空调系统——暖通工程师必备

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1、空调系统 一 空气调节概述 1 任务和作用1 1 任务Airconditioning 使空气达到所要求的状态 或 使空气处于正常状态 所以 采用一定技术手段创造并保持满足一定要求的空气环境 是空调工程的首要任务 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 上述干扰参数的来源 1 室外气候的变化 如热辐射 室外空气温度 2 室内人员的活动 机械设备的运转 照明设备等 技术手段 加热 冷却 加湿 减湿 过滤 通风换气等 1 2 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

2、 例如 对舒适性空调的室内参数总的规定 1 冬季 t 18 22 40 60 0 2m s2 夏季 t 24 28 40 65 0 3m s新风量 10 100m3 h 人如办公室30m3 h 人商场10m3 h 人 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 1 3 技术手段 2 基本组成部分 冷热源 空气处理设备 输送与输配管道 房间 1 冷源 制冷机组 热源 锅炉 换热器 热泵 2 空气处理设备中还有

3、净化设备 加湿 减湿 除尘 隔噪音等装置 以达到洁净度要求 3 输配 包括风道 风机 风阀 风口 未端装置 风机盘管 集中空调系统示意图 3 分类 空调系统的分类方法有很多 下面首先介绍空调系统的分类情况 集中式空调系统 所有设备设置在空调机房 全空气 半集中式空调系统 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 分散式空调系统 柜机 分体机均为此类 局部式 2 负担室内热湿负荷的所用介质不同 全空气系统 全水系统 空气 水系统 制冷剂系统 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

4、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 a 全空气系统 b 全水系统 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 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 制冷剂系统 分散式 分体机 窗机 户式中央空调 d 制冷剂系统 c 空气 水系统 4 常见空调系统应用形式 1 集中式空调系统 全空气 2 半集中式空调系统 风机盘管 新风机组 既有对新风的集中处理与输配 又能借设在空调房

5、间的末端装置 如风机盘管 对室内循环空气作局部处理 兼具前两种系统特点的系统称为半集中式系统 室内走冷媒管 制冷剂直接进入每个房间的末端 户式中央空调或商用空调 3 制冷剂系统 户式中央空调 二 空气调节系统 1 集中式空调系统的特点及应用全部由集中处理的空气负担室内空调负荷 由于空气的比热小 通常这类空调系统需要占用较大的建筑空间 但室内空气的品质有保障 空气处理设备集中设置在空调机房 集中进行空气处理 输送和分配 适用在房间面积较大 层高较高的公共建筑中 如超市 商场 展览大厅等 2 集中式空调系统常见形式按空气机组处理空气来源的不同分为 封闭式系统 直流式系统 回风式系统 封闭式系统 封

6、闭式集中空调系统也称为全循环式集中空调 它所处理的空气全部来自空调房间 这种系统卫生条件差 但能耗低 通常应用于人员不长期停留的库房等工程 直流式系统 直流式集中空调系统也称为全新风式集中空调 它所处理的空气全部来自室外 这种系统卫生条件好 但能耗大 通常应用于室内空气不宜循环使用的工程中 如放射性实验室以及散发大量有害物的车间等 回风式系统 回风式集中空调系统也称为新回风混合式集中空调 它所处理的空气一部分来自空调房间 一部分来自室外 这种系统即利用室外新风保证空调房间卫生条件要求 又能利用回风减少能耗 这种空调系统在大多数民用建筑中被广泛采用 如超市 商场 大餐厅 宴会厅及展览大厅 体育场

7、馆等建筑 风机盘管构造示意图 风机盘管结构 卧式风机盘管 立式风机盘管 风机盘管空调系统新风引入方式 新风由新风机组独立送入房间 新风由新风机组处理后经风机盘管送入房间 由墙洞引入直接送入房间 由墙洞引入经风机盘管处理后送入房间 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 典型空调系统的介绍 1 单风管和双风管集中式系统 1 单风管集中式系统属于全空气式空调系统 系统仅有一个送风管 夏天送冷风 冬季送热风 系统主要由集中式空气处理设备 风道 送风口 回风口等组成 该系统优点是设备简

8、单 初投资较省 设备集中设置 易于管理 缺点是 当一个集中式系统供给多个房间 而各房间负荷变化不一致时 无法进行精确调节 风道断面尺寸较大 占用空间大 适用于空调房间较大 各房间负荷变化情况相类似 当集中控制时 各房间的热湿负荷变化所引起的室内温湿度波动不会超过各房间的允许波动范围的场合 2 双风管集中式系统 是指空气经处理后分别用两个风管送出 其中一个为风温比较高的热风管 另一个为风温比较低的冷风管 两个风管接入混合箱 经混合后送入房间 该系统优点是每个房间 或每个区 可以分别控制 当各房间负荷不同时 可在同一系统内实现需要的加热或冷却 因直接用冷 热空气混合 室温调节反应极为迅速 冬季和过

9、渡季的冷源以及夏季的热源可以利用室外新风 因系全空气方式 空调房间内无末端装置 不出现水管 电气附属设备 过滤器等 对使用者无干扰 2 定风量和变风量系统 1 定风量系统是通过改变送风温度而风量不变来适应室内负荷的变化 室内气流分布稳定 系统简单 其缺点是系统能耗大 2 变风量系统是送风温度不变 用改变风量的办法来适应负荷变化 风量的变化可通过专用的变风量末端装置来实现 末端装置可分为节流型 旁通型和诱导型 3 诱导器系统采用诱导器做末端装置的半集中式系统称为诱导器系统 诱导器由外壳 盘管 可不设 喷嘴 静压箱和一次风联接管等组成 由于诱导器系统能在房间就地回风 不必或较少需要再把回风抽回到集

10、中处理室处理 减少了要集中处理和来回输送的空气量 因而有风道断面小 空气处理室小 空调机房占地少 风机耗电量少的优点 4 风机盘管系统设置风机盘管机组的半集中式系统 风机盘管机组包括风机 电动机 盘管 空气过滤器 凝水盘 接管 出风格栅 室温调节装置 箱体以及吸声材料和保温材料等 在风机的作用下 室内空气流经机组内的供冷水或供热水的盘管 空气被减湿 冷却或加热后重新进入室内 保持房间的温湿度 盘管表面的凝结水滴入水盘内 然后不断地被排到下水道中 风机盘管机组中用来冷却或加热空气的盘管要通以冷水或热水 因此机组的水系统至少应装设供 回水管各一根 即做成双管系统 若采用冷 热水管路分开供应 可做成

11、三管或四管系统 风机盘管系统适用于空间不大负荷密度高的场合 如高层宾馆 办公楼和医院病房等 洁净空调洁净室是指对空气洁净度 温度 湿度 压力 噪声等参数 根据需要都进行控制的密闭性较好的空间 通常用空气洁净度 即洁净空气环境中空气所含尘埃量多少的程度来表示洁净室的洁净程度 三 空气处理设备 管道及部件 1 空气加热器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 耗电多 用于精度要求高的空调系统 裸线式电加热器 a 裸线式电加热器 b 抽屉式电加热器1 钢板 2 隔热层 3 电阻丝 4 瓷绝缘子 管式电加热器1 接线端子 2 绝缘端子 3 紧固装置 4 绝缘材料 5

12、 电阻丝 6 金属套管 1 前挡水板 2 喷嘴与排管 3 后挡水板 4 底池 5 冷水管 6 滤水器 7 循环水管 8 三通混合阀 9 水泵 10 供水管 11 补水管 12 浮球阀 13 溢水器 14 溢水管 15 泄水管 16 防水灯 17 检查门 18 外壳 2 喷水室 喷水室 向流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 在空调系统中应用喷水室的主要优点在

13、于能够实现对空气加湿 减湿 加热 冷却多种处理过程 具有一定的空气净化能力 消耗金属少和容易加工 但它有水质要求高 占地面积大 水泵耗能多的缺点 故在民用建筑中不再采用 但在以调节湿度为主要目的的空调中仍大量使用 喷水室有卧式和立式 单级和双级 低速和高速之分 其供水方式有使用深井水和使用冷冻水等不同形式 3 表面式换热器 表面式换热器构造简单 占地少 水质要求不高 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 中间流过冷水 制冷剂 为冷却用 冷水也称水冷式冷剂也称直接蒸发式 作用 升温 纯降温 降温 除湿 4 空

14、气过滤器4 1 初效过滤器滤材多采用玻璃纤维 人造纤维 金属丝及粗孔聚氨脂泡沫塑料等 也有用铁屑及瓷环作为填充滤料的 金属网丝 铁屑及瓷环等类的滤料可以浸油后使用 以便提高过滤效率并防止金属表面锈蚀 初效过滤器需人工清洁或更换 为减少清洗工作量 提高运行质量 可采用自动浸油式过滤器或自动卷绕式空气过滤器 初效过滤器适用于一般的空调系统 对尘粒较大的灰尘 5 m 可以有效过滤 a 金属网格滤网 b 过滤器外形 c 过滤器安装方式 自动移动式初效过滤器 a b 油浸式 c 卷绕式 4 2 中效过滤器滤料主要是玻璃纤维 比初效过滤器所用的玻璃纤维直径小 约10 m 人造纤维合成的无纺布及中细孔聚乙烯

15、泡沫塑料等 这种过滤器一般可做成袋式和抽屉式 中效过滤器一般对大于1 m的粒子能有效过滤 大多数情况下用于高效过滤器的前级保护 少数用于清洁度要求较高的空调系统 袋式过滤器 a 外形 b 断面形状 抽屉式过滤器 a 外形 b 断面形状 4 3 高效过滤器高效过滤器可分为亚高效 高效及超高效过滤器 一般滤料为超细玻璃纤维或合成纤维 加工成纸状 称为滤纸 为了降低气溶胶穿过滤纸的速度 采用低滤速 0 01m s计 需大大增加滤纸的面积 因而高效过滤器常做成折叠状 高效过滤器外形1 滤纸 2 分隔片 3 密封胶 4 木外框 无分隔片多折式过滤器1 滤料 2 贴线 悬浮在大气中的固态粒子或液态小滴物质

16、的统称 5 空气处理室1 装配式金属空调箱标准的分段大致有回风机段 混合段 预热段 过滤段 表冷段 喷水段 蒸汽加湿段 再热段 送风机段 能量回收段 消声段和中间段等等 装配式空调箱的大小一般以每h处理的空气量来标定 小型的处理空气量为几百m3 h 大型的为几万甚至几十万m3 h 目前国内产品最大处理空气量达300000m3 h 组合式空调箱 新风机吊装 组装式空调机组 6 风道 空气输配系统的主要组成部分之一 对于集中式 半集中式空调系统 风道的尺寸对建筑空间的使用有很大的影响 同时风道内风速的大小及风道的敷设影响电力消耗 噪音水平 1 风道的形状与材料形状 一般为圆形 或矩形矩形 占空间小 易于布置 美观 圆形 强度大 省材 占空间拐弯与三通需较长距离 材料 薄钢板涂漆 或镀锌薄钢板制作 0 5 1 2 风道截面积越大 采用钢板越厚 输送腐蚀性气体用塑料或玻璃钢 预制石棉水泥风道 易破损 利用地沟做砖砌风道 利用帆布 铝泊做软风道 2 风道截面积 圆形 100 2000mm 矩形 120 120 2000 1250mm 3 风道的布置与敷设尽量减少其长度 和不必要的拐弯 例如 机箱