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1、楼宇智能化工程技术,杨少春主编 电子工业出版社 2014年11月,学习情景二,楼宇机电设备,2.1 楼宇机电设备简介,2.1.1楼宇机电设备组成 楼宇机电设备是现代楼宇正常运作的基础，具体包含有：空调通风设备、电梯和扶梯设备、给水排水设备和配电照明设备。 1: 空调通风设备 空调通风设备包含中央空调设备和通风设备。中央空调设备主要有制冷主机（锅炉）、空调水管和风管、空调水泵和风机等等，通风设备主要有通风口、通风风管、通风风机等等。 2: 电梯设备 电梯指的是用电力拖动轿厢运行于铅垂的或倾斜不大于15的两列刚性导轨之间，运送乘客或货物的固定设备。电梯属于起重机械，是一种间歇动作的升降机械，主要担
2、负垂直方向的运输任务。 3: 给排水设备 给排水设备包含给水系统和排水系统。给水系统包含引入点、水表节点、给水管道、储水加压设备、给水配件和配水设备等组成。排水系统包含受水器、排水横支管、排水横干管、排水立管等。 4: 配电照明设备 配电设备包含低压配电箱、配电柜、低压配电保护装置（包含刀开关、熔断器、自动空气开关、断电保护器等）；照明供电系统是由室外架空线路供电给照明灯具和其他用电器具使用的供电线路的总称，一般由进户线、配电箱、电源的支线和干线组成。 集中监测和遥控来提高建筑的管理水平，降低设备故障率， 减少维护及营运成本。,2.1.2楼宇机电设备的主要功能 楼宇机电设备主要功能是保证人员和
3、设备的正常运作，为楼宇提供一个舒适、快捷的环境，具体的讲，楼宇机电设备的主要功能有： 1: 楼宇通风空调设备的主要功能是保证室内正常的温度和湿度条件，保证室内工作人员的舒适度和维护设备正常工作。另外，为了保证室内空气清洁，楼宇通风设备还需要保证室内的换气次数，利用送风或者排风的方式降低室内污染物的浓度。 2:电梯的主要功能是保证人员或者货物正常上下楼宇，减少人员上下楼需要的时间。 3:给排水设备的主要功能是保障楼宇内的人员或者设备的正常用水，同时及时有效的将使用后的污水排出室外。 4: 配电照明设备的作用主要有两个方面。一方面，配电设备为楼宇内的设备例如电梯、计算机、打印机等提供电力，保障楼宇
4、的用电安全，另一方面，照明系统的主要功能是当楼宇内照度不足时，开启照明设备，保证人员正常工作。,2.2 楼宇空调与通风系统,2.2.1空调与通风的基本知识 1、与空调相关的基本概念 （1）空调的处理对象 空调系统的调节对象是室外的自然界的空气，它是由干空气和水蒸气组成的混合物，因此在空调处理过程中又称为湿空气。 干空气本身也是一种多组分气体，其主要的成分是氮气（N2），体积组成约为78；氧气（O2），体积组成约为21；其他的气体（包含二氧化碳CO2和少量的稀有气体）体积组成约为1。在空调处理的温度和压力变化范围内，可以将干空气当作是单一组分的气体。 湿空气中水蒸气的含量很少，体积组成通常只占0
5、.10.2，但是在空气处理过程中却是不能忽视的，水蒸气含量的多少，对室内的湿度环境会产生决定性的影响。 此外，空气中还含有少量的灰尘、悬浮颗粒物、细菌等杂志，需要通过过滤器等设备进行相应的处理。,（2）重要的空气处理参数 1）湿空气的压力 空调处理的湿空气即为室外大气，其压力即为大气压力，工程中一般用千帕（kPa）或者毫巴（mbar）来表示。大气压力随着地域海拔的变化略有变化，同一地区在不同的气象条件下，大气压力也存在细微的差别。 水蒸气分压力的大小反映了湿空气中水蒸气含量的多少，水蒸气的分压力越大，水蒸气含量越多，水蒸气的分压力越小，水蒸气的含量越少。 在一定的温度条件下，水蒸气的含量是有一
6、定限度的，当湿空气中水蒸气的含量达到一定值后，水蒸气就会从湿空气中析出，此时空气达到饱和状态，对应的水蒸气的分压力就是该温度条件下的饱和压力。,2）含湿量 湿空气的含湿量的定义方法是空气中水蒸气的密度与干空气的密度之比，即对应于1kg的干空气中对应的水蒸气的质量，含湿量的单位为kg/kg干空气或者g/kg干空气。 3）温度 空调工程中常用的温标为摄氏温标t（），热力学温标T（K）以及华氏温标F（）。各个温标的换算关系见公式2-1和公式2-2： T273.15t （K） （2-1） （） （2-2） 空调系统常用的温度有干球温度、湿球温度和露点温度等。 干球温度是指直接用温度计测量的温度。 湿球
7、温度工程上常用的方法是在温度计感温包上裹上潮湿的纱布，纱布上的水分不断的蒸发到空气中，由于蒸发时吸收空气中的热量，使得温度计测定的温度低于干球温度，当纱布蒸发消耗的热量刚好全部来自于空气对纱布的导热时，温度不再下降，此时温度计显示的温度就称为空气的湿球温度。显然，在一定的干球温度下，空气离饱和点的状态越远，湿空气的干球温度和湿球温度之间的差别越大，当空气处于饱和状态时，空气的湿球温度等于干球温度。工程上也经常用干湿球温度计来判断空气中水蒸气的含量。 露点温度是指当湿空气的含湿量保持不变时，降低空气的温度，湿空气逐渐被冷却达到饱和，当刚出现冷凝现象的时候湿空气对应的温度就是露点温度。 空调工程中
8、，习惯上将喷水室（或者表冷器）后相对湿度为9095的湿空气状态点称为“机器露点”。空调计算中通常采用的是“机器露点”。,4）相对湿度 相对湿度是一种间接的度量空气中水蒸气含量的指标，其定义是湿空气的水蒸气的压力与同温度下对应的饱和水蒸气的压力之比，见公式2-3： （2-3） 其中：Pq 水蒸气分压力 Pq.b该温度下饱和水蒸气分压力 由此可见，相对湿度用于表征湿空气中水蒸气的含量接近饱和状态的程度，相对湿度越大，湿空气越接近饱和，当相对湿度达到100时，湿空气达到饱和状态。,（3）空调工程中常用的单位 1）功的单位 国际上通用的功的单位是焦耳（J）。空调工程中常用的功的单位还有千焦（kJ）、卡
9、（cal）、千卡（kcal）、度（千瓦时，kWH）、匹等。它们都用于描述做功的多少，具体的换算关系见公式2-42-6。 1千焦（kJ）1000焦(J) (2-4) 1千卡（kcal）1000卡（cal）4.187千焦（kJ）4187焦（J） （2-5） 1度（千瓦时，kWH）3.6106焦(J) （2-6） 2) 功率单位 功率用于描述单位时间内做功的多少，即描述做功的快慢。功率的国际单位是瓦（w）。空调工程中常用的功率单位还有千瓦（kW）、大卡（kcal/h）、美国冷砘（USRT）等。它们之间的换算关系见公式2-72-9： 1千瓦（kW）1000瓦（w） （2-7） 1大卡（kcal/h）1
10、.163瓦（w） (2-8) 1美国冷砘（USRT）3.517千瓦（kW） (2-9) 3) 压力单位 空调工程中常用的压力其实是压强的单位，也就是指单位面积上受到的压力，常用的压力单位有帕斯卡（帕，Pa）、巴（bar）、毫巴（mbar）、米水柱（mH2O）、毫米水柱（mmH2O）、毫米汞柱（mmHg）等。它们之间的换算关系见公式2-102-12： 1巴（bar）100000帕（Pa）1000（mbar） （2-10） 1米水柱（mH2O）1000毫米水柱（mmH2O）9806帕（Pa） （2-11） 1毫米汞柱（mmHg）133.32帕（Pa）,举例：某空调主机的铭牌制冷量为500RT （美
11、国冷砘），请问它在额定工况下，一个小时制冷量为多少？ 解答： 500冷砘换算为功率单位为：500RT5003.5171758.5kW，然后计算一个小时（3600秒）内做功，做功1758.5度（kWH）1758.53600x106kJ6.426109J。,（4）冷/热负荷、湿负荷 1）瞬时冷负荷 瞬时冷负荷是指为了维持房间的温度恒定，空调设备在单位时间内必须从室内取走的热量，也就是空调设备必须向室内提供的冷量。 2）热负荷 热负荷与冷负荷刚好相反，是指为了维持房间温度恒定，空调设备单位时间必须向室内提供的热量。 3）湿负荷 湿负荷是指为了维持房间内湿度的平衡，单位时间内空调设备必须从室内带走或者
12、向室内提供的湿量。,2、空调系统的分类 按照空气处理设备的集中情况分类 1）集中式空调系统 集中式空调系统将所有的空气处理设备，包含风机、水泵、冷却器、加湿器、过滤器等都集中设置在一个空调机房内，将空气处理到设置的状态都通过风机经过风道集中输送到各个空调房间内，这种处理形式处理空气量大，需要设置比较大的集中机房和冷/热源系统。 2）半集中系统 半集中系统通常称为混合式系统，对空气的处理既有集中的处理也有局部的处理，除了设置集中处理的机房以外，还在局部设置了二次处理系统，其中末端多数设置有冷热源交换设备（又称二次盘管），其主要功能是在空气进入房间以前，对来自集中处理设备的空气做二次处理，例如诱导
13、空调系统和风机盘管加独立新风系统。 3)全分散系统 全分散系统又称为局部空调系统，由分散在各个空调房间的空调机组来承当空气处理的任务。这种机组将冷/热源和空气处理、空气输送设备集中在一个箱体内，可以根据实际使用的需要灵活的分布在空调房间内。全分散系统不需要集中设置的机房。目前在家庭中使用的空调比如窗机、挂机和柜机就属于全分散系统。 集中式和半集中式空调系统又称为中央空调系统，中央空调系统是目前绝大多数智能楼宇采用的空调形式。,按照承担室内负荷的介质来分类 1:全空气系统 全空气系统是指室内的热湿负荷全部由经过处理的空气来承担的空气调节系统。室内的热湿负荷为正值时，用低于室内焓值的空气送入房间内
14、，消除房间内余热和余湿排出房间；或者用高于室内空气焓值的空气送入房间内，向房间内补充热量的同时补充室内的湿量。由于空气的比热很小，单位质量的空气处理能力有限，需要较大的空气量才能达到处理空气的目的，因此全空气系统往往需要很大的风管或者较大的送风风速。 2:全水系统 空调系统的负荷全部依靠水作为冷热介质来承担的系统称为全水系统。由于水的比热比空气大得多，因此在同样的负荷条件下只需要较少的水量，减少管道系统的截面积。但是单纯的依靠将水送入室内调节房间的温湿度，不能同时解决房间通风换气的需求，因此通常不单独使用全水系统。,3:空气水系统 空气水系统采用空气和水来作为承担室内热湿负荷的介质。目前的智能
15、楼宇中，空调使用的区域越来越广，这种系统可以减少风管的截面积，节省建筑的空间，典型的系统是诱导空调系统和带独立新风的风机盘管系统。利用水作为介质通过风机盘管承担室内多数的负荷，新风机组只承担少数的室内负荷，因此只需要较小的风量。 4:制冷剂系统 制冷剂系统将系统的蒸发器直接放在空调末端，通过制冷介质的蒸发来调节室内的温度和湿度。制冷剂系统通常用于局部的空调系统，例如窗式空调器。近年来随着VRV（变制冷剂流量）系统的发展，制冷剂系统也使用到集中式空调系统中，其室外管道可以达到100m，最大高度差为50m。,常见的空调系统组成图见图2-1。其中虚线框内为空调的风系统，其余的为水系统和主机系统。,图
16、2-1,3、通风系统的分类 楼宇通风系统按照空气流动的动力来分，有自然通风和机械通风两种。 自然通风是指依靠室外热压和风压为动力而不依靠机械的通风组织形式。 利用风机进行通风的系统可以分为机械进风系统和机械排风系统。那么对于特定的房间或者区域，就有几种不同的组织形式：既有机械进风又有机械排风；只有机械排风系统，依靠门窗的缝隙进行渗透进风；机械进风系统和局部排风系统结合；机械排风与空调系统结合；机械通风与空调系统相结合。,2.2.2空调主机和水系统的主要设备 空调系统中的冷热源的作用是为空气处理设备提供冷冻水或者是热水。冷源和热源可以利用不同的设备来承担，也可以利用同一台设备根据使用的需求，灵活的调整工况进行制冷或者制热。 1、冷水主机设备 空气调节系统
