全空气系统与空气水系统的区别Word格式文档下载.docx
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满足卫生要求，经济合理，应用最广。
⑷按房间控制要求
①全空气空调系统用于消除室内显热冷负荷与潜热冷负荷的全空气系统。
空气经冷却和去湿处理后送入室内。
②热风采暖系统用于采暖的全空气系统。
空气只经加热和加湿（也可以不加湿）处理，而无冷却处理。
1.2空气-水系统空气-水系统是由空气和水共同来承担室内冷、热负荷的系统，除了向室内送入经处理的空气外，还在室内设有以水做介质的末端设备对室内空气进行冷却或加热。
1．特点风道、机房占建筑空间小，不需设回风管道；
如采用四管制，可同时供冷、供热；
过度季节不能采用全新风；
检修较麻烦，湿工况要除霉菌；
部分负荷时除湿能力下降。
2．类型根据房间内末端设备的形式可分为：
（1）空气-水风机盘管系统在房间内设置风机盘管。
可用于建筑周边处理周边负荷，系统分区调节容易；
可独立调节或开停而不影响其它房间，运行费用低；
风量、水量均可调；
风机余压小，不能用高性能空气过滤器。
适用于：
客房、办公楼、商用建筑。
（2）空气-水诱导器系统在房间内设置诱导器（带有盘管）。
末端噪声大旁通风门个别控制不灵新风量取决于带动二次风的动力要求，空气输送动力消耗大管道系统复杂二次风过滤难
房间同时使用率低的场合不适用因此逐渐被风机盘管所取代。
（3）空气-水辐射板系统在房间内设置辐射板（供冷或采暖）。
特点：
可用于抵消窗际辐射和处理周边负荷无吹风感，舒适性较好，室温可以提高承担瞬时负荷能力强吊顶辐射板不能除湿单位面积承担负荷能力受限
1.3目前国内最普遍使用的空调系统
1．普通集中式空调系统（定风量、单风道、全空气系统）：
商场、影剧院、宾馆大堂、体育馆等。
2．风机盘管加新风系统（半集中式系统）：
办公室建筑、宾馆客房等。
3．家用空调（局部空调系统）：
住宅、办公室。
2全空气系统的送风量和送风参数的确定
2.1湿空气的物理性质及焓湿图1．湿空气的物理性质⑴什么是湿空气？
人们日常接触的室内或室外空气均是湿空气，即包含有水蒸气的空气。
湿空气=干空气+水蒸气。
⑵常温下湿空气可看作是理想气体
水蒸气处于过热状态，分子无体积，分子之间无内聚力，可用理想气体状态方程表示：
PV二RT或PV二mRT
⑶大气压力
地球表面单位面积上所受空气层的压力称为大气压，常用B表示，
单位以帕（Pa）或兆帕（MPa表示。
B=101325Pa=1.01325Bar
⑷湿空气的主要参数
1湿空气的密度p
湿空气密度p等于干空气密度pd与水蒸汽密度pw之和，即
P=Pd+Pw
2湿空气的含湿量d
湿空气中水蒸汽密度与干空气密度之比作为湿空气的含湿量，换言之，取对应于1kg干空气的湿空气所含有的水蒸汽量，即
d二二二=0.622-Pw=0.622&
0.622也-
PdRwRPdB—FWB—®
FW.s
3相对湿度©
空气中水蒸汽的分压力与同温度下饱和水蒸汽分压力之比称为相对湿度，即
玄100%
Pw.s
4湿空气的焓h
在空调工程中，空气压力的变化很小，可近似于定压过程，故可直接用空气的焓变化来度量空气的热量变化。
h=Cp.dt+（2500+Cp.wt）d
式中cp.d--干空气的定压比热，1.005kJ/kg.C
Cp.w--水蒸汽的定压比热，1.84kJ/kg.C
2500--为t=0C是水蒸汽的汽化潜热。
2.空气焓--湿图
温度t、含湿量d、相对湿度©
和焓h是空气的主要参数，在一定的大气压力下，只要已知其中任意两个参数，就可以求出其他参数。
在空调工程中，为简化计算，在一定大气压B下，将t、d、©
和h及Pw绘制成线算图，其中以焓h为纵坐标，以焓湿量d为横坐标的线算图称为含湿图，也常称h-d图。
如下图所示。
屮
图焓--湿图的组成
⑴焓--湿图的组成
为了使图面开阔，线条清晰，焓--湿图建立在斜角坐标上，纵坐标表示比焓值，斜坐标表示含湿量，两坐标间夹角为135°
。
在实际应用中，为避免图面过长，常取一条水平线代替d轴。
1等比焓线
等比焓线是一组与斜坐标平行的直线。
2等含湿量线
等含湿量线是一组于纵坐标平行的直线。
3等温线
等温线是根据h=Cpqt+（2500+Cp.wt）d绘制的一组由左向右升高，近似平行的斜线。
温度越高，斜率越大，但在空调范围内，温度对斜率的影响不明显，所以等温线又近似平行。
4等相对湿度线
等相对湿度线是根据d=0.622绘制的，一组向上延伸的发
B-叽
散形曲线，其中©
二0的曲线即为图像的纵坐标；
©
二100%的曲线是最低的一条相对湿度线，称为饱和湿度线。
二100%的饱和湿度线把焓--湿图分成两个部分：
饱和线左上方为空气的未饱和状态部分，即水蒸气的过热状态区；
饱和线右下方为空气的过饱和状态部分，过饱和状态的空气是不稳定的，往往出现凝露现象，形成水雾，故这部分区域也称为雾状区域。
5水蒸气分压力线
将d=0.622-^变为PwBd，在一定的大气压下，
B—Pw0.622+d
Pw=f（d）,因此，可在d轴的上方画一条水平线，标上d值所对应的P值即可。
这条水平线就是水蒸气分压力线。
6热湿比线
假设在空调过程中，空气由状态A变化到状态B,如果认为空气的热、湿变化是同时、均匀发生的，那么，在h-d图中由A到B的直线AB
就代表空气状态从A到B的变化过程，如图下图所示。
湿空气状态变化前后的焓差与含湿量差之比称为热湿比，即
hB—hAAh
S——
dBad
・・
：
hM_Q
⑵焓-湿图的应用
焓--湿图不仅可用来确定空气的状态参数、露点温度、湿球温度，还可用来表明空气的状态在热湿交换作用下的变换过程等。
①确定空气状态参数
焓--湿图上的每个点都代表了空气的一个状态，只要已知h、d（或
Pw）、t、©
中的任意两个参数，即可利用焓--湿图确定其他参数。
例：
如图所示，在101.325kPa（即760mmHg的大气压下，已知空气的温度t=30C，©
二40%，求空气的h、d、Pw?
图空气状态参数的确定
解：
首先在101.325kPa的h—d图上根据t=30C,©
二40%的交点，确定出空气的状态点A,过A点分别沿等焓线、等含湿量查出：
h=57kJ/kg,d=10.5g/kg干空气，再由d值根据水蒸气分压力线查出Pw=1670Pa。
②确定空气的露点温度
空气的露点温度也是使空气的一个状态参数，它与Pw和d有关，因而不是独立参数。
在含湿量不变的情况下，湿空气达到饱和时的温度，称为空气的
露点温度。
如图所示，在101.325kPa的大气压下，已知空气的温度t=30C,
首先在101.325kPa的h-d图上根据t=30C,©
=60%的交点，确定出空气的状态点A,过A点沿等含湿量线向下与©
=100%相交于L点，L点所对应的温度即为A点空气的露点温度，查图得21.5C。
3确定空气温球温度
空气的干湿程度，用相对湿度©
表示，并且可以通过干湿球温度计测量出来。
干湿球温度计是由两个相同的温度计组成的，一个温度计放在空气中直接测量，测得的温度称为干球温度，用符号tg表示；
另一个温度计
的感温部分用湿纱布包裹起来，纱布下端放在水槽里，水槽里盛满水，测得的温度称为湿球温度，用符号tsh表示，构造如图所示。
例如：
干湿球温度计上干球的温度为36C，湿球的温度为30C，干湿球温度的差值为6C。
旋转中间的圆柱体，当在湿度表缝中的顶端露出数值6时，停止转动。
再看湿球温度值30E时所对应的湿度表上的数字，其值为64,即当时当地空气的相对湿度©
二64%。
利用焓-湿图查空气的湿球温度的方法是：
从空气的状态点沿等焓线下行，与©
=100%的相对湿度线的交点所对应的温度即为湿球温度。
求上例中空气的湿球温度。
过空气的状态点A沿等焓线下行与©
二100%相交于Sh点，Sh点所对应的温度即为A点空气的湿球温度，查图得tsh=23.8C。
4确定两种不同状态空气的混合状态
在空调系统中，有时利用空调房间的一部分空气作为回风，与室外新风或集中处理后的空气进行混合，达到节能的目的。
利用空气的焓-湿图可以方便地确定两种不同状态空气的混合以后的状态参数，如图所示。
设室内回风的质量为m，状态为1（hi、di），室外新风的质量为m，状态为2（h2,d2），混合后的空气质量为m状态为M（h>
dd。
图两种不同状态空气的混合过程
根据物质的能量守恒定律：
混合后的空气总质量m应等于混合前两种空气的质量之和：
m=mb]m2
混合后的空气总热量应等于混合前两种空气的热量之和：
mgm2h2=（叶m2）hM二mh”
混合后的空气总含湿量应等于混合前两种空气的含湿量之和：
m^m2d2=（叶m2）dM=mdM
整理上式可得：
_h1-hM
_hM
-h2
d[-d：
d1_dM
dM
-d2
h1hM
d1dM
m2
1M
hm-h?
dm~d2miM2
由此可知：
混合点M必定在点1和点2的连线上；
混合点M将线段12分为两段，两段的长度1M与M2同参与混合的两种空气的质量m和m成反比。
某空调系统将室外新风和室内回风混合处理后送入室内，已知大气压为101.325kPa，室内回风量为1800kg/h，t=20C,©
二60%;
室外新风量为200kg/h，t=35C,©
二80%,求混合后的状态参数？
解:
首先在101.325kPa的h-d图上找出回风状态点1和新风状态点2并连线，如图所示。
因为m:
m2=1800:
200=9:
1，将线段12分成10等份，因为新风量m小于回风量m,所以混合点M应靠近回风点1。
按反比关系确定出混合点M查出混合后状态点M的各状态参数为：
hM=51kJ/kg，
11.4g/kg干空气,©
m=70%，t心21.8°
C。
3.空气处理过程在h-d图上的表示
空气的处理主要分为加热、冷却、加湿、去湿等。
⑴等湿（干式）加热处理
用表面式空气换热器或电加热器来处理空气，使其温度升高，含湿量不变。
空气的状态变化是等湿增焓升温过程，在h-d图上可表示为A-B的变化过程，其h=:
:
图几种典型的湿空气状态变化过程
⑵等湿（干式）冷却处理
用表面冷却器或蒸发器处理空气，当表面冷却器或蒸发器的温度等于或大于空气的露点温度时，空气中的水蒸汽不会凝结，其含湿量不变,温度降低。
空气的状态变化是等湿减焓降温过程，在h-d图上可表示为
A-C的变化过程，其h==。
⑶减湿冷却处理
用表面冷却器或蒸发器处理空气，当表面冷却器或蒸发器的温度低于空气的露点温度时，空气温度降低，水蒸汽气凝结成水析出，使其含湿量减少。
空气的状态变化是减湿减焓降温过程，在h-d图上可表示为
A-D的变化过程，其——-hD~hA0o
△ddo-dA
⑷等温加湿处理
等温加湿可通过向空气喷水蒸汽而实现。
空气中增加水蒸汽后，焓和含湿量都增加，温度近似不变。
空气的状态变化是等温加湿增焓过程，
在h-d图上可表示为A—F的变化过程，其，—=25001.84ts,ts是水
-d
蒸汽（steam）温度。
⑸等焓加湿处理
用喷水室喷循环水对空气进行加湿处理，水吸收空气的热量蒸发为水蒸汽，空气失去显热，温度降低，含湿量增加，潜热增加，焓值不变。
空气的状态变化是等焓加湿降温过程，在h-d图上可表示为A—E的变化
过程，其00
心d
⑹等焓减湿处理
用固体吸湿剂（如硅胶或氯化钙）处理空气，空气中的水蒸气被吸附，含湿量降低，空气失去潜热，而水蒸气凝结所放出的汽化热又使得空气温度升高，只是减少了水带走的液体热，因此近似认为其焓值基本不变。
空气的状态变化是等焓减湿升温过程，在h-d图上可表示为A-G的变化
过程，其；
二—=00
Ad
2.2全空气系统的送风量和送风参数的确定
1.空调房间送风状态的变化过程
图6-1表示一空调房间送风示意图。
室内余热量（即冷负荷）为Qc，余湿量为M：
°
为消除室内余热余湿，保持室内空气状态为N,送入的空气量为Ms，其状态为S。
送入室内的空气吸收热Qc和余湿Mw后，由状态S（hs,ds）变化到室内状态N（hN,dN）而排出。
图1空调房间的热湿平衡
当系统达到平衡后，全热量、显热量和湿量都达到平衡，即
全热平衡MshsQc二MshR
（1）
M；
二Qc
（2）
hR-hs
显热平衡MsCpts+Qc.s=MsCptR⑶
c.s
Cp（tR-ts）
⑵在h-d图上（图6-2），找出室内状态点R（hN,dN）,过R点作
--的角系数线。
⑶选送风温差△ts
只要再知道hs,ts,ds之一就可在
工程上常根据送风温差4s"
r-ts来确定S点
显然△ts愈大，风量愈小，相应的空气处理设备和管路也愈小，系统比较经济；
但是，风量小会使室内温湿度分布均匀性和稳定性受影响。
对舒适性空调，送风口高度w5m时，△ts不宜大于10C，送风口高度〉5m，△ts不宜大于15°
对工艺性空调，按下表确定。
送风温差与换气次数
室温允许波动范围（C）
送风温差△ts（C）
换气次数n（次/h）
>
±
1.0
w15
6~10
5（高大房间除外）
0.5
3~6
8
0.1~0.2
2~3
12（工作时间不送风的除外）
目前工程设计中经常采用“露点”送风，即取空气冷却设备可能把
空气冷却到的状态点，一般为相对湿度90%-95%的“机器露点”D（见
图6-2）
图6-2送风状态的变化过程
⑷求送风温度ts,过ts作等温线与&
线交于S,点S即为送风状态点。
⑸送风状态点确定之后，送风量可按下式计算：
Qc〔OOOMw
Ms
hR—hsdR—ds
3•冬季送风量与送风状态的确定
在冬季，通过围护结构的温差传热往往是由内向外传递，只有室内热源向室内散热，因此冬季室内余热往往比夏季少得多，有时甚至是负值。
而余湿则冬夏季一般相同。
送热风时送风温差可比送冷风时大，所以冬季送风量可比夏季小。
当然，冬季送风量也必须满足最小换气次数的要求，同时送风温度不应超过45C。
图3冬季送风状态变化过程
系统设计时，先确定夏季送风量，可取冬季送风量W夏季送风量全年采用固定送风量运行方便；
冬季减少送风量可节省电能。
若取夏季确定的送风量，则送风温度为
3空调系统的新风量
3.1最小新风量的确定原则
空调系统的功能：
对环境的温、湿度进行控制，并提供足够的室外新鲜空气（简称新风）。
从改善室内空气品质角度考虑，新风量多些好；
从节能角度考虑，由于送入室内的新风经过热、湿处理，需消耗能量，因此新风量宜少些为好。
在系统设计时，一般必须确定最小新风量，此新风量通常应满足以下三个要求：
（1）稀释人群本身和活动所产生的污染物，保证人群对空气品质的要求；
（2）补充室内燃烧所耗的空气和局部排风量；
（3）保证房间的正压。
在全空气系统中，通常取上述要求计算出新风量中的最大值作为系
统的最小新风量。
如果计算所得的新风量不足系统送风量的10%，则取
系统送风量的10%，
送风量特大的系统不在此列。
关于稀释人群及其活动所产生污染物的新风量参见第8章第2节。
3.2补充排风量或燃烧需要的空气量
1.补充排风量
排风量的大小参见第8章。
2•燃烧需要的空气量
燃烧所需的空气量可从燃烧设备的样本或说明书查取，如无确切资料时，可根据燃料的种类和消耗量来估算：
液体燃烧V=0.22810^ql（10）
气体燃料Vg=0.25210“qg（11）
式中Vl--每kg液体燃料需要的空气量，mVkg;
Vg--每m气体燃料需要的空气量，mi/m3；
ql--液体燃料的热值，kJ/kg；
qg--气体燃料的热值，kJ/m3。
3.3保持正压新风量
保持房间正压的新风量，等于在室内外一定压差下通过门缝、窗缝等缝隙渗出的风量，可按下式计算：
V；
=叭3卩广（12）
式中Vi--从房间缝隙渗出的风量，也就是正压风量，mVs；
Ac--缝隙（门、窗等）面积，m；
△P--房间内正压，缝隙两侧的压差，一般取5-10Pa；
卩--流量系数，0.39-0.64;
n--流动指数，0.5-1，一般取0.65。
工程上常按换气次数估算。
有外窗的房间，正压新风量可取1-2次/h换气次数（根据窗的多寡取值）；
无窗和无外门房间取0.5-0.75次/h换气次数。
所谓换气次数，是送入房间风量与房间容积之比。
4定风量单风道空调系统
4.1露点送风系统
1.系统图
图4为一最简单的定风量露点送风单风道空调系统。
单风道系统：
送出一种参数的空气；
露点送风：
空气经冷却处理到接近饱和的状态点（称机器露点），不经再加热送入室内。
图4定风量露点送风单风道空调系统
SF-送风机CC-冷却盘管（表冷器）HC-加热盘管F-空气过滤器H-加湿器RF-回风机1-送风口2-回风口3-调节风阀
⑴夏季工况
送风在机房内经过滤、冷却去湿处理后，送到室内，消除室内的冷负荷和湿负荷；
回风机从室内吸出空气（称回风），一部分空气用于再循环（称再循环回风），并与新风混合，经处理后再送入房间，另一部分直接排到室外，称为排风。
⑵冬季工况
送风在机房内经过滤、加热、加湿后，送到房间，消除室内热负荷和湿负荷；
回风机从室内吸出空气，一部分空气用于再循环，并与新风混合，经处理后再送入房间，另一部分直接排到室外。
1设有回风机的称为双风机系统；
2不设回风机的称单风机系统，此时系统无排风（图中虚线）；
3不设加热管时，只能在夏季运行。
⑶风量平衡.
Ms=MrMi（13）
Mr二MrMe（14）
Ms=MrM0（15）
M^Me+Mj（16）
式中M：
M；
--系统的送风量和回风量，kg/s；
Mr,Me--系统再循环回风量和排风量，kg/s；
M0,Mi--系统室外风量（新风量）和房间维持正压的渗风量，
kg/s。
1对于单风机系统，Me=0,Mr=Mr，因此有
Ms=M0MR（17）
M0二Mj（18）
2当M；
=0时，即为再循环系统
3当M：
=0时为直流（全新风）系统
2•工况分析
⑴夏季的设计工况
图6-5为系统夏季的设计工况在h-d图上的表示。
R--室内状态点，根据规范、标准或工艺要求确定；
O--室外状态点，取当地历年平均不保证50h/年的干球温度和湿球温度，可从《采暖通风与空调设计规范》中查取。
设已知室内的冷负荷（包括显热冷负荷和潜热冷负荷）Qc（kW）和湿负荷MW（kg/s）。
①在h-d图上标出R,O
②计算角系数；
二2^，在h-d图上通过R点按角系数&
画出
Mw
送风在室内的状态变化过程线，该线与©
二90%-95%相交，即为送风
状态点S。
3计算送风量Ms，系统最小新风量M0按6.3节的方法确定。
4根据式（6-15）即可确定再循环回风量M：
5
将最小新风量与送风量之比M0/Ms称为最小新风比m。
根据两种空气混合的原理，在h-d图上，混合点M应位于RC线上，且满足
由此，可确定出M点的hM等的状态参数。
MS是混合空气在空气处理机组的冷却设备中的处理过程，设备需提供的制冷量Qp,c（kW）应为
Qc,0二M0（h°
-hR）（21）
这一处理过程可用如下流程表示：
0\混合表面冷却器S
［二・M■S〜**p
R/冷却减湿
注意：
在室内湿负荷M；
较大，角系数；
又很小，可能与「二90%-95%不相交时，这表明什么？
应怎么办？
冷却设备不能处理到所要求状态；
改变室内设计参数（如增大相对湿度）;
否则应采用再加热系统。
图5露点送风系统夏季工况在h-d图上的表示
⑵冬季设计工况
图6为系统在冬季工况在h—d图上的表示。
设冬季室内热负荷为
Qh（kW），湿负荷为Mw（kg/s）。
图6冬季工况在h-d图上的表示
1取室内状态点R与夏季相同。
2计算冬季送风室内变化过程角系数&
/（一般为负值）。
送风状
态点应在&
/且通过R点的线段上。
3取冬季的送风量=夏季的送风量，根据式（9）确定送风状态点。
空气处理过程为：
0、
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