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1、建筑设备工程HUST.CESE 建筑环境与设备工程系第九章空气调节 91 空气调节概述 一、空气调节的应用和空调系统的组成 空气调节的任务：在一个内部受控的空 气环境空间（房间）内，对空气的温度、 湿度、空气流动速度、洁净度进行人工调 节，使空气达到所要求的状态，以满足人 体舒适和工艺生产的要求。 空气调节的技术种类： 供暖与降温 ：室内环境温度的调节。 工业通风 ：改善室内的空气环境，使之满 足卫生标准的要求。 空气调节：上述两种技术的综合应用。 空气调节的应用分类： 工艺性空调：应用于工业及科学实验 舒适性空调：适用于公共建筑与民用建筑 交通运输工具空调：汽车、飞机、火车、 船舶的空调 农
2、牧业：大型温室等 航空航天及军事领域：军事领域、宇航等 人工气候室 ： 空调系统的组成 空气处理设备：冷却、加热、加湿、除湿 、净化 空气输送管道与设备：风管系统、风机 空气分配装置：各种送风口、送风装置、 回风口 冷、热源设备：制冷设备、热交换装置等 电气控制装置：自控仪表、设备等 二、空调系统的分类 （一）按空气处理设备的设置情况分类： 1、集中式空调系统： 将各种空气处理设备及风机都集中设在一 个专用的空调机房里，以便于集中管理。 空气经集中处理后，再用风管分送给各个 空调房间。 集中式空调系统需要集中的冷热源、管路 输配系统及末端设备，通常具有美观、 高效、高品质的特点，但初投资和运行
3、费 用也通常较高。目前被广泛采用。 如全空气系统，需要集中的冷热源，冷热 水由管路输送到各个空气处理装置，空气 的加热、冷却集中在空气处理装置中处理 后，由风道输送到各个房间。 2、半集中式空调系统： 除有集中的空调机房外，尚有分散在各空 调房间内的末端空气处理设备。 如风机盘管系统，需要集中的冷热源，冷 热水由管路输送到各个房间，空气的加热 和冷却是在各个房间内完成的（仅空气加 热和冷却这一点来看是分散式系统但水是 集中式系统，又称为半集中式系统）。 3、分散式空调系统 是利用空调机组直接在空调房间内或其邻 近地点就地处理空气的一种局部空调方 式。 空调机组是将冷源、热源、空气处 理、风机和
4、自动控制等设备组装在一个或 两个箱体内的定型设备（称整体式空调器 ） 。 分散式系统通常每个房间或家庭设置一套 。具有装置简单，初投资少，易实现等 优点，但常常具有效率不高、卫生条件 差、能源结构不合理等缺点，分散系统通 常用住宅和低档商用建筑。 如窗式空调、分体空调、柜式空调、恒温 恒湿空调机组等。分体式房间空调器窗式空调器与柜机 （二）按负担室内空调负荷所用的介质种 类分类： 1、全空气系统： 指空调房间的室内负荷全部由经过处理的 空气来负担的空调系统。 由于空气的比热较小，需要用较多的空气 量才能达到消除余热余湿的目的，因此要 求有较大断面的风道，占用建筑空间较 大。 如使用组合式、柜式
5、空调箱的空调系统。 2、全水系统 指空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介 质来承担。由于水的比热比空气大得多， 所以在相同条件下只需较小的水量，从而 使管道所占用的空间减少许多。但仅靠水 来消除余热余湿，不能解决房间的通风换 气问题。因而该方法通常不单独使用。 如使用风机盘管的空调系统。 3、空气水系统 同时使用空气和水来负担空调房间的 热湿负荷。 如风机盘管加新风的空调系统。 4、直接蒸发机组系统（冷剂系统） 将制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收 空调房间的余热余湿。 如分散安装的局部空调机组，但由于冷剂 管道不能长距离输送，因此该系统使用半 径不大。 （三）按集中式空调系统处理的空气来源 分
6、类： 1、封闭式系统： 它所处理的空气全部来自空调房间本身， 没有室外空气补充，全部为再循环空气。 该系统冷、热消耗量最省，但卫生效果差 。 该系统应用于战时的地下庇护所等战备工 程以及很少有人进出的仓库。 2、直流式系统 它所处理的空气全部来自室外，室外空气 经处理后送入室内，然后全部排出室外。 该系统冷、热消耗量最大，经济上不合理 。 该系统适用于不允许采用回风的场所，如 放射型实验室、传染病房以及散发大量有 害物的车间等。 3、混合式系统 它所处理的空气一部分来自空调房间，另 一部分来自室外，经处理后送入室内。 该系统既能满足卫生要求，又经济合理， 故应用最广。92 空气处理和消声减振
7、一、空气加热冬季需要对空气进行加热加湿处理。可采用的加热设备，有表面式空气加热器 和电加热器两种类型。表面式空气加热器：以热水或蒸汽作为热 媒通过金属表面对空气进行加热的一种换 热设备。用于集中式空调系统的空气处理 室和半集中式空调系统的末端装置中。 常用的肋管式表面换热器由管子和肋片构 成。 根据加工方法不同肋片管又分为绕片管、 串片管和轧片管等。 电加热器： 有裸线式和管式两种结构。 用在各空调房间的送风支管上作为精调设 备，也可用于空调机组中。 二、空气冷却 夏季需要对空气进行冷却减湿处理。 可采用的冷却方法有用喷水室处理空气和 用表面式空气冷却器处理空气： （一）用喷水室处理空气 原理
8、：P165 构造：P165 当空调房间的生产工艺要求严格控制空气 的相对湿度（如化纤厂）或要求空气具有 较高的相对湿度（如纺织厂）时，用喷水 室的优点尤为突出。 该方法的缺点，耗水量大、机房占地面积 大、水系统复杂、水系统水泵扬程大等。 （二）用表面式冷却器处理空气 表面式冷却器分为水冷式和直接蒸发式两 种类型。 水冷式表面冷却器与表面式空气加热器的 原理相同，只是将热媒（热水或蒸汽）换 成冷媒（冷水）而已。 直接蒸发式表面冷却器就是制冷系统中的 蒸发器，是靠制冷剂在其中蒸发吸热而使 空气冷却的。有关制冷的概念将在94中 介绍。 使用表面式冷却器，能对空气进行干式冷 却（使空气的温度降低，但含
9、湿量不变） 或减湿冷却两种处理过程。 当冷却器表面的温度高于空气的露点温度 时，是干式冷却； 当冷却器表面的温度低于空气的露点温度 时，是减湿冷却。 与喷水室相比较，表面式冷却器应用更广 泛。 表面式冷却器的优、缺点： 具有设备结构紧凑、机房占地面积小、水 系统简单以及操作管理方便等优点。但它 只能对空气实现上述两种处理过程（干式 冷却或减湿冷却），而不像喷水室能对空 气进行加湿处理，此外也不能严格控制空 气的相对湿度。 三、空气的加湿和减湿 （一）空气加湿 空气加湿有两种方法: 一种是在空气处理室或空调机组中进行， 称为集中加湿； 另一种是在房间内直接加湿空气，称为局 部补充加湿。 集中加湿
10、方法有： （1）用喷水室加湿空气： 对于使用喷水室的空调系统（系统全年运 行），夏季可用喷水室对空气进行减湿冷 却处理、在其他季节只需相应地改变喷水 温度或喷淋循环水，就可对空气进行加湿 处理，而不必变更喷水室的结构。 （2）喷蒸汽加湿空气 用普通喷管（多孔管）或专用的蒸汽加湿 器将来自锅炉房的水蒸汽喷入空气中去。 例如，集中式空调系统的空气处理箱，一 般夏季使用表面式冷却器处理空气，冬季 采用喷蒸汽加湿空气方法。 （3）水蒸发加湿空气 用电加湿器加热水以产生蒸汽，使其在常 压下蒸发到空气中去。 例如，恒温恒湿整体式空调机组中，使用 电加湿器加湿空气，控制空气的相对湿度 。 集中式空调系统的空
11、气处理箱，当没有蒸 汽热媒时，冬季也可采用水蒸发加湿空气 方法。 （二）空气减湿 在气候潮湿的地区、地下建筑以及某些生 产工艺和产品贮存需要空气干燥的场合， 往往需要对空气进行减湿处理。 空气减湿处理的方法有： （1）制冷减湿靠制冷除湿机来降低空气的含湿量。制冷除湿机由制冷系统和风机等组成，其结 构如图96所示。制冷除湿机的原理：P167 制冷除湿机的种类：固定式或移动式整体 机组。 不同型号除湿机的除湿量在每小时几公斤 到几十公斤的范围内。 （2）固体吸湿剂减湿 固体吸湿剂有两种类型： 一种是具有吸附性能的多孔性材料，如硅 胶、铝胶等。该种材料吸湿后，其固体形 态并不改变。 另一种是具有吸收
12、能力的固体材料，如氯 化钙等，这种材料在吸湿后，由固态逐渐 变为液态，最后失去吸湿能力。 固体吸湿剂在使用一段时间后，失去了吸 湿能力时，需进行“再生”处理。对硅胶， 可用高温空气将吸附的水分带走；对氯化 钙，可用加热蒸煮法使吸收的水分蒸发掉 。 四、空气净化 目的：去除空气的污染物质，使房间达到 洁净要求。 空气净化包括除尘、消毒、除臭、离子化 等。 空调系统中主要是除尘处理，通常使用空 气过滤器。 根据过滤效率的高低，可将空气过滤器分 为四种类型，如表92所示。中效空气过滤器图98、图99、图910、图911、图912 为各种空气过滤器的构造示意图。空气过滤器的选用，主要根据房间的净化 要
13、求和室外空气的污染情况而定。一般的空调系统，通常只设一级粗效过滤器 ；有较高净化要求的空调系统，可设粗效 和中效两级过滤器；有高度净化要求的空调系统，一般用粗效和中效两级过滤器 作预过滤，再根据洁净度级别的高低，使用亚高效或高效过滤器进行第三级过滤。亚高效或高效过滤器应尽量靠近送风口安装 。五、空气处理室（空调箱）的形式与构造空调箱是集中设置各种空气处理设备的一个 专用小室或箱体。 通常分为组合式空调机组(AHU)、新风机 组(FAU)和风机盘管(FCU) 1、组合式空调机组(AHU) 组合式空调机组通常用于全空气系统中， 它由各个功能段组成，一般包括下列段： 回风机段、混风段、过滤段、表冷段
14、、加 热段、加湿段、送风机段等，各段可相互 组合。 组合式空调机组可利用回风，既可以为单 风机系统，也可以为双风机系统。 如图913所示，为非金属空气处理室。使 用喷水室处理空气。 如图914所示，为金属空调箱。使用表冷 器或喷水室处理空气。 组合式空调机组一般为卧式，也可以是立 式或吊式。组合式空调机组组合式空调机组组合式空调机组示例组合式空调机组示例 2、风机盘管(FCU) 只对空气进行冷却除湿或加热，通常放置 在吊顶中，从房间或吊顶中抽空气，将处 理后的空气送入房间中。 当盘管进行冷却除湿时，凝结水由集水盘 排至凝水管中，最终排到下水道中；为保 证凝水的排除通畅，凝水管需保证0.005的
15、 向下坡度。风机盘管装置风机盘管装置 3、新风机组(FAU) 用于处理室外新风的空气处理装置，可实 现新风的冷却除湿、加热和过滤。 通常与风机盘管系统配套使用，由风机盘 管提供冷热量，由新风机组提供保障室内 卫生所需的新鲜空气。 新风机组为直流系统，无回风利用，为单 风机系统。 新风机组一般为立式、吊式。 六、空调机房的布置原则 空调机房在建筑中位置确定的原则空调机房在建筑中位置确定的原则 防止噪声影响，减少风道占用空间；防止噪声影响，减少风道占用空间； 每个机房服务范围半径为每个机房服务范围半径为303040m40m， 不得超越防火分区。不得超越防火分区。空调机房面积空调机房面积 一般空调：空调面积的一般空调：空调面积的 5 510%10%； 高精度空调或净化空调：高精度空调或净化空调：101020%20%；新风机房：新风机房：1 12%2%； 空调机房空调机房+ +冷冻机房冷冻机房+ +通风机房：通风机房：3 37%7% 空调机房的高度空调机房的高度总建筑面积总建筑面积3000m30
