空调原理及基础知识(完整版)

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1、刘晓明,空调原理及基础知识,主要内容,空气调节的主要任务 空调系统分类 空调系统的组成 普通的集中式空调系统 全空气空调系统 风机盘管空调系统 风机盘管+新风在空调系统中的应用 空调水系统 空调通风系统 空调系统造价概算,第一章、空气调节的主要任务,空气调节是指在任何自然条件下,使房间或封闭空间内的空气温度、湿度、洁净度、气流速度 (新鲜度)等参数,部分或全部达到规定指标的一门技术.,空气调节四要素,空气调节四要素 (四个“度”：温度、湿度、气流速度、洁净度)：温度调节空气的冷却、加热（显热变化） 湿度调节空气的减湿、加湿（潜热变化）气流调节气流的调节（速度、方向、流经路线等）空气净化 空气的

2、清净（除尘、消臭）,第二章、空调系统的分类,按服务对象分类按负担室内热湿负荷所用的介质分类按空气处理设备的设置情况分类,一、按系统服务对象分类,1 、舒适型空调系统(以人和环境为主要对象)2 、工艺型空调系统(以保证产品质量和工艺过程为主要对象),二、按负担室内热湿负荷所用的介质分类,1 、全空气空调系统(以组合式空调器为主要处理手段) 2 、空气-水空调系统(以风机盘管+空调机组为主要处理手段) 3 、全水空调系统(以风机盘管为主要处理手段) 4 、制冷剂直接蒸发系统(如多联机空调系统、屋顶机空调系统),1、全空气空调系统,系统介绍,1、全空气系统的定义,利用空气作为负担室内负荷的介质.(将

3、经过处理的空气利用系统输送设备送入空调区域.),全空气系统的特点1,系统功能强大,可满足不同需求; 系统卫生条件好; 系统设备布置集中,管理方便; 介质输送过程中无水介质,使用中安全性好; 系统控制点少; 系统运行噪声小.,全空气系统的特点2,由于空气的比热容小,为承担空调负荷系统所需的送风量很大; 系统设备体积较大,大部分需独立机房进行安装; 系统的部分负荷调节成本大,末端系统可调性能差; 风管尺寸大,对标高及吊装空间要求高; 系统工程成本高.,全空气系统的分类,单风管定风量系统 单风管变风量系统 双风管系统 全空气诱导系统,单风管定风量系统(单风管系统),指全空气、低风速、定风量的集中空调

4、系统; 冬夏共用一条送回风管道； 送风量恒定，通过改变送风温度来调节室内负荷 简称CAV系统,单风管变风量系统(单风管系统),指全空气、低风速、变风量的集中空调系统; 冬夏共用一条送回风管道； 送风温度恒定，通过改变送风量来调节室内负荷 简称VAV系统 CAV与VAV系统的成本讨论 CAV+VAV系统的可行性,双风管空调系统(双风管系统),指由独立的风管（冷、热风管）进行混合送风； 系统回风管路共用； 宜采用双风机系统； 造价昂贵，混合时能量损失大； 目前在工程实践中已很少使用。,2、空气-水空调系统,系统介绍,（1）、空气-水系统的定义,同时利用水和空气作为负担室内负荷的介质系统； （即利用

5、空气、水向室内输送冷量或热量。）,（2）、系统形式,风机盘管+新风系统 系统设备：风机盘管机组+组合式空调机组、立(卧吊顶）式空调机组,（3）、系统形式分析,风机盘管机组作用： 就地处理空气； 保证室内空气的温度和湿度； 室内负荷大部分由水来承担。,（3）、系统形式分析,新风机组作用： 向房间送入新风、稀释室内污染物、满足房间卫生要求； 风量较小、管道断面小、只负担小部分负荷。,3、全水空调系统,系统介绍,（1）、全水系统的定义,不向房间供给新风的风机盘管空调系统,（2）、系统形式,风机盘管承担全部室内负荷 系统设备：风机盘管机组,（3）、系统形式分析,系统全部采用风机盘管机组； 不向房间送入

6、新风； 对系统进行变流量控制的方法简单、成不低廉； 卫生条件差； 投资低廉。,4、直接蒸发空调系统,系统介绍,（1）、直接蒸发系统的定义,自带冷（热）源的空调机组以冷媒为介质，通过表冷器直接与室内空气进行冷热交换的空调系统。,（2）、系统形式,独立的空调机组：冷源部分+冷媒输送系统+送风换热装置 多联机空调系统,（2）、系统形式,独立的空调机组：冷源部分+冷媒输送系统+送风换热装置 风冷冷风式空调机组,（3）、系统形式分析,系统冷媒全部直接蒸发； 冷热交换效率高（一次交换系统）； 风冷系统受外界气候条件影响大； 单机冷量小，不适合大型项目使用； 投资较高。,三、按空气处理设备的设置情况分类,1

7、 、集中式空调系统2 、半集中式空调系统3 、全分散式空调系统,1、集中式空调系统,所有设备全部集中在空调机房内；空气处理集中完成后，经风管输送到空调房间内。,2、半集中式空调系统,冷源设备全部集中在空调机房内；房间内设有处理空气的末端设备。如：风机盘管+新风系统,3、全分散式空调系统,所有设备全部分散在空调房间内；如：多联机空调系统、家用空调器。,四、按风速进行分类,可按系统设计风速进行分类： （1）、V8m/s：低速空调系统； （2）、 8m/s V20m/s：中速空调系统； （3）、 20m/s V30m/s：高速空调系统.,第三章、空调系统的组成,中央空调系统通常由5部分组成： 1、空

8、气处理设备末端设备 2、冷源和热源主机、锅炉房、城市热网等 3、空调风系统输送送风，抽回回风的输送系统 4、空调水系统冷冻水系统、冷却水系统 5、空调控制系统对空调系统设备进行控制，以达到对温度 等的调节和控制,空调水系统图,空调通风系统图,一、风机盘管空调系统,1、系统概述： 属于半集中式空调-水式系统； 系统冷热源（冷热媒水）由制冷机房或热交换站集中供给； 系统新风由新风机组提供； 可不设立单独的新风系统，但卫生条件差； 系统初投资小。,2、风机盘管的新风供给方式,3、风机盘管系统的供水形式,风机盘管机组的供水形式有：两管制、三管制、四管制； 系统热媒水范围：供水4560 系统冷媒水范围：

9、供水518 特殊工况条件：冰蓄冷系统、工业低温系统等,结构简单、投资少 适用于冬季供暖、夏季制冷的单一工况系统,电动两通阀,供 水,回 水,风机盘管,3.2、三管制系统,3.2、三管制系统,结构较为复杂、投资较大，很少使用 适用于要求制冷、供暖同时使用的工况系统（宾馆、过度季节、医院等） 回水热损失大,电动三通阀,供冷 水,供 热 水,风机盘管,回 水,3.3、四管制系统,工程实例中两管制系统的设计应用（1）,由于冬、夏工况要进行统一转换无法满足不同工况要求,风机盘管,冷 水 机 组,换 热 机 组,阀 门,二、空调水系统,空调水系统=冷冻水系统+冷却水系统+冷凝水系统 冷冻水系统：输送低（高

10、）温水的系统；（闭式水循环系统） 冷却水系统：为主机冷凝器提供冷却水的系统； 冷凝水系统：回收系统设备工作时产生的凝结水的系统。,空调水系统,冷冻水系统,1、同程式水系统,同程式系统：供水和回水干管中的水流方向相同； (立管、干管、支管的通用概念） 便于调节，环路水压力平衡，以达到水流量的合理分配。,2、异程式水系统,供水与回水干管中的水流方向相反； 系统初投资少，但水力平衡较难实现。,供水干管,回水干管,供水立管,回水干管,3、同程式和异程式在工程中的应用,如支管上末端设备的阻力很大，而主干管上阻力较小，宜采用异程式； （如组空机组、新风机组等设备） 如支管上末端设备的阻力较小，彼此较为接近

11、，而主干管上阻力比例占的较大，宜采用同程式；(如风机盘管系统） 为了节省管材和建筑空间，可考虑总立管采用异程式，水平干管选用同程式； 根据项目及系统分区特点灵活选用。,4、定流量空调水系统,定义：系统中循环水量保持恒定，通过改变供回水温度（或末端设备的风量）来进行负荷调节。 优点：系统简单，操作方便，不需复杂的自控系统。 缺点：系统循环水泵的能耗始终处于最大值。 适用于：空调面积不大、间歇性使用的建筑。 特别适用于：只有一台冷水机组和一台循环泵的空调系统。,5、变流量空调水系统,定义：系统中供回水温度保持恒定，通过改变循环水量来进行负荷调节。（如风机盘管的回水管安装电动两通阀） 优点：系统节能

12、，运行方便。 缺点：系统运行需自控设备的支持。 适用于：空调面积较大，功能用途复杂的建筑。 特别适用于：多台冷水机组和多台循环泵的且使用时间不统一的空调系统。,6、空调水系统的竖向分区,系统是否有必要分区取决于：系统底部的冷水机组、末端设备、管件和阀门的承压能力。 系统中设备入口的运行压力应小于设备本省的承压能力！ 规范要求：建筑高度100M以内的不必要分区； 规范要求：建筑高度超过110M的必须分区A B,7、水系统定压,保证系统任何一点的压力高于大气压，避免外接气体进入系统。 通常采用高位膨胀水箱进行定压。 膨胀水箱设在比系统最高点高出1.11.5M的位置。 当无法设置高位膨胀水箱时，可采

13、用落地膨胀水箱进行定压。,问题1：空调冷冻水系统冬夏循环泵是否分开设置？,以中国南方地区为例： 夏季负荷大、冬季负荷小，空调系统水流量的实际需求相差很大，系统运行阻力相差也很大； 分开设置的节能效果明显！ 分开设置加大初投资和机房的占地面积。,问题2：冷冻水系统如何应对多功能分区的需要？,以酒店项目为例： 建议采用集、分水器对水系统进行分流，以应对多功能、不同使用时间区域的空调要求。 对系统进行了使用分区，明确了系统的部份负荷要求，降低了系统能耗。 初投资加大，管路较复杂，机房面积加大； 对冷水机组的部分负荷性能提出了更高的要求。,8、管材、管道敷设,管材：镀锌管（支管）、焊管（干管）、无缝管

14、（立管）、PVC管（冷凝水管） 管材的选用有明确的规范要求（按管径进行划分）； 除冷凝水管外，空调冷冻水系统的其他管道必须进行保温处理； 管道敷设：冷冻水系统水平安装（流速0.25M/S）、冷凝水系统应设坡度（i 0.005）（重力流排放）,空调水系统,冷却水系统,1、冷却水系统的构成,冷却塔、冷却水循环泵、电子水处理仪、管道、阀门,2、冷却水系统的作用,为冷水机组的冷凝器提供低温冷却水，保证机组的正常工作！,问题1：空调冷却水泵的扬程如何计算？,H=(系统管路的阻力+冷凝器阻力+冷却塔集水盘到布水器之高差+布水器 压 头) 1.2,问题2：冷却水进水温度对主机的运行是否有影响？,有直接影响！

15、 压头的概念：P=P1-P2 W (压缩机功耗)P1冷凝器工作压力 ；P2蒸发器工作压力P1与T1(冷凝温度)成正比！,空调通风系统,新风系统 正压送风系统 回风系统 排风系统 排烟系统,新风系统的构成（正压送风系统）,系统新风机组（或其他正压送风装置） 通风管道 风口风阀,风管的形式和应用,金属风管、非金属风管。 按照风管系统输送空气的工作压力可分为： 1、低压系统：p500Pa,多用于一般空调和排风系统中； 2、 中压系统：500Pa p1500Pa,多用于洁净空调和排烟系统中； 3、 高压系统：1500Pa p,多用于洁净空调和生物工程系统中； 按照风管截面形状可分为：圆形、矩形、螺旋型。,金属风管类型,镀锌铁皮风管：应用的最广泛的风管形式； 特点： 1、成品牢固、材质稳定； 2、可就地制作，充分配合项目的变更要求； 3、按装方便，国家有明确的施工和验收标准，能保证工程总体质量 4、截面的设计制作尺寸灵活，可最大限度的配合装修等其他工种。 镀锌铁皮风管：通过法兰进行连接。 金属柔性风管,非金属风管类型,玻璃钢风管 复合类材料风管（玻纤风管、酚醛风管等）； 混凝土风管 特制的合成风管,通风系统的配件,1、风阀类：一次性风量调节阀、对可多叶调节阀、多叶调节阀、防火 阀、三通调节阀、电动风阀等 2、风口类：方形散流器、单层百业、双层百业、条缝型、可开格栅型、喷口、旋流送风口等,