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大型中央空调工作原理及系统结构图

中央空调系统主要由制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统和冷却

塔组成。各部分的作用及工作原理如下：

1、制冷机通过压缩机将制冷剂压缩成液态后送蒸发器中与冷冻水进行热交换，将冷冻水制

冷，冷冻泵将冷冻水送到各风机风口的冷却盘管中，由风机吹送达到降温的目的。经蒸发后

的制冷剂在冷凝器中释放出热量成气态，冷却泵将冷却水送到冷却塔上由水塔风机对其进行

喷淋冷却，与大气之间进行热交换，将热量散发到大气中去。

2、冷冻水循环系统

该部分由冷冻泵、室内风机及冷冻水管道等组成。从主机蒸发器流出的低温冷冻水由冷冻泵

加压送入冷冻水管道（出水），进入室内进行热交换，带走房间内的热量，最后回到主机蒸

发器（回水）。室内风机用于将空气吹过冷冻水管道，降低空气温度，加速室内热交换。

3、冷却水循环部分

该部分由冷却泵、冷却水管道、冷却水塔及冷凝器等组成。冷冻水循环系统进行室内热交换

的同时，必将带走室内大量的热能。该热能通过主机内的冷媒传递给冷却水，使冷却水温度

升高。冷却泵将升温后的冷却水压入冷却水塔（出水），使之与大气进行热交换，降低温度

后再送回主机冷凝器（回水）。

4、主机

主机：由压缩机、蒸发器、冷凝器及冷媒（制冷剂）等组成，其工作循环过程如下。

首先低压气态冷媒被压缩机加压进入冷凝器并渐渐冷凝成高压液体。在冷凝过程中冷媒会释

放出大量热能，这部分热能被冷凝器中的冷却水吸收并送到室外的冷却塔上，最终释放到大

气中去。随后冷凝器中的高压液态冷媒在流经蒸发器前的节流降压装置时，因为压力的突变

而气化，形成所液混合物进入蒸发器。冷媒在蒸发器中不断气化，同时会吸收冷冻水中的热

量使其达到较低温度。最后，蒸发器中气化后的冷媒又变成了低压气体，重新进入了压缩机。

如此循环往复。

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空调制冷系统，主要是由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、和节流膨胀阀四个基本部件组

成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发

生状态变化与外界进行热量交换。

在制冷系统中蒸发器是输送冷量的设备；制冷剂在其中吸收水的热量，使其成为冷冻水，以

实现制冷；压缩机是心脏，起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用；冷凝器是放出热量的

设备，将制冷剂的热量一起传递给冷却水或空气带走；节流阀对制冷剂起节流降压作用、同

时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。

真空锅炉制热

真空热水锅炉早在70年代就已出现，第一台成品机是在日本面世的。国内在80年代后期

就有一些厂家研制真空热水锅炉，但由于技术方面的问题，一直未得到推广。现在这种在日本已

经比较成熟的机型，在中国也有了合资工厂生产，笔者就是选用了该工厂的双回路真空热水锅炉。

真空热水锅炉的结构见图(一)，是由燃烧室(火炉)、水管、负压蒸汽室、热交换器、热媒介

水等组成的。机体内部为真空状态，与外部空气隔绝，形成密闭状态。热媒水覆盖着火炉和水管

并密闭在机体内部，因负压蒸汽室内的压力保持在大气压之下，当密闭在内的热媒水在燃烧加热

后，立即就沸腾起来，产生与热媒水相同温度的蒸汽。机内产生的蒸汽在上升过程中，接触到配

置在负压蒸汽室内的热交换器表面，由于热交换器内的水温低于蒸汽温度，蒸汽会在热交换器表

面上冷凝并放出大量汽化热，加热热交换器中的水，冷凝水在策略作用下重又回到热媒水中。因

此，热媒水不断在封闭的机体内进行着"沸腾=蒸发=冷凝=热媒水"的循环。无须补充冷凝水，

也无空烧的危险。热交换器中的水被加热后输送给用户用于空调和卫生热水。

为确保真空热水锅炉的运行可靠性，制造厂在三个方面要保证：

1．为了保证锅炉内部的真空度，在工厂制作时要经过严密的检查，采用拟气进行洩漏检测，保

证制作过程锅炉罐体的密闭性。为维持真空度，并且为防止万一，工厂装备了作为标准件的抽气

泵。在真空热水锅炉罐体内，热媒水被加热到90℃时，抽气泵根据罐体内的真空度自动作业，

不仅将罐内空气抽出，也将溶存在热媒水中的氧除去，使其保持一定的负压，罐体内产不会腐蚀。

2．热媒水是一种经制造工厂特殊除杂、除氧、软化处理的清水，在制作中一次性灌注的，可以

在运行时循环使用，一般无特殊情况无需加注。笔者在设计调研中走访该厂用户，上海某电机厂，

87年投入运行的一台真空热水锅炉，使用了十年从未加注过热媒水，至今仍能正常工作。

3．锅炉内的热交换器具特殊要求，采用了SUS444不锈钢管，这种管材加工时需要特殊工艺。

该管材不易结水垢，传热效率高，不会生锈，在水质、流速的限制方面更优于普通的换热管。

真空锅炉是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境，在机体内填充热媒水。通过燃

烧或其它方式加热热媒水，再由热媒水蒸发—冷凝至换热器上，再由换热器来加热需要加热

的水。真空锅炉热量转换示意：油、天然气、煤气、电-->燃烧（电转换热）-->热媒水-->

沸腾后的蒸汽冷凝换热-->换热器-->热传导-->水

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真空锅炉的工作原理：利用水在低压情况下沸点低的特性，快速加热封密的炉体内填装的热

媒水，使热媒水沸腾蒸发出高温水蒸汽，水蒸汽凝结在换热管上加热换热管内的冷水，达到

供应热水的目的

真空锅炉主要特点：制作简单，不需要监检，和常压、微压（<0.1MPa）锅炉相同

(1)真空负压运行，真正不会爆炸的锅炉，安全性极佳。

(2)锅炉受力钢板高温区、高压区的成功分离，使锅炉使用寿命延长2-3倍，设计使用寿命

达到30年。

(3)整体设计科学、合理、紧凑，节约占地面积50-70%。

(4)在锅炉本体内进行热交换，整机效率高达91%以上，启动后2-3分钟内可提供70-80℃

热水，大大缩短了预热期和减小能源浪费。

(5)全自动控制，可实行智能化、无人操作或远程网络控制。

(6)内置不锈钢材质换热器，对水质无任何污染。

(7)比照间接式（锅炉+外置换热器+循环水泵+材料+安装费用）供热形式，安装费用节省

30-40%以上。

(8)效率高、供热快、换热好，使燃料费用节约20-30%以上。

真空锅炉主要缺点：出水温度不稳定，需增设储水罐（采暖用时为承压），启停频繁

真空锅炉实际是必将最简单的换热容器，一般锅炉的制造、质量的控制等要求远高于真空锅

炉。

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关于真空锅炉的全面解析

真空网

百家号01-2712:14

“真空锅炉的全称叫做真空相变锅炉，注意两个名词，一个是真空，一个是相变。真空

锅炉是在封闭的炉体内部形成一个负压的真空环境，在机体内填充热媒水。通过燃烧或

其它方式加热热媒水，热媒水被加热产生蒸汽，蒸汽通过冷凝换热加热换热器管子里的

水，实现热水的供应。

真空锅炉热量转换示意：

油、天然气、煤气、电-->燃烧（电转换热）-->热媒水-->沸腾后的蒸汽冷凝换热-->

换热器-->热传导-->水

真空锅炉的工作原理：

利用水在低压情况下沸点低的特性，快速加热封密的炉体内填装的热媒水，使热媒水沸

腾蒸发出高温水蒸汽，水蒸汽凝结在换热管上加热换热管内的冷水，达到供应热水的目

的。

标准海平面大气压：1.013×105Pa=101.3KPa，此时水的沸点为100℃；青藏高原：平

均海拔4000m，大气压为62KPa，此时水的沸点为87℃；珠穆朗玛峰：海拔高达8848m，

大气压33KPa，沸点71℃。

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真空锅炉通过抽真空，形成一个几乎没有空气的低压环境，然后利用水在低压下（低于

大气压）低温沸腾产生蒸汽，通过汽水凝结换热方式将热量输出的原理工作的。

水的沸点与真空度对应表：

真空度(Kpa)

-31

-54

-70

-81

-89

-94

-97

-99

-101

水沸点(℃)

100

90

80

70

60

50

40

30

20

真空锅炉正常工作温度低于90℃，真空度低于-30Kpa。

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真空锅炉内的热媒水是经过脱氧、除垢等特殊处理的高纯水，在出厂前一次充注完成，

使用时在机组内部封闭循环（汽化→凝结→汽化），不增加，不减少，在机组使用寿命

内不需要补充或更换。因此，真空锅炉炉体内部永远不会结垢、腐蚀，正常使用寿命

可达20年以上，远远超出普通热水锅炉10年左右的使用寿命。

结构

真空锅炉真空热水锅炉的下半部结构与普通锅炉一样，由燃烧室与传热管组成；其下半

部装有热媒介，上部为真空室，其中插入了U型热交换器。由于锅炉整体是在负压状态

下，故绝对安全。炉内的热媒介，在锅炉运行的全过程中，不进、不出、不增、不减，

只封闭在锅炉的真空室内，在锅炉的传热管与热交换器之间传递热量。炉内的热媒介是

完全脱氧的纯净水，无腐蚀，无水垢，使锅炉寿命长达20多年。综上所述，具有如此

性能的锅炉，其自然的发展趋势就是替代传统的锅筒式与锅壳式锅炉；在日本的替代率

高达85%以上，韩国也已达43%以上。

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由于真空锅炉具有不需要接受特种设备检验等优势，最近几年发展较快，但是真空锅炉

生产厂家，有意夸大机组的优点，对于其不足之处，没有人仔细分析过。在网上查询，

经过分析对比后，列出主要的优缺点供大家参考。

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真空热水机组和常压热水炉的比较：