建筑设备概论第11章

空气调节第一节概述一．空调的任务与作用㈠定义采用技术手段，把其个特定空间内的空气环境控制在一定状态下，使其满足产品的生产工艺要求、或人们舒适要求。1、控制的参数：温度（t)，湿度(d)，空气流速(v)，空气压力(p)，空气的清洁度，空气的组成成分，噪音。2、上述干扰参数的来源：①．室外气候的变化，如热辐射，风②．室内人员的活动，机械设备的运转㈡作用1、工艺性空调满足生产，实验，电子，医院手术，考古研究（防止氧化的保护气体空调）2、舒适性空调满足人体舒适需求。㈢手段将室外空气送到空气处理设备中进行冷却，加热，除湿，加湿，净化（过滤）后，达到所需参数要求，然后送到室内，以消除室内的余热，余湿，有害物，从而得到新鲜的，所需的空气。冬季，也有通过用超声波加湿器，红外加热器等来改变室内的局部环境的方法。工艺空调，随工艺要求不同而不同。表15-1民用空调例如：对舒适性空调的室内参数总的规定：1．冬季：t=18~22℃，φ=40~60%，υ=0.2m/s2．夏季：t=24~28℃，φ=40~65%，υ=0.3m/s新风量：10~100m3/h·人如办公室50m3/h·人大商场10m3/h·人这是的按其种方式测算出勤率人流量得到的。（人数/h）空调系统的分类与组成一．基本组成部分：冷热源——空气处理设备——输送与输配管道——房间㈠．空调处理㈡．处理设备中还有净化设备（加湿，减湿，除尘，隔噪音），以达到洁净度（要求）㈢．输配包括风道，风机，风阀，风口，未端装置（风机盘管）㈣．热源蒸汽锅炉，热水锅炉，热泵，电热。冷源，制冷机民用建筑空调室内设计参数推荐值二．分类㈠．按形式1．集中式:所有设备设置在空调机房，（全风）2．半集中式：空调机房处理风（空气），然后送到各房间，由分散在各房间的二次设备（如风机盘管）再进行二次处理3．分散式（局部式）：柜机，分体机均为此类。㈡．按介质1．全空气系统：完全由处理过的空气作为承载空调负荷的介质，由于空气的比热c较小，需要用较多的空气才能达到，消除余热、余湿的目的，因此该系统要求风道断面较大，或风速较高，从而占据较多的建筑空间。2．全水系统：完全由处理后的水作介质水的比热c大，因此管道所占空间小，但这种方式只能解决空气的温度（冷热），无法解决换气，故不能（很少）单独使用。3．空气—水系统：处理过后空气、水各担负一部分负荷，如新风+风机盘管系统，用水加热或冷却。特点：风管可大大减小，调节温度也较方便。4．制冷剂系统：（只有分散方式），分体机，窗机。三．集中式空调系统㈠．构成与工作过程1．构成：过滤器，一次加热器，喷水室，二次加热器，送风机，送风管，消声器，回风管，消声器，回风机混合室1．定风量系统：总风量不随室内热、湿负荷的变化而变化，送风量以房间的最大热、湿负荷确定。（浪费能源）2．变风量系统：送风量随室内热、湿负荷的变化而变化，负荷大送风量就大，否则就小。该系统的最大的优点：在非高峰负荷期间节约了再热热量，及节约了风机的（风量）电的消耗。㈡．集中空调，根据风道数又分为：1．单管系统：夏季送冷风，冬季送热风用同一条风管。缺点：各房间负荷变化不一致时，难以进行调节。2．双风道系统：一根热风道，一冷风道，可通过调节二者比例控制各房间的参数，缺点：一次投资大，占用空间多，系统复杂，运行费高。根据新鲜空气分：全新风系统，不使用回风，而将室内空气全部排到室外，但除污染严重的场所，一般不采用。有回风系统，新风+回风。四．半集中式空调系统，风机盘管（fan-coil)+新风机组空调机房处理新风后送入室内，室内空气由风机盘管处理（加热/冷却）两者混合后送入室内。旧房改造，由于无法布置新风管，故通常在墙上开个风口，装上过滤器，以引入新风。Fig15-4。该系统的优点：布置灵活，各房间可独立调节，噪音较小，占建筑空间少，运行经济。缺点：机组分散设置，台数多时，维护工作量大，因有凝水，故需经常清理，以防霉菌产生。五．空调机组：冷却大多风冷，大容量水冷（压缩机，冷凝器，节流阀，蒸发器）冷冻机，空气过滤器，风机，热交换器。有的用电加热和加湿器。建筑布置与热工要求：一．空调房间的建筑布置空调的热负荷，湿负荷与建筑布置及围护结构有很大关系。所以在布置上要：1．远离产生大量污染物及高温高湿房间2．远离噪音源（如水泵房）3．各房间要尽量集中，且同参数要求的房间尽可能相邻或上、下布置4．室内温湿度波动小的房间（如0.5℃)，应尽量在室温波动允许较大的空调房间内。第三节室内气流组织二．围护结构的热工要求㈠．空调房间的外窗面积应尽量减少，并应采取遮阳措施，外窗面积一般不超过房间面积的17%，东、西外窗最好采用外遮阳。内遮阳可采用窗帘或活动百叶窗。㈡．窗缝应有良好的密封，以防室外风渗透㈢．房间外门，门缝应该严密，以防室外风侵入，当门两侧温差≥7℃时，应采用保温门。㈣．围护结构的最大传热系数（与墙厚，材料在关）不宜大于表中数据。围护结构最大传热系数w/m2·℃围护结构名称工艺性空调合适性空调室温允许波动范围（℃）0.1~0.20.5≥1.0屋盖__0.81.0顶棚0.50.80.91.2外墙_0.81.01.5内墙与楼板0.70.91.22.0㈤．对房间波幅有要求的房间，在开窗上，楼层上有无外墙等方面。16-1——16-3均有要求。空调负荷的影响因素及气流分布：一．影响空调负荷的内、外扰因素1．冷负荷，需用供冷来消除的室内负荷称为——热负荷，需用供热的室内的室内负荷称为——湿负荷，需要消除的室内产湿量称为——2．影响室内冷、热负荷的内、外扰因素①．通过围护结构（墙，窗，顶，地）的传热量②．透过外窗的日射得热量。（热辐射）③．空气浸透进来时，携带的热量。④．定内设备，照明等向房间的散热量。（内）⑤．人体散热（内）3．湿负荷的内外扰因素①．人体出汗散湿②．设备散湿③．各种湿表面及液面散湿④．浸透空气的携带湿量二．气流分布方式：不同用途的建筑，对气流分布要求不同。①．空间大小②．送风口形式、数量、位置③．送风参数④．风量大小⑤．排风口位置，都会影响气流的分布1．恒温、恒湿，均衡，稳定的温、湿度。2．高洁净，要求工作区洁净，且为正压，（孔板）3．舞台，乒乓球场对气流速度要求严格，（孔板）㈠．侧送风：风口，百叶窗，最常用的气流组织方式，采用贴附射流型式，结构简单，布置方便，节省投资。其中小面积（空间），单侧送风跨度很大，双侧高大厂房，中部㈡．孔板送风将空调送风送入顶棚上的稳压层中，通过孔板均匀送入室内。全面孔板与局部孔板特点：工作区温度与速度分布均匀，区域温差小。㈢．散流器送风（喷头相象）平送，层高较低，室温波动有要求下送，使新风能较好地覆盖整个工作区，风量较大㈣．喷口送风，大礼堂，体育馆（场），高速喷口喷出，在室内空间形成大的回旋气流。㈤．条缝送风，属扁平射流，与喷口型相比，射流短，温差速度衰减快，适用于散热量大，只要求降温的房间或民用建筑的舒适性空调。大多数纺织厂用此方式。㈥．回风口回风口位置对气流的流型与区域温差影响很小，故除高大厂房空间外，一般仅在一侧集中布置，回风口。基本的空气处理手段：首先介绍水蒸气，水相互转换时，能量变换的关系。对空气的处理主要包括：①．热、湿处理（加热，冷却，加湿，除湿）②．净化处理。请同学们谈一下降温的方法一．加热：使空气的温度升高方法有：1．单独升温：①．热交换器（暖气包，板式换热器），②．电加热器，2．加热，加湿：①．喷入50℃—100℃的水蒸气，或喷入高于空气温度的热水。例如：开水房，浴室。第三节空气处理二．冷却㈠．表冷器（表面式空气冷却器）1．单纯降温：t≥t器≥td，2．降温除湿：ttd，（冬季，金属表面温度空气温度）㈡．喷淋水①．t水=td，降温，如夏天给房间洒水②．ttd降温除湿，带走空气中水份，这就是冬季干燥，夏季润湿的原因。（问向空气中喷水，会有什么变化）三．加湿系统单纯：①向空气中加入干蒸汽（100℃水蒸汽）②打循环水，水→汽，空气降温，湿度增加提供焓的概念：流动工质具有的本身的能量。h=u+pv非流动工质具有的本身的能量为内能。h空气=hair+hvap，=1.01t+0.001d(2501+1.85t)故t↓,d↑四．除湿表冷器，喷冷水除湿（属降温除湿）还附以用液体吸湿剂用盐水喷淋空气固体孔隙固体吸附剂如硅胶。吸附时，会放热，故空气温度升高。典型的空气处理设备：一．表面式换热器构造简单，占地少，水质要求不高，（在处理箱中长度0.6m）换热器多用肋片管（也有用光管制造），钢、铜、铝材，管内流介质（冷、热水，蒸汽，制冷剂）管外流空气，中间流过热水，蒸汽，为加热用。冷水，冷剂，为冷却用。冷水也称水冷式冷剂也称直接蒸发式。作用：①．升温，②．纯降温，③．降温、除湿二．喷水室：向渡过的空气直接喷大量的水滴，空气与水滴热湿交换。1．组成：喷嘴（雾状水），管路，前后档水板（减少水损失），水池，壳体2．特点：多种空气处理过程，具有一定的空气净化能力，耗材少，易加工，但占地大，对水质要求高。水系统复杂，还需定期保养。现使用场合：纺织厂，卷烟厂等以调节湿度为主的场合。三．加湿设备㈠．蒸汽加湿—干蒸汽喷管fig17-3蒸汽在管网压力作用下，由供汽管的小孔喷出，（需要由集中热源提供蒸汽）1．特点：节省动力，加湿迅速，稳定，设备简单，运行费用低。2．工作过程：蒸汽由进口1进入外套2内，对喷管内干蒸汽起加热，保温，防止蒸汽凝结的作用。外套与外界有一定的热传递，会使部分蒸汽凝结，则在分离室4中分离为凝水，与蒸汽。蒸汽由调节阀孔减压（汽化）后，再进入干燥室6，（减压，则t↓，而外部t外≥t内)则全部为干燥汽喷入空气。㈡．电加湿器缺点，易结垢1．电热器，由管状电热元件置于水槽中，使水沸腾产生蒸汽，该装置有补水装置，以免断水烧干。2．电极式，由三根不锈钢棒或镀铬棒做为电极插入水中，通电后，电流从水中流过，加热水产生蒸汽。（三相电）请同学们考虑其道理。四．除湿设备㈠．除湿机（制冷系统与送风装置组成）工作原理图工作位置：档案馆，资料室等。压缩机冷凝器蒸发器节流阀换风扇凝水盘气流气流气流㈡．液体除湿系统（常见的现象：白糖化了，盐变软了）结构与喷水室类似，但多了一套液体吸湿剂的再生系统。工作原理：盐水溶液表面的饱和水蒸气分压力低于同温下水表面的饱和水蒸气分压力，因此当空气中水蒸气分压力盐水表面水蒸气分压力时，空气中的水蒸气将会析出被盐水吸收，（液体吸湿剂）。当盐水溶液的浓度下降后，需再生——加热溶液，使一部分水分蒸发，而浓度增加。特点：减湿幅度大，但盐水的腐蚀性大，维护麻烦。㈢．氯化锂转轮除湿机——固体除湿设备(下图)由转轮，传动机构，外壳，风机，再生电加热器组成。原理：利用含有Licl和Mncl2晶体的石棉纸来吸收空气中的水分，吸湿纸做的转轮缓慢转动，其中3/4的截面积的蜂窝状通道用于空气除湿，1/4面积的通道用于干燥。特点：吸湿能力较强，维护简便。五．电加热器通过电阻丝发热来加热空气的设备。特点：加热均匀，热量稳定，易于控制。耗电大。用于精度要求高的空调系统。六．空气净化设备（用于除去灰尘，飞尘）原理：利用纤维对尘粒的惯性碰撞，拦截扩散，静电等作用，使得灰尘附在纤维布上，达到净化空气的目的。使用中的纤维布需定期清洗及更换。根据拦截灰尘颗粒的大小分为：㈠．初效过滤，5m，一般净化要求，或I级处理。或作为中，高效要求的空调系统的前级保护。㈡．中效过滤，适用于中等净化要求的系统，如手术室。㈢．高效过滤，适用于超净空调系统，如实验室，微电子生产车间。组合式空气处理室：组合式空气处理室也称为组合式空调器或空调箱，是集中设置各种空气处理设备的专用小室或箱体。图示为两组空调箱。Fig17-8图示带喷水室的空调箱空调机房：为安装集中式空调系统或半集中式空调系统的空气处理设备及送、回风机的地方。机房在大、中型建筑中的位置十分重要。它既能决定投资的多少，又影响能耗的大小，还可能造成噪音，振动而影响空调房间的正常工作（使用）。一．机房要求：1．尽可能设置在负荷集中的地方，以缩短风管的长度，节省投资，降低能耗，减少风管对空间的占用。