空调系统与设备的原理及其应用东南大学基建处培训张小松张小松东南大学能源与环境学院东南大学能源与环境学院空调基础空调基础设备选型设备选型安装与验收安装与验收调试与运行管理调试与运行管理注意事项注意事项目录1空调基础2空调基础1901年在美国建立了世界上第一所空调实验室1902年设计了世界上公认的第一套科学空调系统,它首次向世界证明了人类对环境,湿度,通风和空气品质的控制能力1906年获得了“空气处理装置”的专利权,这是世界上第一台喷水室,它可以加湿或干燥空气1911年得出了空气干球,湿球和露点温度间的关系,以及空气显热,潜热和比焓值间的计算公式,绘制了湿空气焓湿图,并递交美国机械工程师协会,得到认可,成为空调行业最基本的理论1922年发明了世界上第一台离心式冷水机组1937年发明了空气-水系统的诱导器装置,是目前风机盘管的前身威利斯开利（WillisHCarrier）个人拥有超过80项发明专利的开利博士,以其一生在空调科技方面的卓越成就,被誉为空调之父!31904年身为纺织工程师的克勒谋负责设计和安装了美国南部约1/3纺织厂的空调系统，共包括60项专利1906年5月在一次美国棉业协会的会议上正式提出了 “AirConditioning“ 术语, 从而为空气调节命名空调基础克勒谋（StuartW.Cramer）4空调系统被公认为至少应具有以下功能：空调系统被公认为至少应具有以下功能：加热或降温，能够调节空气的温度加湿或减湿，能够调节空气的湿度能够使空气具有一定的流动速度能够使空气具有一定的洁净度 空调功能的空调功能的“四度四度”空调基础5常用术语常用术语空调基础名称名称英文缩写英文缩写全英名称全英名称名称名称英文缩写英文缩写全英名称全英名称中央空调系统HVACHeating Ventilation Air Conditioning洁净室CRClean Room制冷机CHChiller补风机MAUMake up air Unit蒸发器EVAEvaporator变风量VAV Variable Air Volume冷凝器CONDCondenser变制冷剂量VRVVariable Refrigerant Volume冷冻泵CHWPChilled Water Pump精密空调CRACComputer Room Air Conditioning冷却泵CWPCooling Water Pump 分体空调STSplit Type冷却塔CTCooling Tower 窗式机WTWindow Type风柜 AHUAir Handling Unit两管制TPSTwo pipes system 新风柜PAUPrimary Air Unit四管制 FPSFour pipes system 风机盘管FCUFan Coil Unit免费冷却（空调）FCFree cooling 6各种建筑冷热负荷概算各种建筑冷热负荷概算空调基础各种建筑冷热负荷概算指标各种建筑冷热负荷概算指标序号序号建筑类型建筑类型冷负荷冷负荷W/m2热负荷热负荷W/m2序号序号建筑类型建筑类型冷负荷冷负荷W/m2热负荷热负荷W/m201客房80110607012医院高级病房8011002酒吧、咖啡屋10018013一般手术室100150658003西餐厅16020014洁净手术室30045004中餐厅、宴会厅18035015X、CT、B超室12015005中庭、接待9012016剧院观众厅180350809006小会议室（允许少量吸烟）20030017舞台25035007大会议室（不允许吸烟）18028018休息厅30035008办公室9012019体育馆12030012015009超高办公楼105145708520展览馆1302009012010商场、百货楼首层250300608021图书馆75100507511二层、以上层20025022公寓、住宅809045707常用单位常用单位风量、流量： m3/h、m3/s、L/min压力、扬程： Pa、kPa、MPa、bar、psi、kg/cm2(公斤)负荷、制冷量、功率： W、kW、kcal/h(大卡)、RT(冷吨)、HP(匹)常用单位换算常用单位换算1m3/h=2.78m3/s=16.67L/min100000Pa=1bar=14.5psi=1.02kg/cm21kW=860kcal/h,1US.RT(美国冷吨)=3.517kW,1RT(日本冷吨)=3.861kW1P=735W(压缩机输入功率)1HP=735W(压缩机输入功率)产生的冷量说明说明1RT冷吨就是在24小时内将1吨0的冻结成0的冰所需要的冷量基本单位不一样，吨的含义：日本说的是公吨，即1000kg，美国和英国是指2000磅，这两个2000磅的单位还不一样，英制的和美制的，所以一吨的分量不一样，热量当然也不一样在小型空调工程中1HP指给压缩机输入735W的功率所能产生的制冷量。
与一般的功率单位匹意义是不一样的这里的1HP是根据能效比算出来的日本一般认为空调压缩机的能效比平均为3.4，则输入735W的电能所产生的制冷量为2500W因此可以说1HP空调的制冷量相当于2500W的制冷量小1匹一般为2200W，大1匹一般为2800W空调基础8空调的定义空调的定义空气调节简称“空调”使房间或封闭空间的空气温度、湿度、洁净度和气流速度等参数，达到给定的技术要求通过人工技术手段营造并保持满足一定要求的空气环境，使空气达到所需要的状态或使空气处于正常状态，从而满足人体舒适度及工艺生产过程的要求空调的分类空调的分类按承担室内冷热湿负荷的介质分类按空气处理设备的集中程度分类根据集中式系统处理空气来源分类按空调系统用途或服务对象不同分类空调基础9空调基础按承担室内冷热湿负荷的介质分类按承担室内冷热湿负荷的介质分类全空气系统(a)全水系统(b)空气-水系统(c)冷剂系统(d)(a)(b)(c)(d)10空调基础全空气系统全空气系统空气调节房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空气调节系统低速集中式空气调节系统、双管高速空气调节系统均属这一类型，配用风道及送、回风口，是大型空调系统常采用的一种方式由于空气的比热较小，需要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或较高的风速11空调基础全水系统全水系统空气调节房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担由于水的比热比空气大得多，所以在相同条件下只需要较小的水量，从而使管道所占的空间减少许多但是仅靠水来消除余热余湿，并不能解决房间的通风换气问题，因此通常不单独采用这种方法12空调基础空气空气-水系统水系统随着空气调节装置的日益广泛使用，大型建筑物设置空气调节的场合愈来愈多，全靠空气来负担热湿负荷，将占有较多的建筑空间，因此可以同时使用空气和水来负担空气的室内负荷全空气系统与全水系统的结合，既具有全水系统控制简单的特点，又具有全空气系统可灵活调节室内空气清新度的优点风机盘管加新风系统就是典型的空气-水方式，也是目前国内采用最普遍的类型13空调基础冷剂系统冷剂系统这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收余热余湿通常用于分散安装的局部空气调节机组，但由于冷剂管道不便于长距离输送，因此这种系统在规模上有一定限制，这种方式广泛应用在各种房间空调器和小面积的中央空调系统冷剂系统可以与空气系统相结合，形成空气-冷剂系统14空调基础按空气处理设备的集中程度分类按空气处理设备的集中程度分类集中式空调系统这种系统的所有空气处理设备如风机、加热器冷却器、过滤器、加湿器等都集中在一个空调机房内，其冷、热源一般也集中设置集中式空调系统按送风量是否变化可分为定风量系统与变风量系统两种处理空气量大，有集中的冷源和热源，运行可靠，便于管理和维修，但机房占地面积较大半集中式空调系统采用半集中式空调系统时，在空调机房中经过集中处理的部分或全部空气，将送到各空调房间或空调区域后再由末端装置进行补充处理半集中式空调系统主要包括诱导式空调系统和风机盘管空调系统适用于空气调节房间较多，且各房间要求单独调节的建筑物分散式空调系统是指将空气处理设备分散在被调房间内的系统。
这种系统把空气处理设备、风机以及冷热源设备都集中在一个箱体内，形成一个整体组 置于空调房间内15空调基础根据集中式系统处理空气来源分类根据集中式系统处理空气来源分类封闭式(a)所处理的空气全部来自空调房间本身，没有室外空气补充，全部为再循环空气直流式(b)所处理的空气全部来自室外混合式(c)采用混合一部分回风的系统(a)(b)(c)16空调基础按空调系统用途或服务对象不同分类按空调系统用途或服务对象不同分类舒适性空调能够向人们提供一个适宜的工作环境或生活环境，从而提高工作效率或维护良好的健康水平的空调系统服务对象是人主要用于写字楼、商场、剧院、酒店等等工艺性空调能够满足室内生产、科研等工艺过程所要求的特定空气参数的空调系统服务对象为生产、科研、设备等工艺主要用于研发实验室、医院手术室、纺织车间、电子产品车间等等舒适性空调工艺性空调17空调基础空调系统分类空调系统分类18空调基础空调系统的选择空调系统的选择对于使用时间不同的房间、空气洁净度要求不同的房间、温湿度基数不同的房间、空气中含有易燃易爆物质的房间、负荷特性相差较大，以及同时分别需要供热和供冷的房间和区域，宜分别设置空气调节系统空间较大、人员较多的房间，以及房间温湿度允许波动范围较小、噪声和洁净度要求较高的工艺性空气调节区，宜采用全空气定风量空气调节系统。
当各房间热湿负荷变化相似，采用集中控制，各房间温湿度波动不超过允许范围时，可集中设置共用的全空气定风量空气调节系统；若采用集中控制，某些房间不能达到室温参数要求，而采用变风量或风机盘管等空气调节系统能满足要求时，不宜采用末端再热的全空气定风量空气调节系统当房间允许采用较大送风温差或室内散湿量较大时，应采用具有一次回风的全空气定风量空气调节系统当要求采用较小送风温差，且室内散湿量较小，相对湿度允许波动范围较大时，可采用二次回风系统当负荷变化较大，多个房间共用一个空气调节系统，且各房间需要分别调节室内温度，尤其是需全年送冷的内区空气调节房间，在经济技术条件允许时，宜采用全空气变风量空气调节系统当房间允许温湿度波动范围小或噪声要求严格时，不宜采用变风量空气调节系统采用变风量空气调节系统，风机易采用变速调节；应采取保证最小新风量要求的措施；当采用变风量末端装置时，应采取扩散性能较好的风口19空调基础空调系统的选择空调系统的选择空气调节房间较多、各房间要求单独调节，且建筑层高较低的建筑物，宜采用风机盘管加新风系统，经处理的新风易直接送入室内当房间空气质量和温湿度波动范围要求严格或空气中含有较多油烟时，不宜采用风机盘管中小型空气调节系统，有条件时，可采用变制冷剂流量分体式空气调节系统；该系统不宜用于振动较大，产生大量油污蒸汽，以及产生电磁波和高频波的场所。
全年运行时，宜采用热泵式机组；同一空气调节系统中，当同时有需要分别供冷和供热的房间时，宜采用热回收式机组全年进行空气调节，且各房间或区域负荷特性相差较大，尤其是内部发热量较大，需同时分别供热和供冷的建筑物，经技术经济比较后，可采用水环热泵空气调节系统冬季不需供热或供热量很小的地区，不宜采用水环热泵空气调节系统当采用冰蓄冷空气调节冷源或有低温冷媒可利用时，宜采用低温送风空气调节系统；对要求保持较高空气湿度或需要较大换气量的房间，不宜采用低温送风系统舒适性空气调节和条件允许的工艺性空气调节，可采用新风作冷源时，全空气空气调节系统应最大限度地使用新风20空调基础空调系统的组成空调系统的组成冷热源（热泵）冷媒输配管道空气处理设备自动控制装置空气分配装置被调节对象空气空气调节系系统21空调基础空调系统的组成空调系统的组成1-被调对象（空调房间）2-空调处理设备（组合式空调箱）3-空气输送设备（风道）4-空气分配设备（送风口）5-冷热源系统（水源热泵机组）6-冷热量输送系统7-冷却塔8-冷却水泵9-冷冻水泵10-分水器11-集水器；12-末端装置。