建筑设备第9章(空气调节)

1第9章空气调节9.1概述9.1.1空气调节的任务和作用2空气调节：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。基本控制“四度”：温度、湿度、速度及洁净度。更高一级的控制：空气的压力、成分、气味及噪声等。9.1.1空气调节的任务和作用39.1.1空气调节的任务和作用室内参数干扰的来源：（1）室外气温变化、太阳辐射及外部空气中的有害物的干扰；（2）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。空调目的：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。49.1.1空气调节的任务和作用工艺性空调舒适性空调空调精度应用（农业、工业、军事）59.1.2湿空气的基本概念湿空气：空调工程中所处理的空气和特定空间内部的空气，该空气是由干空气和一定量水蒸气混合组成的混合物。干空气：主要成分是氮、氧、氩、二氧化碳及其它微量气体。多数成分比较稳定，少数随季节变化有所波动，但是这种改变对于干空气的热工特性的影响很小，因此总体上可以将干空气作为一个稳定的混合物来看待。69.1.2湿空气的基本概念在湿空气中水蒸气的含量比较少，但其变化却对空气环境的干燥和潮湿程度产生重要影响，而且水蒸气含量的变化也对一些工业生产的产品质量产生影响。因此研究湿空气中水蒸气含量的调节在空气调节中占有重要地位。79.1.2湿空气的基本概念焓湿图，五个基本参数P、t、d、φ、i89.1.2湿空气的基本概念1.压力1)大气压力B地球表面单位面积上所受到的大气的压力称为大气压力。大气压力不是一个定值，随着海拔高度、季节和气候条件而变化。通常把0℃下、北纬45°处海平面上作用的大气压作为一个标准大气压(atm)，其值为:1atm=101325Pa=1.01325bar99.1.2湿空气的基本概念2)水蒸汽分压力Pq湿空气中水蒸气单独占有湿空气的容积，并具有与湿空气相同温度时所产生的压力称为湿空气中水蒸气的分压力。水蒸气分压力的大小反应空气中水蒸气含量的多少。空气中水蒸气含量越多，水蒸气分压力就越大。3)饱和水蒸气分压力Pq.b在一定温度下，湿空气中水蒸气含量达到最大限度时称湿空气处于饱和状态，此时相应的水蒸气分压力称为饱和水蒸气分压力。109.1.2湿空气的基本概念2.温度温度是反映空气冷热程度的状态参数。温度值的高低用温标表示。常用的温标有绝对温标(T)和摄氏温标(t)，二者之间的关系为：t=T－273℃119.1.2湿空气的基本概念3.含湿量d含湿量(d)的定义为对应于一公斤干空气中所含有的水蒸气量。它的单位用g/kg干表示。（教材上要作修改）含湿量的大小随空气中水蒸气含量的多少而改变，它可以确切的反映空气中水蒸气含量的多少。129.1.2湿空气的基本概念4.相对湿度相对湿度(φ)：为湿空气的水蒸气分压力与同温度下饱和湿空气的水蒸气分压力之比。相对湿度反映了湿空气中水蒸气接近饱和含量的程度，反映了空气的潮湿程度。当相对湿度φ=0时，是干空气；当相对湿度φ=100%时，为饱和湿空气。我国夏季40%～65%，冬季30%～60%。139.1.2湿空气的基本概念5.焓i（能量单位）每公斤干空气的焓加上与其同时存在的d公斤水蒸气的焓的总和，称为(1+d)公斤湿空气的焓，其单位用kJ/kg干表示。在空气调节中，空气的压力变化一般很小，可近似定压过程，因此湿空气变化时初、终状态的焓差，反映了状态变化过程中热量的变化。149.1.2湿空气的基本概念6.露点温度tl在含湿量d保持不变的条件下，湿空气达到饱和状态时所具有的温度称为该空气的露点温度。当湿空气被冷却时，只有湿空气温度大于或等于其露点温度，就不会出现结露现象，因此湿空气的露点温度是判断是否结露的判据。159.1.2湿空气的基本概念169.1.2湿空气的基本概念7.湿球温度ts在理论上，湿球温度是在定压绝热条件下，空气与水直接接触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度。在现实中，在温度计的感温包上包敷纱布，纱布下端浸在盛有水的容器中，在毛细现象的作用下，纱布处于湿润状态，这支温度计称为湿球温度计，所测量的温度称为空气的湿球温度。179.1.2湿空气的基本概念我们通常所见没有包纱布的温度计称为干球温度计，所测量的温度称为空气的干球温度，也就是空气的实际温度。湿球温度计的读数反映了湿球纱布中水的温度。对于一定状态的空气，干、湿球温度的差值实际上反映了空气相对湿度的大小。差值越大，说明该空气相对湿度越大。相对湿度为100%时，湿球温度=干球温度=露点温度。相对湿度小于100%时，露点温度＜湿球温度＜干球温度189.1.3空调温湿度与空调精度空调基数是指在空调区域内所需保持的空气基准温度与基准相对湿度。空调精度是指根据生产工艺或人体的舒适性要求，在空调区域内空气的温度和相对湿度被容许的波动范围。例如温度tn=20±1℃和相对湿度φn=50±5%,其中20℃和50%是空调基数，±1℃和±5%是空调精度。就温度而言，按允许波动范围的大小，一般分为Δtn≥±1℃、Δtn=±0.5℃和Δtn=±(0.1～0.2)℃三类精度级别。199.1.3空调温湿度与空调精度根据我国的情况，《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)中规定，舒适性空调室内计算参数如下：夏季：温度应采用22～28℃；相对湿度应采用40%～65%；风速不应大于0.3m/s;冬季：温度应采用18～24℃；相对湿度应采用30%～60%；风速不应大于0.2m/s;对于工业建筑中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。209.2空调负荷概算与送风量的确定21229.2.1影响空调负荷的内、外扰因素消除室内负荷而需要提供的冷量来称为冷负荷，依靠提供的热量来消除室内负荷称为热负荷，需要消除的室内产湿量称为湿负荷。影响室内冷热负荷的内、外扰因素包括：(1)通过围护结构的传热量；(2)通过外窗的日射得热量；(3)由外门窗进入的渗透空气带入室内的热量；(4)室内设备、照明等室内热源的散热量；(5)人体散热量。239.2.1影响空调负荷的内、外扰因素影响室内湿负荷的内、外扰因素包括：(1)人体散湿；(2)设备散湿(3)各种潮湿表面、液面散湿；(4)由室外进入的渗透空气带入室内的湿量；在确定空调设备容量时除了要考虑以上各种因素形成的负荷，还需要考虑新风的冷负荷与湿负荷，以及风机与水泵温升造成的附加负荷。249.2.2空调设备容量概算方法9.2.2空调设备容量概算方法空调负荷设计概算指标是根据不同类型和用途的建筑物、不同使用空间，单位建筑面积或单位空调面积负荷量的统计值，在可行性研究或初步设计阶段用来进行设备容量概算的指标数。空调系统冷热源设备容量也可通过类似方法进行概算。259.2.2空调设备容量概算方法269.2.3空调系统风量的确定1.送风量的确定)(LonPttCQ送风量与送风温差的关系见书上p180279.2.3空调系统风量的确定送风量除需满足处理负荷的要求外，还需满足一定的换气次数，即房间通风量与房间体积的比值，单位是次/h.289.2.3空调系统风量的确定2.新风量的确定保证空调房间内有足够的新风量（即新鲜空气量），是保证室内人员身体健康与室内卫生标准的必要措施。299.2.3空调系统风量的确定工艺性厂房应按（1）（2）（3）三项计算结果中的最大值来确定。其中：（1）补偿排风和保持房间正压所需的新风量；（2）保证室内人员每人不小于30m3/h的新风量；（3）不小于总送风量10%的新风量。309.3空调系统的组成与分类319.3.1空调系统的基本组成部分329.3.1空调系统的基本组成部分339.3.2空调系统的分类1.按空气处理设备的位置来分类1)集中式空调系统2)半集中式空调系统3)分散式空调系统(局部空调系统)341)集中式空调系统352)半集中式空调系统362)半集中式空调系统373)分散式空调系统383)分散式空调系统（局部空调系统）393)分散式空调系统403)分散式空调系统419.3.1空调系统的基本组成部分2.按负担室内负荷所用介质来分类1)全空气系统2)全水系统3)空气—水系统4)制冷剂系统429.3.1空调系统的基本组成部分1、全空气系统43449.3.1空调系统的基本组成部分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。由于水的比热比空气大的多，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。459.3.1空调系统的基本组成部分3）空气—水系统是指室内的空调负荷全由空气和水共同来负担的空调系统。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。469.3.1空调系统的基本组成部分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。479.3.3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后，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。489.3.3常用空调系统简介一次回风系统499.3.3常用空调系统简介2)一次回风系统系统的应用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的采用这种系统。509.3.3常用空调系统简介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。51风机盘管加新风空调系统这种空调系统主要有三种新风供给方式：(1)靠渗入室外新鲜空气补给新风，这种方法比较经济，但是室内的卫生条件较差。(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。52风机盘管5354风机盘管加新风系统2)系统的应用风机盘管加新风空调系统具有半集中式空调系统和空气-水系统的特点。目前这种系统已广泛应用于宾馆、办公楼、公寓等商用或民用建筑。559.4空气处理设备及冷源569.4.1基本的空气处理方法在空调系统中，通过使用各种设备及技术手段使空气的温度、湿度等参数发生变化，最终达到要求的状态。对空气的主要处理过程包括热湿处理与净化处理两大类，其中热湿处理是最基本的处理方式。最简单的空气热湿处理过程可分为四种：加热、冷却、加湿、除湿。579.4.2典型的空气处理设备1.表面式换热器5859609.4.2典型的空气处理设备2.喷水室619.4.2