建筑设备第2版 傅海军第11章 空气调节

第11章 空气调节, 11.1 概述 11.2 空调系统的组成与分类 11.3 空调负荷与送风量 11.4 空调房间的气流组织 11.5 空气处理设备 11.3 空调水系统 11.3 空调冷源 11.3 空调系统的消声减振,11.1 概述,11.1.1 空气调节的任务和作用 空气调节是采用技术手段把某一特定空间内部的空气环境控制在一定状态下,以满足人体舒适和工艺生产过程的要求,简称空调。所控制的内容包括空气的温度、湿度、空气流动速度及洁净度等。现代技术发展有时还要求对空气的压力、成分、气味及噪声等进行调节与控制。所以,采用技术手段创造并保持满足一定要求的空气环境,乃是空气调节的任务。,11.1 概述,众所周知,对这些参数产生干扰的来源主要有两个:一是室外气温变化、太阳辐射及外部空气中的有害物的干扰;二是内部空间的人员、设备与生产过程所产生的热、湿及其他有害物的干扰。因此需要采用人工的方法消除室内的余热、余湿,或补充不足的热量与湿量,清除室内的有害物,保证室内新鲜空气的含量。 根据空气调节服务对象的不同,把为保证人体舒适的空调称为“舒适性空调”,而把为生产或科学实验过程服务的空调称为“工艺性空调”。工艺性空调往往同时需要满足人员的舒适性要求,因此两者又是相互关联的。,11.1 概述,众所周知,对这些参数产生干扰的来源主要有两个:一是室外气温变化、太阳辐射及外部空气中的有害物的干扰;二是内部空间的人员、设备与生产过程所产生的热、湿及其他有害物的干扰。因此需要采用人工的方法消除室内的余热、余湿,或补充不足的热量与湿量,清除室内的有害物,保证室内新鲜空气的含量。,11.1 概述,根据空气调节服务对象的不同,把为保证人体舒适的空调称为“舒适性空调”,而把为生产或科学实验过程服务的空调称为“工艺性空调”。工艺性空调往往同时需要满足人员的舒适性要求,因此两者又是相互关联的。 舒适性空调的作用是为人们的工作和生活提供一个舒适的环境,目前已普遍应用于公共与民用建筑中,如会议室、图书馆、办公楼、商业中心、酒店和部分民用住宅。此外,舒适性空调也广泛应用于交通工具中,如汽车、火车、飞机、轮船等。,11.1 概述,工艺性空调一般对新鲜空气量没有特殊要求,但对温湿度、洁净度的要求比舒适性空调高。在这些工业生产过程中,为避免元器件由于温度变化产生胀缩及湿度过大引起表面锈蚀,一般严格规定了温湿度的偏差范围,如温度不超过±0.1,湿度不超过±5%。在电子工业中,不仅要保证一定的温湿度,还要保证空气的洁净度。制药行业、食品行业及医院的病房、手术室则不仅要求一定的空气温湿度,还需要控制空气洁净度和含菌数。,11.1 概述,现代农业的发展也与空调密切相关,如大型温室、禽畜养殖、粮食储存等都需要对内部空气环境进行调节。 此外,在宇航、核能、地下设施及军事领域,空气调节也都发挥着重要作用。 因此可以说:现代化发展需要空气调节,空气调节技术的提高与发展则依赖于现代化。空气调节具有广阔的发展前景。,11.1 概述,11.1.2 空调基数和空调精度 不同使用目的的空调系统的空气状态参数控制指标是不同的,一般情况下,主要是控制空气的温度和相对湿度。空调房间室内温度、湿度通常用空调基数和空调精度两组指标来规定。 空调基数是指在空调房间所要求的基准温度与相对湿度。空调精度是指空调房间的有效区域内空气的温度、相对湿度在要求的连续时间内允许的波动幅度。例如温度tn=(20±1)和相对湿度n=50%±5%,其中20和50%是空调基数,±1和±5%是空调精度。就室内温度而言,按允许波动范围的大小,一般分为tn±1、tn=±0.5和tn=±(0.10.2)三类精度级别。,11.1 概述,根据我国的情况,GB 507362012民用建筑供暖通风与空气调节设计规范中规定,舒适性空调室内计算参数如下: 夏季:温度应采用2428;相对湿度应采用40%70%;风速不应大于0.25m/s。 冬季:温度应采用1824;相对湿度应采用30%60%;风速不应大于0.2m/s。 对于工业建筑,室内空气参数是由生产工艺过程的特殊要求决定的,所以,工艺性空调的室内计算参数应根据工艺需要并考虑必要的卫生条件确定。,11.2 空调系统的组成与分类,11.2.1 空调系统的基本组成 如图11-1所示,完整的空调系统通常由以下四个部分组成:,图11-1 空调系统原理图,(1)空调房间 被空调的空间可以是封闭式的,也可以是敞开式的;可以是一个房间或由多个房间组成,也可以是一个房间的一部分。,11.2 空调系统的组成与分类,(2)空气处理设备 空气处理设备是由过滤器、表冷器、空气加热器、空气加湿器等空气热湿处理和净化设备组合在一起的,是空调系统的核心,室内空气与室外新鲜空气被送到这里进行热湿处理与净化,达到要求的温度、湿度等空气状态参数,再被送回室内。 (3)空气输配系统 空气输配系统是由送风机、送风管道、送风口、回风口、回风管道等组成。把经过处理的空气送至空调房间,将室内的空气送至空气处理设备进行处理或排出室外。,11.2 空调系统的组成与分类,(4)冷(热)源 空气处理设备的冷源和热源。夏季降温用冷源一般用制冷机组,在有条件的地方,也可用深井水作为自然冷源。空调加热或冬季加热用热源可以是蒸汽锅炉、热水锅炉、热泵等。,11.2 空调系统的组成与分类,11.2.2 空调系统的分类 空调系统有很多类型,可以采用不同的方法对空调系统进行分类。 1.按空气处理设备的位置来分类 (1)集中式空调系统 是指空气处理设备(加热器、冷却器、过滤器、加湿器等)以及通风机全部集中放置在空调机房内,空气经过处理后,经风道输送和分配到各个空调房间。,11.2 空调系统的组成与分类,集中式空调系统可以严格地控制室内温度和相对湿度;可以进行理想的气流分布;可以对室外空气进行过滤处理,满足室内空气洁净度的不同要求;空调风道系统复杂,布置困难,而且空调各房间被风管连通,当发生火灾时会通过风管迅速蔓延。 集中式空调系统的冷、热源一般也是集中的,集中在冷冻站和锅炉房或热交换站。 对于大空间公共建筑物的空调设计,如商场,可以采用这种空调系统。,11.2 空调系统的组成与分类,(2)半集中式空调系统 是指空调机房集中处理部分或全部风量,然后送往各房间,由分散在各被空调房间内的二次设备(又称末端装置)再进行处理的系统。 半集中式空调系统可根据各空调房间负荷情况自行调节,只需要新风机房,机房面积较小;当末端装置和新风机组联合使用时,新风风量较小,风管较小,利于空间布置;对室内温湿度要求严格时,难以满足;水系统复杂,易漏水。 对于层高较低,又主要由小面积房间构成的建筑物的空调设计,如办公楼、旅馆饭店,可以采用这种空调系统。,11.2 空调系统的组成与分类,(3)分散式空调系统(局部空调系统) 分散式空调系统又称局部空调系统,是指把空气处理所需的冷热源、空气处理设备和风机整体组装起来,直接放置在被空调房间内或被空调房间附近,控制一个或几个房间的空调系统。因此,这种系统不需要空调机房,一般也没有输送空气的风道。 分散式空调系统布置灵活,各空调房间可根据需要起停;各空调房间之间不会相互影响;室内空气品质较差;气流组织困难。,11.2 空调系统的组成与分类,2.按负担室内负荷所用介质来分类 (1)全空气系统 是指室内的空调负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。集中式空调系统就属于全空气系统。 由于空气的比热容较小,需要用较多的空气才能消除室内的余热余湿,因此这种空调系统需要有较大断面的风道,占用建筑空间较多。 (2)全水系统 是指室内的空调负荷全部由经过处理的水来负担的空调系统。,11.2 空调系统的组成与分类,由于水的比热容比空气大得多,因此在相同的空调负荷情况下,所需的水量较小,可以解决全空气系统占用建筑空间较多的问题,但不能解决房间通风换气的问题,因此不单独采用这种系统。 (3)空气水系统 是指室内的空调负荷由空气和水共同负担的空调系统。风机盘管加新风的半集中式空调系统就属于空气水系统。这种系统实际上是前两种空调系统的组合,既可以减少风道占用的建筑空间,又能保证室内的新风换气要求。,11.2 空调系统的组成与分类,(4)制冷剂系统 是指由制冷剂直接作为负担室内空调负荷介质的空调系统。如窗式空调器、分体式空调器、多联机等就属于制冷剂系统。 这种系统是把制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收室内的余热余湿,通常用于分散式安装的局部空调。由于制冷剂不宜长距离输送,因此不宜作为集中式空调系统来使用。,11.2 空调系统的组成与分类,3.按空调系统使用的空气来源分类 (1)直流式系统 这种系统使用的空气全部来自室外,吸收余热、余湿后又全部排掉,因而室内空气得到百分之百的交换。所以,这种系统适用于产生剧毒物质、病菌及散发放射性有害物的空调房间。它是一种耗费能量最多的系统。 (2)封闭式系统 与直流式系统刚好相反,封闭式系统全部使用室内再循环空气。因此,这种系统最节能,但是卫生条件也最差,它只适用于无人操作、只需保持空气温、湿度的场所及很少进人的库房。,11.2 空调系统的组成与分类,(3)回风式系统 该系统使用的空气一部分为室外新风,另一部分为室内回风。所以,它具有既经济又符合卫生要求的特点,使用比较广泛。在工程上根据使用回风次数的多少又分为一次回风系统和二次回风系统。,11.2 空调系统的组成与分类,11.2.3 常用空调系统简介 1.一次回风系统 (1)工作原理 一次回风系统属于典型的集中式空调系统,也属于典型的全空气系统。该系统是由室外新风与室内回风进行混合,混合后的空气经过处理,经风道输送到空调房间。 这种空调系统的空气处理设备集中放置在空调机房内,房间内的空调负荷全部由输送到室内的空气负担。空气处理设备处理的空气一部分来自于室外(这部分空气称为新风),另一部分来自于室内(这部分空气称为回风),所谓一次回风是指回风和新风在空气处理设备中只混合一次。,11.2 空调系统的组成与分类,(2)系统的应用 一次回风系统具有集中式空调系统和全空气系统的特点。从它具体的特点分析,这种空调系统适用于空调面积大,各房间室内空调参数相近,各房间的使用时间也较一致的场合。会馆、影剧院、商场、体育馆,还有旅馆的大堂、餐厅、音乐厅等公共建筑场所都广泛地采用这种系统。,11.2 空调系统的组成与分类,根据空调系统所服务的建筑物情况,有时需要划分成几个系统。建筑物的朝向、层次等位置相近的房间可合并在一个系统,以便于管路的布置、安装和管理;工作班次和运行时间相同的房间可划分成一个系统,以便于运行管理和节能;对于体育馆、纺织车间等空调风量特别大的地方,为了减少和建筑配合的矛盾,可根据具体情况划分成几个系统。 商场的空调经常采用集中式全空气系统,这是商场空调的典型方式。采用这种方式是因为空调处理设备放置在机房内,运转、维修方便;能对空气进行过滤,能减小振动和噪声的传播。但机房占用面积大。,11.2 空调系统的组成与分类,图11-2所示为商场空调最常用的标准空调方式的系统图。,图11-2 商场基本方式空调系统图,11.2 空调系统的组成与分类,2.风机盘管加新风空调系统 (1)工作原理 风机盘管加新风空调系统属于半集中式空调系统,也属于空气水系统。它由风机盘管机组和新风系统两部分组成。风机盘管设置在空调系统内作为系统的末端装置,将流过机组盘管的室内循环空气冷却、加热后送入室内;新风系统是为了保证人体健康的卫生要求,给房间补充一定的新鲜空气。通常室外新风经过处理后,送入空调房间。 这种空调系统主要有三种新风供给方式: 1)靠渗入室内新鲜空气补给新风,这种方法比较经济,但是室内的卫生条件较差。,11.2 空调系统的组成与分类,2)墙洞引入新风直接进入机组,这种做法常用于要求不高或旧建筑中增设空调的场合。 3)独立新风系统,由设置在空调机房的空气处理设备把新风集中处理到一定参数,然后送入室内。新风一般单独接入