第六讲空全空气系统和空气-水系统

6．第六讲空气调节系统主要内容：系统的分类；送风量确定；新风量确定；空调系统；空气处理设备；运行调节；系统控制与选择。本讲的内容教较多，不是很容易掌握，比较散，应采用一条主线将各节内容循序渐进的连贯起来。这条主线就是怎样使空气调节系统达到最佳要求？怎样来达到？有哪些途径？系统的特点和作用？提出问题：什么是空气调节系统？系统有何种作用？建立空气调节系统的意义和目的？系统的节能？优化运行？在每节中一般都设置思考题，本将最后设置三个专题的论文，学生可以任选自己感兴趣的专题撰写论文。6.1空气调节系统的分类◆空调系统的组成1、进风部分2、过滤部分3、加热和冷却部分4、加湿和减湿部分5、送风部分6、供水部分7、热回收装置8、热源部分9、冷源部分10、控制、调节装置★按送风参数的数量分类：单参数系统→单风道；双参数系统→双风管、多区系统★按送风量是否恒定分类：定风量系统；变风量系统；★按空气处理设备的集中程度分类：集中式；半集中式；分散式；★按负担室内负荷所用的介质种类分类：全空气；全水；空气-水；冷剂；冷剂-空气；★根据空调系统使用的空气来源分类：封闭式；直流式；混合式；★按房间的控制要求分类：全空气空调系统：热风采暖系统：除尘系统：防火排烟思考研究题空调系统是如何分类的？为什么这样分类？各种类型空调系统的特点与区别？如果综合楼安装空调系统，可以采用什么类型的空调系统?6.2全空气系统的送风量确定本节主要讨论：*送入空气的状态及空气量的确定：以计算出的空调冷、热、湿负荷为基础；利用不同的送风和排风状态来消除室内余热余湿；维持空调房间所要求的空气参数。☆夏季送风状态及送风量确定*空调房间送风过程；热量平衡式；湿量平衡式。*《规范》规定的送风温差*空调房间换气次数*风口速度：《规范》6.5.9、6.5.11条连接*送风量必须满足下式：.)4(1000sRwsRcsddMhhQM送入空气状态变化过程分析*由热量平衡时与式(4)关系分析，凡是位于R点以下的该过程线上的诸点直到S点，均可作为送风状态点；S点距R点愈近，送风量愈大，反之亦然；送风量小，空气处理设备与输送风道均可减小；设备小，投资减少，且运行费用相对减少；送风温度过低，送风量过小时，会使人感受到冷气流的作用，影响室内温度和湿度分布的均匀性和稳定性。《规范》第6.5.7条规定的送风温差*空调系统的夏季送风温差,应根据送风口类型、安装高度、气流射程长度以及是否贴附等因素确定.在满足工艺要求的条件下,确定适宜的送风温差。*舒适性空调：*送风高度≤5m时,不宜大于10℃，*送风高度5m时,不宜大于15℃；*工艺性空调：宜按下表采用.《规范》第6.5.8条规定的换气次数：舒适性空调每小时不宜小于5次，高大房间的换气次数应按其冷负荷通过计算确定。*工艺性空调不宜小于表中数值《规范》6.5.9、6.5.11条规定的风口风速：*6.5.9条：*根据送风方式、送风口类型、安装高度、室内允许风速和噪声标准等因素确定；*消声要求较高时,宜采用2～5m/s,喷口送风采用4～10m/s.*6.5.11条：*回风口的吸风速度，宜按下表选用☆冬季送风状态及送风量：*空调房间温差传热的方向由内向外传递；室内热源向室内散热,余热量比夏季少；冬季余湿量与夏季基本相同；冬季房间的热湿比值常小于夏季；空调送风温度t’s接近或高于室温；冬季在满足最少换气次数的要求情况下,适当提高送风温度t’s,可节约电能不宜过高,t’s≤45℃。作业*送风温差多大比较理想？*已知Q＝41800kJ/h,W＝4kg/h,室内状态要求t＝22℃,φ＝55％,夏季允许送风温差Δt＝8℃，求送风状态及送风量。6.3空调系统的新风量确定新风量依据的因素:◆卫生条件：□《采暖通风与空气调节设计规范》第3.1.9条link◆补充局部排风量或燃烧需要的空气量P113□空调房间有排风装置时，避免产生负压，必须有相应的新风量来补充排风量;室温允许波动范围℃送风温差℃±1.0≤15±1.06～9±0.53～6±0.1～0.22～3□空调房间内设备燃烧时要消耗空气中的氧气，需要补充新风.◆保持空调房间的正压的要求P113□防止外界环境空气渗入空调房间，干扰空调房间内温度或破坏室内洁净度，需要一定数量的新风量。《采暖通风与空气调节设计规范》第3.1.9条：◆民用建筑人员所需最小新风量按国家现行有关卫生标准确定，见条例说明表3.1.9；◆工业建筑应保证每人不小于30m3/h的新风量《采暖通风与空气调节设计规范》第3.1.9条《采暖通风与空气调节设计规范》原规范5.3.8条6.4定风量空调系统◆定风量单风道空调系统——普通集中式空调系统◇低速、单风道集中式空调系统◇全年送风量不变的全空气系统◇送风量按房间最大热湿负荷确定◆分类◇直流式系统→全新风系统link◇封闭式系统→再循环系统link◇混风式系统：一次回风式空调系统；新风量与空气平衡；再热式空调系统；二次回风式空调系统◆定风量双风道空调系统◆集中空调的系统划分和系统的分区处理◇直流式空调系统参考书：空气调节薛殿华主编什么是直流式空调系统？：全部使用新风（100％）的空调系统；◇夏季运行工况分析：夏季需要的冷量；夏季需要的再热量；焓湿图简介1）直流式夏季运行工况分析：确定送风状态点；确定机器露点温度；室外空气状态点到送风状态点的处理过程。直流式冬季运行工况分析：（恒温恒湿）冬季室内设计状态点仍为N；余湿量W与夏季相同，即：余热量为Q；室内热湿比ε因房间耗热量的增加而变小；工程上冬季经常采用与夏季相等的送风量。计算：举例讲解2）封闭(循环)式空调系统◇夏季运行工况分析：送入房间的空气全部通过回风管道进行再循环；没有新风引入，系统的耗冷量是最小的，系统冷量等于房间冷负荷：◇冬季运行工况分析：直接把空气从N点加热至送风状态O1点，则房间的实际状态点会偏移到N1点，应采取除湿措施；当室内余湿量较小且湿度的控制精度较低时可以采用循环式系统夏季、冬季运行工况。3）混合式空调系统混合式空调系统型式；新风量与空气平衡；新风量M0与回风量Mr的关系：M0↓、Mr↑则比较经济，但卫生条件↓。□确定新风量依据的因素：卫生条件：Gw2；补充局部排风量或燃烧需要的空气量：Gp1；保持室内正压：Gs1。◇新风量的确定取Gw＝Max{(Gw1＝Gp1＋Gs1)；Gw2；(Gw3＝0.1G)}◇空调系统中的空气平衡在h－d图上夏季过程的确定；通过热平衡关系分析冷量风量由参数O沿ε线变为参数N，这部分热量为“室内冷负荷”：新风量M0，进入系统初焓hw，排出焓hN，这部分冷量为“新风冷负荷”：满足“送风温差”要求，对已处理的空气再一次加热，这部分热量为“再热量”：系统所需冷量：一次回风式空调系统冬季处理过程：□在h－d图上冬季过程的确定◇设冬季室内状态点与夏季相同（恒温恒湿系统）◇冬季与夏季采用相等送风量◇送风状态点含湿量d0：◇处理过程的流程：一次回风式系统：冬、夏季室内参数不同的一次回风式系统；夏季、冬季采用各自的机器露点温度。在t1、t2、φ1、φ2所包围的范围内波动二次回风式空调系统夏季处理过程：□特点：冷却处理后与回风再混合，替代再热器以节约热量与冷量；在h－d图上夏季过程的分析。◇空气的处理过程二次回风式空调系统冬季处理过程：在h－d图上冬季过程的确定设定：◇冬季室内参数与夏季相同（恒温恒湿系统）◇冬季与夏季采用相等风量◇二次回风的混合比不变◇机器露点的位置与夏季相同link双风道系统：定风量露点送风双风道系统在h－d图上的表示风管温差传热和风机得热夏季送风气流与风管周围环境的温差传热其温升计算式:P117风机得热使气流的温升：当风机的电机不在输送的空气中；当风机的电机在输送的空气中。定风量露点送风双风道系统在h－d图上的表示4）双风道系统：定风量再热式双风道系统：两种系统分析5）集中空调的系统划分和系统的分区处理◇集中空调的系统划分：为什么要进行系统划分？◇建筑物的使用要求不同◇系统中风量较大□进行系统划分的考虑的因素：室内参数、室内热湿比；朝向、层次、位置；工作班次和运行时间；对室内洁净等级、噪声级别；室内是否产生有害气体；防火要求□系统划分的原则：P151～1526条◇空调系统的分区处理□分区处理可以解决的问题：室内状态N点相同，但各室的热湿比值ε不同时◇当室内N点要求相同,热湿比各不相同,Δt0不作严格限制时,要求各室送风含湿量d0不相同；采用的处理方法：双风道系统3种方法分区加热处理方法：同一露点而分室加热采用相同的Δt0和tL处理方法分区空调方式：集中处理新风、分散回风、分室加热作业：思考计算题试为上海某厂一个空调系统确定空气调节过程，并计算所需设备容量.已知条件如下：车间内设计参数冬、夏均为t＝20±1℃，φ＝50±5％。夏季余热量为34.9kw，冬季为－11.6kw。冬、夏余湿量为20kg/h，夏季送风温差采用6℃，不许用回风。试为北京某厂一个有二次回风的空调系统确定空气调节过程，并计算所需设备热量。已知条件如下：车间内设计参数冬、夏均为t＝20±1℃，φ＝50±5％。夏季余热量为34.9kw，余湿量为10kg/h，冬季余热量为－11.6kw，余湿量为15kg/h。夏季送风温差采用6℃，最小新风百分比以为10％。6.5变风量系统（VAV系统）★为什么采用变风量系统?□空调房间负荷不常处于最大值，大部分时间低于最大值◇定风量系统的调节：调节再热量，提高(减少)△ts，◇变风量系统的调节：■减少送风量来保持tR不变：适合于舒适性空调□变风量单风道空调系统◇节流型：用风门调节送风口开启大小进行调节风量◇旁通型：通过送风口的分流机构来减少室内的空气量◇诱导型：调节末端装置的诱导风量□风机动力型变风量系统□双风道变风量系统□变风量空调在设计方面的若干问题□变风量系统的特点及其适应性普通低速集中空调系统变风量方式1）单风道变风量系统：用风门调节送风口开启大小进行调节风量；用风门调节送风口开启大小进行调节风量；条缝式节流型风口2）风机动力型变风量系统3）双风道变风量系统4）变风量空调在设计方面的若干问题：气流分布问题？风口变风量产生的影响：风量、新风、气流、舒适度？普通风口风量：按最大送风量的80％作为选定风口风量；冬、夏系统最大风量是根据系统最大冷、热负荷计算；系统最小风量按系统最大风量的30％～50%计算（规范6.3.7)；变风量系统的风机控制；思考研讨题：改变系统送风量，室内空气温度tR不变，其他参数dR、φR、ε是否变化？为什么？采用什么方法使其他参数不发生变化？试分析节流型装置的特点及原理.；是否还有其他调节方法，使室内空气温度tR不变？复习:：教材第七节内容。6.6半集中式空调系统——空气-水系统类型：风机盘管加新风系统；诱导器系统；空气－水辐射板系统1）风机盘管加新风系统□方式：空调房间内设置风机盘管机组处理空气；处理后的新风送入空调房间；系统结构、分类和特点：◇结构及类型：卧式、立式◇系统特点：布置灵活、各房间可以独立调节◇系统调节方式：风机盘管的风量调节和水量调节□风机盘管机组的新风供给方式种类及设计原则◇具有独立新风系统的风机盘管机组的夏季处理过程□新风处理到室内空气焓值，不承担室内负荷□新风处理后的焓值低于室内焓值，承担部分室内负荷风机盘管机组的选择：关键是确定盘管出口状态点M点风机盘管机组的新风供给方式节能型风机盘管新风处理到室内空气焓值且不承担室内负荷2)诱导器系统□机构原理和特点；诱导器的性能指标□诱导比＝二次风量/一次风量：□一次风量和压力损失、噪声、供热供冷量、水阻力◇诱导器的种类：全空气系统；空气－水系统□诱导器系统适应性:新风υ↑，管道F↓,卫生条件好.；旧建筑加设空调；高层建筑3）空气－水辐射板系统□系统特点：辐射板加新风系统，辐射板无除湿能力：温度室内空气的露点温度；室内湿负荷由新风负担；可获得舒适的环境；依靠调节辐射板冷量来控制室内温度□新风在室内的送风方式：◇混合送风：送入的新风应充分与室内空气混合◇置换送风：新风靠近地面缓慢送出,因热浮升力向上流动思考研究