华中科技大学-建筑设备(暖通空调)第六章-空气调节

1第六章空气调节第一节空气调节概述一、空气调节的应用范围1、空气调节：研究和解决各类室内工作、居住、生产和科学实验所要求的空气环境。2、恒温恒湿空调：对温湿度的波动范围有要求。3、一般空调或称舒适性空调：不求温湿度恒定，用来满足人体舒适要求的空调。4、净化空调：对空气的含尘量和尘粒大小有严格要求。5、无菌空调：应用于医药工业、手术室等。6、人工气候：模拟高温高湿、低温低湿以及各种空气环境。实际上，空气调节不仅在一般居住、生产等处得到普遍运用，而且在航空航天、军事等领域的运用也十分普遍。二、一般空调系统的组成通常有空气处理系统、空气输送系统、空气分配设备、运行调节设施等组成。如图所示。三、空调系统的分类2本节小结主要内容：简单介绍了空调的定义、类型和组成。第二节空调负荷计算与送风量一、空调负荷的定义1、得热量（HeatGaie—HG）:是指某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量，我们称之为该时刻的得热量。外扰：室外气候参数、邻室的空气温湿度等；内扰：主要包括室内设备、照明、人员等室内热湿源的影响。2、负荷的定义冷负荷：是指为维持一定的室内热湿环境，在单位时间内需要从室内除去的热量。包括显热负荷和潜热负荷两部分，或称作显热负荷与湿负荷。热负荷：是指为维持一定的室内热湿环境，在单位时间内需要向室内加入的热量。同样包括显热负荷和潜热负荷两部分。注：冷热负荷的大小与除去或补充热量方式有关。二、空调负荷的计算1、室内外空气计算参数1）工艺性空调按工艺要求计算：2）舒适性空调按GB50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》进行。2、计算方法1）谐波反应法2）冷负荷系数法3）计算机模拟法：DOE—2、DeST等软件。3、冷负荷的估算方法（冷指标法）单位面积热指标法：Q=qfFkwqf为单位面积冷指标，kw/m²，可据经验选定；F为总建筑面积。三、空调房间送风量与新风量1、送风量先确定送风温差；据夏季冷负荷确定送风量（回风+新风）（冬季送风温差可高些，但最高温度不宜过45℃）2、新风量按人均确保的最小新风量确定；按占送风量的比例确定，具体按GB50019-2003《采暖通风与空气调节设计规范》进行。第三节集中式空调系统一、系统工作过程图3二、集中式空调系统的特点优点：空气处理品质高，寿命长，设备集中布置，易管理维护，能有效消声隔振；可实现全年多工况自动调节。缺点：送回风管系统复杂，布置困难，占用空间大，灵活性差；各房间相互污染，火灾可通过风道相互蔓延。机房占用面积大。三、集中式空调系统的选择全空气定风量单风道系统：用于恒温、恒湿、无尘、无噪声等高级场所，如手术室、播音室等。另可用于高大空间或人员多、控制参数相同的场所，如：影剧院、体育馆等。全空气定风量双风道系统：用于冷热负荷分布复杂的场所，如有内外区的大型建筑。能耗大，不推荐使用。全空气变风量系统：各房间室温需分别调节，但温湿度精度要求不高的场所。尤其适用于全年都需要供冷的内区。四、空气热湿处理过程以一次回风系统为例，其热湿处理的全过程为：五、空气处理及设备1、喷水室：直接向引入的空气喷淋大量低温水滴，利用水滴表面与空气发生的热湿交换，来达到冷却、减湿或加湿的目的。理论上可用于任何空调系统，特别是利用天然冷源的场合。缺点是耗水量大、机房占地面积大且水系统复杂。2、表面式换热器：通入热水或蒸汽，可实现等湿加热。通入冷冻水或制冷剂，实现等湿或减湿冷却。优点是结构紧凑，占地面积小，水系统简单，操作管理方便等，但不能对空气进行加湿处理，且无法严格控制空气的相对湿度。43、电加热器：常由裸线式和管式两种，多用于各空调房间的送风支管上作精调设备或空调机组中。4、空气加湿器：常见有集中加湿和局部补充加湿两种。1）集中加湿：在空气处理室或空气机组中进行。如喷水室、喷蒸汽加湿、水蒸发加湿等。2）局部补充加湿：在房间内直接加湿空气。5、空气减湿：常见的有：1）制冷减湿：如图，空气先通过蒸发器冷却减湿后再通过冷凝器加热至原状态。较常用。2）固体吸湿剂吸湿：如图。一般固体吸湿剂有两种：一种是多孔性材料，如硅胶、铝胶等，吸湿后依然为固态，另一种是本身有吸收能力的材料，如氯化钙等，吸湿后逐渐成液态。故固态吸湿剂需再生处理。常见的还有转轮式除湿机。3）加热通风法：可减少相对湿度。4）液体吸湿剂吸湿：利用盐水溶液的吸湿能力，也需再生。6、空气净化：空气过滤器的选用应据房间净化要求和室外空气的污染情况而定。一般仅设一级粗效过滤器，有较高净化要求时可设粗、中两级过滤，且中效级应设于正压管段（风机出口后）：高净化要求时，再加一级亚高效或高效过滤器，且尽量靠近送风口处安装。57、组合式空调箱：将各种空气处理设备集中设置在一起的小室或箱体。可自行设计也可选用定型产品。下图为一自行设计的非金属空调室。7、组合式空调箱：工厂生产的定型金属空调箱，可根据用户要求选用不同标准段或构件组合而成。其处理空气的能力由数百M³/h至几十万M³/h不等。组合式空调箱ZKW系列组合空调箱（AHU）ZK系列组合空调箱由初效新回风混合段、表冷段、加热段、风机段、加湿段、中效出风段等功能段组成。外箱体由优质夹芯彩钢板制作，具有保温好，噪声低，密封性能好等特点，是净化空调系统理想的空气集中处理设备。风量范围：1万～10万M³/h。净化式空调箱（净化空调一体机，净化空调机）六、气流组织方式气流组织是指在空调房间内为实现某种特定的气流流型以保证空调效果和提高空调系统的经济性而采取的一些技术措施。不同的使用要求，则有不同的气流组织型式。如：恒温恒湿系统：应有满足区域温差、基准温湿度及其波动范围的要求的气流组织。显然，此时气流到达工作区前应充分混合；高洁净度系统：工作区应保持高洁净度和正压。有严格空气流速要求的系统：确保工作区气体流速。1、侧向送风常采用贴附射流（使送风射流贴附于顶棚表面流动），以增大射流的流程。优点：结构简单、布置方便和节省投资等；缺点：仅对于室温允许波动范围≥±0.5℃的空调房间才可采用。6使用范围：送风射程3～8m，房高大于3m常见型式：如下图：2、散流器送风：具有诱导室内空气与送风射流迅速混合的特性，常有平送和下送两种方式。下图为平送时气流流型，其中（a）为盘式散流器，（b）为圆（矩）形直片式散流器。恒温要求较高、房间较低、面积不大时可采用。若面积较大时，可几个对称布置、但散流器的中心轴线距墙的距离应大于1米。2、散流器送风：如图为下送式气流流型。此时空调房间的气流被分为上下两段：上段为混合层，下段为比较稳定的平行流。常用于高净化要求的车间。3、孔板送风：先将风送入房间顶棚的稳压层中，再通过顶棚上的大量小孔均匀地送入房间。若整个顶棚全部是孔板的叫全面孔板送风，否则为局部孔板送风。孔板下部可形成平行流，也可形成不稳定流，前者常作为高度净化要求的场合，后者适用于高精度温度要求及低流速要求的空调房间。4、下送风：下送上回时送风温差及风速要小；下送下回（如立式风机盘管）温差及风速可大。75、中部送风：厂房、车间、中庭等高大空间场合。6、喷口送风：将送、回风口布置在房间的同侧，送风以较高的速度和较大的风量集中在少数风口射出，射流行至一定路程后折回，使工作区处于气流的回流之中，如图。此方式射程远、系统简单、节省投资，能满足一般舒适性要求，常用于体育馆、礼堂、影剧院、通用大厅以及高大空间的送风。喷口常有圆形和扁形两种，也可作为球形转动的型式（如公车上）。七、风口布置1、室内送、回风口布置：据气流组织要求确定。见P203回风口：构造较简单，且对房间气流组织影响不大。类型也很少，最简单的仅在孔口上加金属网。一般在房间下部，距地0.15m以上，当室温允许波动的范围≥1℃时，还可采用走廊回风，常见的型式有：2、新风口、排风口布置：新风口应避开周围建筑物排风口、空气较洁净处，常低于排风口，且与排风口距离≥10M;离地2M以上，绿化地带时，也不宜低于1M。排风口应考虑对环境影响，离地2M以上，有害气体应在屋室。8第四节半集中式空调系统新风集中处理（新风机组）（或无）+末端处理装置（风机盘管、诱导管等）。适用于建筑规模大、空调房间多、空间小且各房间使用要求各异、精度不高的场所。如办公楼。风机盘管、诱导器系统均可实现各房间独立调节，又可与变风量系统配合用在大型建筑的外区。一、风机盘管系统风机盘管常由风机及配套电机、盘管（换热器）、空气过滤器、温室调节装置、箱体等部分组成。型式上有立式和卧式之分。安装方式上有明装与暗装之分。借助风机使室内空气不断地循环通过盘管而被加热或冷却，以达到调温或调湿的目的。通过改变风机转速调整循环风量来达到调节冷热量或噪声的目的。风机盘管具有布置安装方便、占用建筑空间小、单独调节性能好、无集中式空调的送回风风管、各房间的空气互不串通等优点，是高档宾馆、饭店、医院等最常用的一种方式之一。新风的补给常有如下两种方式：1、从墙洞引入新风：此法只用于要求不高的场合。2、设置专门额新风系统：用于新建建筑或要求高的场合。二、诱导管系统由外壳、表面式热交换器（盘管）、喷嘴、静压箱、一次风连接管等部分组成。安装型式上有立式、卧式、吊顶式之分。结构型式分全空气型、空气—水型。第五节分散式空调系统定义：将一个空调系统与与之相匹配的制冷系统中的全部或部分设备配套组装而形成的整体。特点：结构紧凑、体积小、安装方便、使用灵活以及不需要专人管理等。9分类：A.按组装方式分：整体式空调机组；空调器和压缩冷凝机组分两个组成部分的为分离式空调机组；B..按容量大小分为：立柜式和窗式两种；C..按冷凝器的冷却方式分：水冷式和风冷式两种；D..按用途不同分：恒温恒湿机组和冷分机组；E..按供热方式不同分：普通式和热泵式第五节分散式空调系统二、挂壁式空调器四、立柜式恒温恒湿机组在风管中装有电加热器和加湿器，以保证恒温恒湿。在构造上还有整体式和分离式两种。在供热方式上又有普通式和热泵式两种类型。10五、变冷剂量（VRV）空调机组针对大面积住宅，采用先进的VRV技术，具有更高的室内机组合自由性，以满足个性化的内装需求室内机型式及容量丰富多样直流变频技术，采用大金涡旋式压缩机在制热和制冷运转时均能保持高COP值，节能又省电9.0KW的大容量内机使大型起居室只需一台空调机即能满足制热/制冷需求超长冷媒配管，使安装更灵活：最大配管长120m，第一分歧管后最长40m，总管长300m该系列产品达到多联式空调（热泵）机组能效等级IPLV1级家用VRV系统获得多联机节能产品认证六、闭环水源热泵系统用水环路将小型的水——空气（水）热泵机组并联在一起，形成一个封闭环路，构成一套回收建筑物内部余热作为其低位热源的热泵供暖、供热的空调系统。利用水作中间介质，实现制冷、制热同时进行，达到节能。FHP冷却塔及辅助热源系统提供可靠、初投资低、高效和灵活的空调系统。闭环水路维持水温15.6℃～32.2℃之间，水管不需保温。适度的环路温度，可使用ARI320标准水源热泵机组，此系统包括水源热泵主机、冷却塔、锅炉（或其他热源）、循环水路及循环水泵。夏季，热泵从建筑物中取热传给水路，水路的水温升高，冷却塔启动，将热量排放到空气中。冬季，内区制冷时将热传至水路，水路通11过热泵将热分配至各需供热的区域，若热量不足时，水环中水温将降低，将自动启动锅炉辅助供热。第六节其他空调方式一、辐射供冷舒适、节能、美观、低噪音等特点二、冰蓄冷利用夜间廉价的谷段电力将建筑物所需的空调冷量部分或全部制备好，并以冰或者冻水的形式储存起来，在白天用电高峰时以夜间储存的冷量提供空调用冷。该技术是“转移用电负荷”和“平衡用电负荷”的有效方法。但是要高峰电价比谷段电价为3：1才行，可直接大幅度降低空调运行费用。12四、地源热泵空调系统地热资源是地壳内可供开发利用的、洁净的绿色能源，地下一定深度的土壤层因受太阳辐射的影响小，一年四季温度较为稳定（如长江流域一般夏冬均在18℃～20℃左右），是较为理想的恒温热源。地源热泵的原理：水或防冻液在泵驱动下，流入预埋地下的塑料管（埋管热交换器），在地下吸收土