第4章 空气调节系统.docx
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第4章空气调节系统
第4章空气调节系统
第一课空气调节系统概述（2学时）
§4－1空气调节系统的分类
一、空调系统的组成
由冷热源、空气处理设备、空气输送管道和空气分配装置组成。
二、空调系统的分类
（一）按空气处理设备的位置划分
1、集中式空调系统：
冷热源由集中设置的冷冻站、锅炉房、热交换站集中供给；所有的空气处理设备（风机、冷却器、加湿器、过滤器等）都设置在一个集中的空调机房里。
2、半集中式空调系统：
冷热源由集中设置的冷冻站、锅炉房、热交换站集中供给；设置空调末端装置分散在空调房间，如风机盘管空调系统。
集中式空调系统和半集中式空调系统又统称为中央空调系统。
3、分散式空调系统：
冷热源、空气处理设备、空气输送管道集中设置在一个箱体内，组成一个紧凑、课单独使用的空调系统。
如窗式空调器、分体式空调器、柜式空调器。
（二）按负担室内热湿负荷所用的介质划分
1、全空气空调系统：
空调房间的热湿负荷全部由经过处理的空气来消除的空调系统，如集中式空调系统。
2、空气－水空调系统：
由空气和水共同负担空调房间的热湿负荷，如新风加风机盘管空调系统。
3、制冷剂空调系统：
把制冷系统的蒸发器直接放在空调机房来吸收房间的热湿负荷，如窗式空调器、分体式空调器、柜式空调器。
（三）新型的空调系统
1、变风量空调系统（VAV系统）：
不改变送风状态，只改变末端装置的风量来调节空调房间的温度，20世纪70年代发展起来，广泛应用于发达国家的办公楼、旅馆、医院和商业中心。
2、可变冷媒流量系统（VRV系统）：
通过变频控制制冷剂的流量，进而调节不同空调房间的供冷量或供热量的空调系统，由日本大金公司于1982年首先推出，应用于商业办公楼、别墅等商用或家用中央空调。
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§4－2普通集中式空调系统
§4.2.1概述
1．定义：
有集中的空气处理机房，各空调房间的冷（热）、湿负荷全部由经过处理的空气来承担的空调系统。
2．系统的基本组成
空气处理部分：
包括空气过滤器、空气冷却器、空气加热器、空气加湿器等各种热、湿处理设备。
3．应用场合：
空调面积大，各空调房间热湿负荷的变化规律相近，各房间使用时间较一致的场合。
4．根据新风、回风的混合过程不同，分为一次回风系统和二次回风系统。
一次回风系统：
新风、回风在喷水室（表冷器）前混合一次后，经过喷水室（表冷器）送入末端装置的集中式空调系统。
二次回风系统：
新风与回风在喷水室（表冷器）前混合一次后，经过喷水室（表冷器）再与部分回风混合后才送入末端装置的集中式空调系统。
5．系统实例
例一：
单风机一次回风系统组合式空调机组：
例二：
双风机二次回风系统组合式空调机组：
例三：
双风机一次回风系统组合式空调机组：
6．空气输送部分：
包括送风机、回风机、送风管道、回风管道、排风管道以及风量调节阀、防火阀和消声设施等。
空调系统的送风机和回风机多采用压头比较高的离心式风机。
排风机一般采用压头较低的轴流式风机.
7．空气分配部分：
包括各种形式的送、回风口。
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§4.2.2系统的分类
1、直流式系统
2、封闭式系统
3、混合式系统
一次回风系统
二次回风系统
结论：
一次回风系统适用场合：
对于夏季只作降温用的空调系统，如果对送风温差没有限制，允许直接用机器露点送风，宜采用一次回风系统；
二次回风系统适用场合：
对于室内温度场要求均匀、送风温差小、风量较大而又不采用再热器的空调系统，宜采用二次回风系统。
一个典型中央空调系统构成图
某工厂恒温横湿空调系统
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§4.2.3空调房间的气流组织
常见的气流组织方式
侧向送风
散流器送风
孔板送风
喷口送风（集中送风）
地板送风
一、侧向送
气流组织方式：
上送上回；上送下回。
适用场合：
跨度有限、高度不太低的空间，如客房、办公室、小跨度中庭等一般空调系统；以及空调精度△t=±1℃或△t≤±0.5℃的工业建筑。
风口类型：
常用百页风口
侧向送风设计参考数据：
（1）送风温差一般在6～10℃以下；
（2）送风口速度在2～5m/s之间；
（3）送风射程在3～8m之间；
（4）送风口每隔2～5m设置一个；
（5）房间高度一般在3m以上，进深为5m左右；
（6）送风口应尽量靠近顶棚，或设置向上倾斜15～20°的导流叶片，以形成贴附设流。
二、散流器送风
1．散流器平送
2．散流器下送
流组织方式：
上送下回或上送上回
适用场合：
大跨度、高空间，如购物中心，大型办公室，展馆等一般空调；
空调精度△t=±1℃或△t≤±0.5℃的工艺性空调。
风口类型：
方形、圆形、条缝型散流器
散流器送风设计参考数据：
（1）平送：
用于一般空调以及要求较高面积不大的恒温车间：
送风温差≤6~10℃
喉部风速=2~5m/s
散流器间距3~6m，中心距墙≥1m。
（2）下送：
有高度净化要求的空调房间：
房间高度3.5~4.0m
喉部风速=2~3m/s
散流器间距＜3m
三、孔板送风
气流组织方式：
上送下回
类型：
全面孔板：
开孔率＞50%
局部孔板：
开孔率≤50%
适用场合：
适用于高精度空调或净化空调，房间高度＜5m；空调精度△t=±1℃以及
空调精度△t≤±0.5℃；单位面积送风量大，工作区要求风速小的空调环境。
孔板送风设计参考数据：
（1）孔板材料：
镀锌钢板、不锈钢板、铝板、硬质塑料板等；
（2）稳压层净高应不小于0.2m；
（3）孔径一般为4～6mm；
（4）孔间距为40～100mm；
全面孔板平行流特殊要求：
（1）孔口气流速度≥3m/s；
（2）送风温差≥3℃；
（3）单位面积送风量大于60m3/（m2.h）
（4）均匀送风。
四、喷口送风
特点：
出口风速高，射程长，一般同侧回风，工作区在回流区。
气流组织方式：
上送下回式。
适用场合：
空间较大的公共建筑物如影剧院、体育场馆。
设计参考数据：
（1）送、回风口布置在同一侧；
（2）出风速度一般为：
4～10m。
五、地板送风
特点：
送风温差小，送风速度小，节能舒适。
气流组织方式：
下送上回。
适用场合：
有夹层地板可供利用的空调空间、以节能为目的的高大空间。
设计参考数据：
（1）送风温差一般以2～3℃为宜；
（2）送风速度一般不超过0.5～0.7m/s。
六、其他送风方式—座椅送风
七、回风口
设置位置：
房间下部离地面0.15m。
回风口风速：
3～4m/s。
特例：
走廊回风—回风通过百叶风口，以1.0～1.5m/s的速度进入走廊，再由走廊集中抽回到回风系统。
适用场合：
空调精度≥±1℃，有走廊可供利用的场合。
§4－3风机盘管空调系统（1学时）
一、风机盘管空调系统的组成和特点
1、风机盘管空调系统的组成
（1）风机盘管机组：
将流过盘管的室内空气冷却、减湿冷却或加热后送入室内，消除空调房间的冷热湿负荷。
（2）新风系统：
保证卫生，给空调房间补充一定的新风量，对于集中设置的新风系统，还可以负担一部分新风和房间热湿负荷。
（3）空调水系统：
给风机盘管机组和新风机组提供出来空气所需的冷热量。
在风机盘管空调系统中，一般应用风机盘管加新风系统的空调方式。
风机盘管排数为2～3排，新风箱为6排，冷冻水温为7℃左右。
为了充分发挥新风箱的处理能力，通常把室外空气处理到室内空气状态的等焓线。
这时，新风机组负担新风冷负荷和部分湿负荷，风机盘管机组负担室内冷负荷、室内湿负荷和部分新风湿负荷。
风机盘管机组在湿工况下工作，可用风机盘管的出水作为新风机组的进水。
2．风机盘管
（2）构造：
风机十盘管
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二、风机盘管水系统
1．双水管系统
2．三水管系统，四水管系统
三、风机盘管系统新风供给方式
1．自然渗入
2．墙洞直接引入机组
3．独立的新风供给系统
四、风机盘管空调系统的特点
优点：
布置灵活,独立调节室温,节省运行费用（可单独关机）
缺点：
噪声大，暗装维修不便。
运用场合：
饭店、旅馆、进深小于6米的房间。
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§4.4.2风机盘管空调系统布置方式
一、明装
二、暗装：
1.客房进门过道顶棚内：
一般采用低静压风机盘管。
2.大空间吊顶内的暗装方式之一：
一般均采用高静压风机盘管
暗装方式之二：
诱导器系统简介
左 ：
诱导器的结构右：
工作原理
实例一：
吊顶式诱导器
实例二：
置换通风式诱导器
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§4.4变风量空调系统
变风量空调系统是一种通过改变送入各房间的风量来适应房间负荷变化的全空气系统。
具体来说，变风量系统是通过变风量末端调节末端风量来保证房间温度，同时变频调节送、回风机来维持系统的有效、稳定运行，并动态调整新风量保证室内空气品质及有效利用新风能源的一种高效的全空气系统。
变风量空调系统并不仅仅是在定风量系统上安装末端装置和变速风机，而且还有一整套由若干个控制回路组成的控制系统。
变风量系统运行工况是随时变化的，它必须依靠自动控制才能保证空调系统最基本的要求（适宜的室温、足够的新鲜空气、良好的气流组织、正常的室内压力）。
机组的变风量控制就包含了送风机的控制、回风机控制、新风量控制等诸多环节。
可见，变风量空调系统和控制系统是紧密结合，不可分割的。
变风量空调系统是70年代在美国开始广泛使用的一种新型空调系统形式，这种系统可以实现：
∙自动调节送风量，适应房间空调负荷的变化
∙实现室内不同温度参数的要求
∙自动调节送风机的转速以降低空调系统运行能耗
·变风量系统有什么好处
（1）能同时满足不同房间的不同温度要求；
（2）节能、维修工作量小
（3）与风机盘管系统相比，更灵活，更易于改扩建送风口位置可灵活调整）
（4）由于在设计时可以考虑各房间同时使用率，所以能够减少风机装机容；
（5）变风量系统属于全空气系统，它具有全空气系统的一些优点。
可以避免风机盘管的
1.凝水问题（污染吊顶怎么办？
）
2.霉菌问题（严重影响室内空气品质，甚至引起空调综合症）
3.每年的维修工作量大
·变风量空调设备
变风量系统的核心设备是变风量末端，其组成部分为：
1.变风量末端箱体（含风阀及流量测量装置）
2.变风量末端控制器及执行器
3.变风量末端室内温控器
正是这三部分的统一保证了变风量末端能根据房间温度的变化及时地调节送风量。
§4－5空调系统的特点及选用
一、中央空调系统的分类
分类
空调系统
系统特征
系统应用
按空气处理设备的设置情况分类
集中系统
集中进行空气的处理、输送和分配
单风管系统/双风管系统/变风量系统
半集中系统
除了有集中的中央空调器外，在各自空调房间内还分别有处理空气的“末端装置”
末端再热式系统/风机盘管机系统\诱导器系统
分散系统
每个房间的空气处理分别由各自的整体式空调器承担
单元式空调器系统/窗式空调器系统\分体式空调器系统\半导体空调器系统
按负担室内空调负荷所用的介质分类
全空气系统
全部由处理过的空气负担室内空调负荷
一次回风系统
一、二次回风式系统
空气—水系统
由处理过的空气和水共同负担室内空调负荷
再热系统和诱导器系统并用；全新风系统和风机盘管机组系统并用
全水系统
全部由水负担室内空调负荷，一般不单独使用
风机盘管机组系统
冷剂系统
制冷系统蒸发器直接放室内吸收余热余湿
单元式空调系统\窗式空调器系统\分体式空调器系统
按集中系统处理的空气来源分类
封闭式系统
全部为再循环空气，无新风
再循环空气系统
直流式系统
全部用新风，不使用回风
全新风系统
混合式系统
部分新风，部分回风
一次回风系统
一、二次回风式系统
按风管中空气流速分类
低速系统
考虑节能与消声要求的矩形风管系统，风管截面较大
民用建筑主风管风速低于10m/s
工业建筑主风管风速低于15m/s
高速系统
考虑缩小管径的圆形风管系统，耗能多，噪声大
民用建筑主风管风速高于12m/s
工业建筑主风管风速高于15m/s
二、空调系统的选择
"设计规范"规定了选择空调系统的总原则：
选择空调系统时，应根据建筑物的用途、规模、使用特点、室外气象条件、负荷变化情况和参数要求等因素，通过多方面的比较来确定。
这样就可在满足使用要求的前提下，尽量做到一次投资省、系统运行经济和减少能耗。
表各种空调系统的比较
系统分类
比较分级
项目
集中式系统
半集中式系统
分散式系统
单风管定风量
变风量
风机盘管
诱导器
单元式或房间空调器
初投资
B
C
B
C
A
节能效果与运行费用
A
A
B
C
B
施工安装
C
C
B
B
A
使用寿命
A
A
B
A
C
使用灵活性
C
C
B
B
A
机房面积
C
C
B
B
A
恒温控制
A
B
B
C
B
恒湿控制
A
C
C
C
C
消声
A
A
B
C
C
隔振
A
A
B
A
C
房间清洁度
A
A
C
C
C
风管系统
C
C
B
B
A
维护管理
A
B
B
B
C
防火、防爆、房间串气
C
C
B
A
A
注：
表中A（较好）；B（一般）；C（较差）。
表各类空调系统适用条件及使用特点
系统类型
适用条件
空调装置
类别
特点
集中式系统
⒈空调房间面积大或多层、多室，且冷（热）湿负荷变化情况类似；
⒉新风量变化大
⒊室内温度、湿度、洁净度、噪声、振动等指标要求严格；
⒋全年多工况适应和节能；
⒌可采用天然冷源；⒍维护、操作、管理方便；
⒎运行费用较低
单风管定风量直流式
房间内产生有害物质，不允许空气再循环使用
单风管定风量一次回风式
仅作夏季降温或室内相对湿度波动范围要求，且湿负荷变化较大
单风管定风量一、二次回风式
室内散湿量较小，且不允许选用较大送风温差
变风量
室温允许波动范围t≥1℃，显热负荷变化较大
冷却器
要求水系统简单，但室内相对湿度要求不严者
喷水室
⒈采用循环喷水蒸发冷却或天然冷源⒉室内相对湿度要求较严或相对湿度要求较大而又有较大发热量者⒊喷水室兼作辅助净化措施
半集中式空调系统
⒈空调房间面积大，但风管不易布置；
⒉多层多室，层高较低，热湿负荷不一致或参数要求不同；
⒊室内温湿度要求t》±1℃，Φ》±10%；
⒋要求各湿空气不要串通；
⒌要求调节风量
风机盘管
⒈空调房间较多，空间较小，且各房间要求单独调节；
⒉建筑物面积较大但主风管敷设困难
诱导器
多房间层高低，且同时使用，空气不允许互相串通，室内要求防爆
分散式系统
⒈各房间工作班次和参数要求不同且面积较小；
⒉空调房间布置分散；
⒊工艺变更可能性较大或改建房屋的层高较低，且无集中冷源
冷风降温机组
仅用于夏季降温去湿
恒温恒湿机组
房间全年要求恒温恒湿
表常用空调系统的使用特点比较
系统类型
比较项
集中式空调系统
风机盘管空调系统
单元式空调器
设备布置与机房
⒈空调与制冷设备可以集中布置在机旁；
⒉机房面积较大；
⒊有时可以布置在屋顶上或安设在车间柱间平台上
⒈只需要新风空调机房面积；
⒉风机盘管可以安装在空调房间内
⒊分散布管，敷设各种管线较麻烦
⒈设备成套、紧凑、可以放入房间也可安装在空调机房内；
⒉机房面积小，只需集中式系统的50%，机房层高较低；
⒊机组分散布置，敷设各种管线较麻烦
风管系统
⒈空调送回风管系统复杂，布置困难；
⒉支风管和风口较多时不易均衡调节风量
⒈放室内时，不接送、回风管；
⒉当和新风系统联合使用时，新风管较小
⒈系统小，风管短，各个风口风量的调节比较容易达到均匀；
⒉直接放室内时，可不接送风管，也没有回风管；
⒊小型机组余压小，有时难于满足风管布置和必须的新风量
节能与经济性
⒈可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化，实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风，减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间
⒈灵活性大，节能效果好，各房间自行调节需求；
⒉盘管可冬夏兼用，内壁容易结垢，降低传热效率；
⒊无法实现全年多工况节能运行调节；
⒈灵活性大，各房间可自行调节需求；
⒉无法实现全年多工况节能运行调节，过渡季不能用全新风，大多用电加热，耗能大
使用寿命
使用寿命长
使用寿命较长
使用寿命较短
安装
设备与风管安装工作量大，周期长
安装投产较快，介于集中式与单元式二者之间
⒈安装投产快；
⒉对旧建筑改造和工业变更的适应性强
维护运行管理
空调与制冷设备集中安设在机房，便于管理和维修
布置分散，维护管理不方便，水系统复杂，易漏水
机组易积灰与油垢，清理比较麻烦，使用二三年后，风量、冷量将减少；难以做到快速加热（冬天）与快速冷却（夏天）。
分散管理与维修较麻烦
温湿度控制
可以严格地控制室内温度和相对湿度
对室内温湿度要求较严时，难于满足
对要求全年需保证室内相对湿度允许范围<±15%或要求室内相对湿度较大时，较难满足。
多数机组按17~21kj/kg的最大焓降设计，对室内温度要求较低、室外湿球温度较高、新风量要求较多时，较难满足
空气过滤与净化
可以采用粗效、中效和高效过滤器，满足室内洁净度的不同要求。
采用喷水室时，水与空气直接接触，易受污染，须常换水
过滤性能差，室内清洁度要求较高时较难满足
过滤性能差，室内清洁度要求较高时较难满足
消声与隔振
可以有效地采取消声和隔振措施
必须采用低噪声通风机，才能保证室内要求
机组安放在空调房间内，因此噪声振动不好处理
风管互相串通
空调房间之间有风管相连，使各房间互相污染。
当发生火灾时会通过风管迅速蔓延
各空调房间之间不会互相污染
各空调房间之间不会互相污染、串声。
发生火灾时也不会通过风管蔓延
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