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中央空调系统主要由制冷压缩机系统、冷媒循环水系统、冷却循环水系统、盘管风机系统、冷却塔风机系统等组成。
制冷压缩机组通过压缩机将制冷剂蒸汽（如R134a、R22等）压缩、冷凝成液态后送到蒸发器中，冷媒循环水系统通过冷媒水泵将常温的冷媒水泵入蒸发器盘管中与制冷剂进行间接热交换，这样原来的常温冷媒水就变成了低温冷媒水，冷媒水被送到各风机风口的冷却盘管中吸收盘管周围的空气热量，产生的低温空气由盘管风机吹送到各个房间，从而达到降温的目的。
制冷剂在蒸发器中充分吸收热量过程完成后，再被压缩机将制冷剂蒸汽压缩送到冷凝器中去冷却到常压状态，并在冷凝器中释放热量，其释放的热量通过循环冷却水系统的冷却水带走。冷却循环水系统将常温水通过冷却水泵泵入冷凝器热交换盘管后，再将这已变热的冷却水送到冷却塔上，由冷却塔对其进行自然冷却或通过冷却塔风机对其进行喷淋式强迫风冷，与空气之间进行充分热交换，使冷却水变回常温，以便再循环使用。
在冬季需要制热时，中央空调系统仅需要通过冷热水泵（在夏季称为冷媒循环水泵）将常温水泵入蒸汽热交换器的盘管，通过与蒸汽的充分热交换后再将热水送到各楼层的风机盘管中，即可实现向用户提供供暖热风。
中央空调系统主要由以下几个部分组成：
冷水机组是中央空调的“制冷源”、“心脏”，通往各个房间的循环水由冷水机组进行“内部交换”后，降温为“冷媒水”。
冷却水塔用于为冷水机组提供冷却水。
由冷媒水泵及冷媒水管道组成。从冷水机组流出的冷媒水由冷媒泵加压送入冷媒水管道，在整个房间的风机盘管内与热空气进行热交换，带走房间内热量，使房间内的温度下降。
由冷却水泵、冷却水管道及冷却塔组成。冷水机组进行热交换的同时，必将释放大量的热量。该热量被冷却水吸收，使冷却水温度升高。冷却水泵将升温的冷却水送入冷却塔，使之在冷却塔中与空气进行热交换，降低冷却水的温度，再送回到冷水机组。如此不断循环，带走了冷水机组释放的热量。
安装于所需要降温的房间内，用于将由冷媒水冷却了的空气吹入房间，加速房间内的热交换。
用于降低送到冷却塔的水温，加速将“冷却水”带回的热量散发到空气中去。
中央空调工作系统构成图如图2-1所示；中央空调工作系统构成实物演示图如图2-2所示。
图2-1 中央空调工作系统构成图
图2-2 中央空调工作系统构成实物演示图
空气处理机是用于调节室内空气温度、湿度和洁净度的设备。它包括满足热湿处理要求用的空气加热器、空气冷却器、空气加湿器；净化空气用的空气过滤器；调节新风、回风用的混风箱及降低通风机噪声用的消声器。空气处理机组均设有通风机。根据全年空气调节的要求，机组可配置与冷热源相连接的自动调节系统。
空气处理机是系列的定型产品，组成各种容量和功能的处理段，由专业人员选配，并在现场进行装配。一般容量较大（风量大于5000m 3 /h），故不带独立的冷热源。
新风机组主要针对室外新风的状态点进行处理，而空气处理机组主要针对室内循环风的状态进行处理。
与风机盘管加新风系统及单元式空调器相比，空气处理系统具有处理风量大、空气品质高、节能等优点，尤其适用于商场、展览馆、机场等人流量大的空间。
空气处理系统工作原理图如图2-3所示。通风机通过送回风管对整个空调区的空气进行循环处理，污染的空气通过通风机吸入中央处理室进行处理，依次为：可清洗防尘网、初效过滤器、高压静电场。同时室外新风经过全热交换器进入中央空气处理室，室内部分污染的空气经过全热交换器排出到室外。
风机盘管是中央空调理想的末端产品，风机盘管广泛应用于宾馆、办公楼、医院、科研机构等。风机将室内空气或室外混合空气通过表冷器（盘管）进行冷却或加热后送入室内，使室内气温降低或升高，以满足人们的舒适性要求。
图2-3 空气处理系统工作原理图
风机盘管的工作原理图如图2-4所示。风机盘管是空调系统的末端装置，其工作原理是风机不断地循环所在房间的空气，使空气通过冷水（热水）盘管后被冷却（加热），以保持房间温度的恒定。
通常，新风是通过新风机组处理后送入室内的，以满足空调房间新风量的需要。
图2-4 风机盘管的工作原理图
风机盘管机体结构紧凑，坚固耐用，通常采用优质镀锌板机壳，冷凝水盘采用模压工艺一体成型，无焊缝、焊点，符合防火规范的保温材料整体连接于水盘。风机盘管能耗低，风机与换热器合理匹配，三挡可调风量使风机耗能最经济。
由于这种采暖方式只基于对流换热，而致使室内达不到最佳的舒适水平，故只适用于人们停留时间较短的场所，如办公室及宾馆，而不适用于普通住宅。由于增加了风机，提高了造价和运行费用，设备的维护和管理也较为复杂。
风机盘管控制多采用就地控制方式，分简单控制和温度控制两种。
使用三速开关直接手动控制风机的三速转换与启停。
温控器根据设定温度与实际检测温度的比较、运算，自动控制电动两/三通阀的开闭来控制风机的三速转换，从而通过控制冷媒水系统水的流量或风机的风量达到恒温的目的。
空调系统的压差旁通阀，是用在冷水机组冷媒水系统的集水器与分水器之间主管道上的。如图2-5所示为冷水机组冷媒水系统的压差旁通阀安装位置示意图，其原理是通过压差控制器感测集水器与分水器两端水的压力，然后根据测试到的压力计算出差值，再由压差控制器，根据计算出的差值与预先设定值进行比较决定输出方式，以控制阀门开度，从而来调节冷媒水的水量，以达到平衡冷水机组冷媒水系统的水压力的目的。
图2-5 冷水机组冷媒水系统的压差旁通阀安装位置示意图
冷媒水系统压差旁通控制原理图如图2-6所示。在冷媒水系统处于设计工况下，当所有设备都满负荷运行时，压差旁通阀开度为零（无旁通水流量），这时压差控制器两端接口处的压力差P 0 即是控制器的设定压差值。当末端负荷变小后，末端的两通阀开度减小，供回水压差P 0 将会提高而超过设定值，在压差控制器的作用下，旁通阀将自动打开，由于旁通阀与用户侧水系统并联，它的开度加大将使供回水压差减小直至达到P 0 时才停止，部分水从旁通阀流过而直接进入回水管，与用户侧回水混合后进入水泵和冷水机组，这样通过冷水机组的水量是不变化的，避免了因冷冻水流量减小导致的危险。
一般情况下，为了能使冷媒水循环水泵在一个稳定的状态运行，这就要求使用旁通阀，使其负荷在发生变化时，冷媒水循环水泵都能在稳定的流量下运行，而不会导致电动机的工作电流不断变化，防止电动机的使用寿命缩短或烧毁。
图2-6 冷媒水系统压差旁通控制原理图
从事室内工作的人待在室内的时间为全天的80%，在办公室里，每个人都有工作的小环境，而能否保证舒适、健康的小环境对工作人员来说是非常重要的。由于建筑物的使用目的、办公室布置的改动、热负荷以及个人特征（着衣状况、作业性质、年龄、性别）和舒适性要求的不同，使传统的集中空调方式很难满足每个人的要求。另外，提高能源的有效利用越来越受人们的关注，这也符合可持续发展的要求。因此满足良好的室内环境的同时，节约利用能源是设计人员努力的方向。办公人员呼吸到的大部分空气来自于呼吸区域（呼吸区域一般指的是距地面1.0～1.8m之间的区域），呼吸区域的空气品质的好坏直接影响到办公人员的身心健康，而其他区域的空气品质对办公人员的影响则相对较小。这样能在保证良好的呼吸区域内的空气品质的前提下，达到节约能源的目的。
在这样的背景下出现了工位空调概念，以工作台为单位形成个人的工作区域，把空调系统细分到每个工作台上，控制工作区域内温度、湿度和产生的污染源，在保证工作区的小环境的同时有效利用能源的空调系统称为工位空调，如图2-7所示为工位空调示意图。它有良好的气流组织，避免各区域空气的彼此流动，保证呼吸区域内的空气品质。例如办公室中安装在每个工作台上的风机盘管系统或隔板系统。
以下将日本对工位空调系统的研究与应用情况进行简单的介绍，以便读者了解空调系统的发展前沿。
从送风方式来分，有地板工位送风系统、工作台或隔板工位送风系统和顶部工位送风系统。从热源来分，有集中式热源系统和分散式热源系统。集中式热源系统又根据介质的不同，分为全空气系统和冷热水系统。
图2-7 工位空调示意图
如图2-8所示，地板工位送风系统与传统的地板送风系统的区别在于地板送风系统的送风口是从整体考虑均匀分布于房间里，而地板工位送风系统的送风口安装位置在每个人的附近，承担小环境的负荷，个人可调节送风量和送风方向。没有工作区和背景区之分。
图2-8 地板送风单元的连接方式
工作台或隔板送风系统形成工作区小环境，只设置工位空调来解决房间热负荷时，每单元所需容量过大，有时会出现房间中空调运行状况不均的情况，很难创造舒适的环境，工位空调和背景空调的组合系统较为理想，它能较好地解决背景区和工作区的气流组织和温度分布，减少吹风感的产生。
常见的是在原上部集中送风空调的基础上增设工作台工位空调系统。
送风口位置设在人的头顶附近，从上往下形成工作区环境。可调节送风方向和送风风量。
工作台送风系统可采用全新风系统或回风系统，气流组织一般冷空气从上送风口送出，热空气从下送风口送出。
为更好地形成工作区域，对工作台的形状（隔板的高度、有无侧面座、送风风量、送风风速等）进行实验。得出了以下几点结论，然后设计出理想的工作台形状。
（1）供冷实验中，增大送风量，隔板以下区域的温度变化不明显，隔板以上区域当风量从2.5 m 3 /min变化到5.0m 3 /min时温度下降的幅度多少有点增加，合适的送风量为2.5m 3 /min。供热实验中，风量为1.0m 3 /min时有些少，在2.5～5.0m 3 /min之间变化不大。综合考虑，合适的送风量为2.5m 3 /min。
（2）在改变风速的供冷实验中，隔板上下区域，送风风速为1.5m/s和1.3 m/s时，温度下降幅度最大，当风速增大到2.5 m/s和3.1 m/s时，温度下降幅度反而减小。供热实验中，风速最大时可达到2.0 m/s，但温度没有上升，从这一结论来看，送风风速在1.0 ～1.5 m/s时温控效果最佳。
（3）改变侧面座的供冷实验中，侧面座的高度越高则越容易形成工作区，但在供热实验中，有无侧面座的差别很大，但有侧面座时与侧面座的高度没有太大关系。从供冷角度来看，侧面座高度应与正面座高度相等。
（4）冷风从上部送出，冷送风口应设在上部；热风从下部送出，所以热送风口设在下部。而排风口位置的设置应从房间整体来考虑，无须设在桌面上。
（5）设置人体模型的供冷实验中，有人体模型时温度下降幅度不大，从而可以认为以上做的实验即使有人体模型，也会得出相同的结论。
工作台或隔板工位送风系统如图2-9所示。隔板送风方式中，隔板上的送风口直接把新风送到呼吸区域，进行实验模拟，主要从空气年龄和通风塔送风量以及考虑工作台吸烟情况时的污染物浓度方面进行研究。空气年龄用SVE 3 值表示。得出了以下几点结论：
①新风直接送入呼吸区时，呼吸位置的SVE 3 值约为新风混合空调机方式的60%。
②通风塔送出的新风量从30m 3 /h⋅人减少到20m 3 /h⋅人时，呼吸位置、人体周围以及室内空间的SVE 3 值差别不大。
③新风直接送入呼吸区时，呼吸位置的污染物约为新风混入空调机方式的70%。
④从SVE 3 和污染物浓度分布的比较来看，隔板上的送风口直接把新风输送到呼吸区，从呼吸区的空气品质和节约能源角度来看是可行的。
图2-9 工作台或隔板工位送风系统
日本1990年5月建成的神户大厦的第七层客户服务中心，引入了工作台送风和地板送风的工位空调系统。系统参数参见表2-1。
地板送风空调系统使工作区温度分布均匀，工作区以上温度分布呈阶梯上升。这比房间温度分布均匀顶部送风系统节约能源。送风通道采用地板架空的方式，架空的高度为150mm。双重地板间作为冷热风通道，这样办公室布置变化和空调系统的改动十分方便。
表2-1 系统参数
工作台隔板上设计上送风口和可自由调节的格栅百叶口。当开百叶口时，横向送出的冷风降低人体周围温度；当关闭百叶口时，冷风从上送风口送出，不直接吹到人体身上，工作区温度提高。自由地调节风量、风向的百叶送风口实现了工位化。另外，为了提高隔板的辐射效果，隔板用钢板材料制成。隔板座的冷却效果明显，它能直接阻挡设备对人体的热辐射，可适当提高工作台的送风温度，降低送风温差，减少吹风感的产生。
该工位空调系统的特点如下：
（1）辐射效果：工作台隔板进行辐射换热，形成了高效的辐射空调。
（2）工位化：调节工作台上的百叶可实现工位化空调。
（3）节约能源：工作区上部温度呈阶梯分布。
（4）灵活性：不需要管道配管，工位空调的位置改动比较容易。
为实现均匀送风，架空地板的高度经过模拟试验确定为150mm。从现场实测的结果来看，没有出现风量不平衡的情况，因此不需要提高架空的高度。
工位格栅百叶开度的不同引起的温度分布变化，以及地板送风方式引起的阶梯型温度分布，这两个因素共同影响了室内垂直温度分布。
用光散乱式粒子计数器来测量空气中的粉尘个数，房间粉尘数（26700个，禁烟，0.5μm以上的平均值）是一般空调房间（146800个，可吸烟，0.5μm以上的平均值）的20%以下。地板送风方式也不会大量增加粉尘个数。
对办公室里的人员进行了热感觉和热舒适性的问卷调查。热感觉的调查结果集中在“稍凉”到“稍暖”的区间内，热舒适性的调查结果集中在“舒适”和“中性”两项里，人们对室内环境比较满意。对局部冷热感的调查中并没有发现因使用工位隔板直接送风引起人体下部过冷而感到不舒适的情况。用格栅百叶来调节工作区送风量，热感觉值在1～2等级内变化。
目前地板工位送风系统应用比较多，而工作台送风和顶部工位空调系统还在研究当中，如何组织好工作台气流，在不影响工作的前提下创造良好的小环境。送风温度、送风量以及连接方式等很多问题尚未明确。目前工位送风系统的初投资比集中空调系统大。国内认为地板送风方式会增加房间的粉尘量，但能否采取适当措施，利用地板送风方式需要进一步研究。