建筑设备空气调节3课时.ppt

1 3 4常用空调系统简介 1 一次回风系统1 工作原理一次回风系统属于典型的集中式空调系统 也属于典型的全空气系统 该系统是由室外新风与室内回风进行混合 混合后的空气经过处理后 经风道输送到空调房间 这种空调系统的空气处理设备集中放置在空调机房内 房间内的空调负荷全部由输送到室内的空气负担 空气处理设备处理的空气一部分来自于室外 这部分空气称为新风 另一部分来自于室内 这部分空气称为回风 所谓一次回风是指回风和新风在空气处理设备中只混合一次 2 3 4常用空调系统简介 一次回风系统 3 2 一次回风系统的优缺点 优点 1 设备简单 节省最初投资 2 可以严格的控制室内温度和相对湿度 3 可以充分进行通风换气 室内卫生条件好 4 空气处理机组集中在机房内 维修管理方便 5 可以实现全年多工况节能运行调节 6 使用寿命长 7 可有效的采取消声和隔振措施 缺点 1 机房面积大 风道断面大 占用建筑空间多 2 风管系统复杂 布置困难 3 一个系统供给多个区域 当区域负荷变化不一样时 无法进行精确调节 4 空调房间之间有风管连通 使各房间相互污染 5 设备与风管安装量较大 周期较长 4 3 4常用空调系统简介 3 一次回风系统系统的应用具有集中式空调系统和全空气系统的特点 从它具体的特点分析 这种空调系统适用于空调面积大 各房间室内空调参数相近 各房间的使用时间也较一致的场合 会馆 影剧院 商场 体育馆 还有旅馆的大堂 餐厅 音乐厅等公共建筑场所都广泛的采用这种系统 5 3 4常用空调系统简介 2 风机盘管加新风空调系统1 工作原理风机盘管加新风空调系统属于半集中式空调系统 也属于空气 水系统 它由风机盘管机组和新风系统两部分组成 风机盘管设置在空调系统内作为系统的末端装置 将流过机组盘管的室内循环空气冷却 加热后送入室内 新风系统是为了保证人体健康的卫生要求 给房间补充一定的新鲜空气 通常室外新风经过处理后 送入空调房间 6 2 风机盘管加新风空调系统 7 2 工作特点 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 新风机组为直流系统 无回风利用 为单风机系统 这种空调系统主要有三种新风供给方式 1 靠渗入室外新鲜空气补给新风 这种方法比较经济 但是室内的卫生条件较差 2 墙洞引入新风直接进入机组 这种做法常用于要求不高或旧建筑中增设空调的场合 3 独立新风系统 由设置在空调机房的空气处理设备把新风集中处理到一定参数 然后送入室内 风机盘管系统与新风系统配套使用 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 8 风机盘管 9 10 主要优点 1 解决了全空气处理空调系统中大风管占用空间的矛盾 2 各房间都能在各自不同的温度要求下使用 因而使用更为灵活 3 当部分房间负荷变小时 其供冷 热 量可随自动控制而减少 如果房间不使用 房间温度标准可降低甚至可以停止风机盘管的运行 有利于全年运行的节能 2 风机盘管加新风系统 11 2 风机盘管加新风系统 主要缺点 1 由于各被空调房间都设有风机盘管 因此其台数较多 导致检修和日常维护工作量增加 这些工作量包括 风机维护 过滤器清洗 控制阀门的维护检修等等 2 水管进入室内 要求施工严格 特别是冷冻水管的保温施工要求较好 否则将导致水管漏水或产生凝结水滴至吊顶 严重影响房间的正常使用 3 室内空调噪声主要取决于风机盘管本身的质量 如果风机盘管本身噪声较大 则很难消除它对室内的影响 12 2 风机盘管加新风系统 2 系统的应用风机盘管加新风空调系统具有半集中式空调系统和空气 水系统的特点 目前这种系统已广泛应用于宾馆 办公楼 公寓 医院病房等商用或民用建筑 13 3 变频式 VRV 空调器 传统空调器 是不断地根据温度控制指令间歇停止和启动制冷压缩机 在额定转速3000转 分下恒速运转 以维持在设定室温的范围内 变频式空调器 具有能将50赫芝的电网频率转变为10 140赫芝的功能 从而使制冷压缩机的转速在1800 7800转 分范围内变化 调节制冷系统的冷媒流量 并能在142 270伏范围的电网电压正常使用 根据温度控制指令 在压缩机连续运行时会改变频率 当产冷量要大时则高速运转 反之低速运转 最大产冷量为传统空调器的3倍 变频有直流 交流两种方式 以直流方式为好 14 3 变频式 VRV 空调器 VRV系统是制冷剂系统 只输送制冷剂到每个房间的分机 不需要设计独立的风道 新鲜空气可由新风机组提供 一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体 通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各换热器的制冷剂流量 可以适时地满足室内冷 热负荷要求 VRV空调系统需采用变频压缩机 多极压缩机 卸载压缩机或多台压缩机组合来实现压缩机容量控制 在制冷系统中需设置电子膨胀阀或其它辅助回路 以调节进入室内机的制冷剂流量 通过控制室内外换热器的风扇转速 调节换热器的能力 VRV即英文VariableRefrigerantVolume的缩写 15 变频空调系统主要优点 1 采用低频启动 启动电流小 对电网干扰小 节能 2 能快速制冷 制热且制热功能较强 受外界气温影响较小 3 变频空调器可根据房间的冷热负荷来自动调整制冷和制热能力 负荷大 就能力大些 负荷小 就能力小些 最适用于室内负荷变化大的空调场所 如办公室 会议中心 银行 商场 宴会厅等 4 启动后长期运转 控温精度高达 0 5 一般定频空调器的控温精度只能达到 1 5 16 变频空调系统主要优点 5 VRV系统可根据系统负荷情况 自动调整压缩机转速 改变冷媒流量 从而能保证在从高至低的负荷变化范围内 压缩机都以较高的效率运行 6 换热效率高 各室调节 控制灵活方便 7 与中央空调系统相比 节省占用空间 8 与普通分体空调相比 作用距离加大 9 施工安装方便 运行稳定可靠 17 变频空调系统主要缺点 1 系统控制复杂 2 对管材材质 制造工艺 现场焊接等方面要求非常高 3 初投资比较高 日本应用较多 适用场合 这种空调系统主要适用于商业办公楼 也可用于饭店 医院 学校 高级别墅 美的和大金 等建筑 18 3 5空调冷源和热源所谓冷热源设备 是指给建筑物或建筑群提供冷量和热量的设备 通常将实现该设备功能必须附带的部件也纳入冷热源部分来考虑 如锅炉可产生热水或蒸汽 是一热源设备 城市热力网在产生热时可能是锅炉 电站等方式 但对建筑物或建筑群而言 它也是一热源设备 冷水机组可产生冷水 是一冷源设备 直接蒸发式机组可直接产生冷风 也是一冷源设备 19 一 空调冷源设备 空调工程中使用的冷源 有天然的和人工的两种 天然冷源包括一切可能提供低于正常环境温度的天然物质 如深井水 天然冰等 其中地下水是常用的天然冷源 由于天然冷源受时间 地区 气候条件的限制 不可能总能满足空调工程的要求 因此 目前世界上用于空调工程的主要冷源依然是人工冷源 人工制冷的设备叫做制冷机 空调工程中使用的制冷机有压缩式 吸收式和蒸汽喷射式三种 其中以压缩式制冷机应用最为广泛 20 一 常见冷源设备 最常见的冷源设备是冷水机组 包括水冷冷水机组和风冷冷水机组 它们直接产生冷水 活塞式 螺杆式 离心式吸收式另一类冷源设备直接产生冷风 称为冷风机组 容量较小 通常为活塞式和螺杆式 21 风冷活塞冷水机组 22 水冷活塞冷水机组 23 风冷与水冷冷水机组的差别 冷水机组在制冷水时 还会产生废热 需及时排出 根据废热排出方式的不同分为风冷机组和水冷机组 风冷机组是将废热通过散热器排到机组周围的空气中 即将周围的空气吸入加热后排出 水冷机组则将废热排向冷却水中 通常设立一冷却水环路将热量带走 水中的热量通常通过冷却塔散到空气中 也可散到湖水 海水 土壤中 24 冷水机组的冷却水系统示例 冷却水系统通常由冷却塔 冷却水泵和管路组成 25 冷却塔 冷却塔通过热水在塔内喷淋 与周围空气进行热交换 包括显热交换和水蒸发引进的潜热交换 使水的温度降低 一般设置在屋顶上 占地面积约为总建筑面积的0 5 1 0 基础载荷是 横式冷却塔为1t m2 立式冷却塔为2 3t m2注意飞溅水滴噪声干扰对本栋建筑 放置在裙房上的问题最大措施 建筑隔声 冷却塔风机变频运行 下置风机对环境 选择合适的位置 特殊要求时选用静音型通风效果与美观必须保证冷却塔的通风 与美观冲突时可采取装饰措施 遮挡视线 保证通风 26 冷却塔示例 1 27 冷却塔示例 2 28 冷却塔示例 3 29 冷却塔示例 4 30 冷却塔安装位置示例 1 冷却塔 冷却塔 31 冷却塔安装位置示例 冷却塔 32 二 空调制冷原理 制冷机是指将具有较低温度的被冷却物体的热量转移给环境介质从而获得冷量的机器 制冷机内参与热力过程变化 能量转换和热量转移 的工质称为制冷剂 33 制冷机发展历史制冷机又称 冷冻机 1834年 美国的J 珀金斯试制成功人力转动的用乙醚为工质的可以连续工作的制冷机 1844年 美国的J 戈里试制了用空气为工质的制冷机 用在医院中制冰和冷却空气 1872 1874年 D 贝尔和C von林德分别在美国和德国发明了氨压缩机 并制成了氨蒸气压缩式制冷机 这是现代压缩式制冷机的发端 19世纪50年代 法国的卡雷兄弟先后研制成功以硫酸和水为工质的吸收式制冷机和氨水吸收式制冷机 1910年出现了蒸汽喷射式制冷机 1930年出现了氟利昂制冷剂 促进了压缩式制冷机的迅速发展 1945年 美国研制成功溴化银吸收式制冷机 空调工程中使用的制冷机有压缩式 吸收式和蒸汽喷射式三种 其中以压缩式制冷机应用最为广泛 34 二 空调制冷原理 1 压缩式制冷 利用液态制冷剂在低压低温下吸热气化而达到制冷目的 35 压缩式制冷的制冷剂 目前常用的制冷剂有氨和氟利昂 氨有良好的热力学性能 价格便宜 但有强烈的刺激作用 对人体有害 且易燃易爆 一般用于大型的冷冻系统 如冷库等 氟利昂是饱和碳氢化合物的卤族衍生物的总称 种类很多 大致可分为3类 一是氯氟烃类产品 简称CFC 主要包括R11 R12 R113 R114 R115 R500 R502等 由于对臭氧层的破坏作用极大 被 蒙特利尔议定书 列为一类受控物质 二是氢氯氟烃类产品 简称HCFC 主要包括R22 R123 R141b R142b等 臭氧层破坏系数仅仅是R11的百分之几 因此 目前HCFC类物质被视为CFC类物质的最重要的过渡性替代物质 在 蒙特利尔议定书 中R22被限定2020年淘汰 R123被限定2030年 36 三是氢氟烃类 简称HFC 主要包括R134A R125 R32 R407C R410A R152等 臭氧层破坏系数为0 但是气候变暖潜能值很高 在 蒙特利尔议定书 没有规定其使用期限 在 联合国气候变化框架公约 京都议定书中定性为温室气体 我们目前家用空调市场所使用的制冷剂全部都是氟里昂制品 非氟里昂制冷剂到目前为止还没有研发出来 政府明令禁止的是第一类氯氟烃类产品 对于氢氯氟烃类产品和氢氟烃类制冷剂 还要有相当长的一段使用时间 氟利昂制冷剂的优点是无毒无臭 无燃烧爆炸危险 但价格高 极易渗漏并不易发现 中小型空调制冷系统多采用氟利昂作制冷剂 37 二 空调冷源和制冷原理 2 吸收式制冷 38 非低位热能的话要油或天然气 二 空调冷源和制冷原理 2 吸收式制冷要制冷肯定要消耗能量 压缩式制冷采用压缩机做功的形式使被冷却物质的热量传递给周围介质 吸收式制冷主要采用消耗热能的形式 吸收式制冷可利用低位热能 如0 05MPa蒸汽或80 以上热水 用于空调制冷 因此有利用余热或废热的优势 由于吸收式制冷机的系统耗电量仅为离心式制冷机的20 左右 在供电紧张的地区可选择使用 吸收式制冷目前常用的有两种工质 一种是溴化锂 水溶液 其中水是制冷剂 溴化锂为吸收剂 制冷温度为0 以上 另一种是氨 水溶液 其中氨是制冷剂 水是吸收剂 制冷温度可以低于0 39 溴化锂冷热水机组 40 二 单纯热源设备 常见的单纯热源设备最常见的热源设备是锅炉燃煤锅炉燃油锅炉燃气锅炉电锅炉其它的热源形式包括城市热力网电站余热 热电联供 41 燃煤锅炉示例 42 燃油锅炉示例 43 燃气锅炉示例 44 电锅炉示例 45 城市热力网 很多城市在市政建设时已建好城市热力网 此时可直接利用城市热力网提供热水 只需要楼内设置生活热水锅炉即可 由于城市热力网很大 而与其相连的每个建筑的情况千差万别 通常采用间连的方式 即采用板式换热器将城市热力网与建筑内的水压分隔开 城市热力网供热示例 46 在热力站中 局部采暖系统与热网的连接可以分为 直接连接和间连接 所谓直接连接 是指热网的循环水直接进入用户内部的散热器 所谓间接连接是指热网循环水与热用户内部采暖系统循水相互隔绝 而其间只濒于热量交换的连接形式 从运行的角度来分析 直接连接系统的水力工况和热力工况受到热网运行工况的影响 而间接连接系统的水力工况不受热网运行工况的影响 故热网的压力波动不会引起内部循环水量分配关系的改变 只要作好细致的初调节 就可使水力工况长期稳定 故城市热力网通常采用间连的方式 电站余热可直接带用户 也可采用间连方式 城市热力网 47 三 冷热同源设备 48 常见冷热同源设备 所谓冷热同源设备是指能同时产生冷水和热水 或在不同的时期可分别产生冷水和热水的设备 风冷和水冷热泵可在夏季制冷水 在冬季制热水包括活塞式 螺杆式 离心式直燃机可同时产生热水 冷水和生活热水包括燃油式 燃气式 49 风冷热泵机组示例 50 水冷热泵机组示例 51 直燃机示例 52 热泵 随着我国经济的高速发展 能源问题已经成为我国经济发展的头号问题 而空调 供暖系统是我国民用能源消耗的主要方向 因而节能空调系统也成为我国各大空调企业研究的主要目标 而热泵技术是其中的焦点之一 热泵是一种能使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置 如冬季利用气源热泵供暖 它可以从室外寒冷空气中吸收热量 转移给室内 图 热泵能够将低温热源的热量转移给高温物体 这比直接使用电力 燃气 燃油等高品位的能源效率要高得多 以家用煤气热水器为例 作为一种能量转换装置 因为有高温废气的排放 不完全燃烧及换热效率方面的损失 实际的制热系数只在0 5 0 7之间 热泵是遵循逆卡诺循环原理 通过消耗一部分高品质的能量使热量从低温 低品位 热源中转移到高温热源中 其热量包括高品质热量和从低温源中吸收的热量 所以热泵不是热能的转换设备 而是热量的搬运设备 热泵制热的效率不受转换效率的制约 53 热泵节能效率常用能效比来衡量 热泵输出热量的功率与输入电能的功率的比值称为能效比 简称COP值 目前一般产品能效比在4左右 热泵主要有压缩式和吸收式两种 压缩式热泵是以消耗一部分高品质能源 电能或机械能 为代价致热的 吸收式热泵是以消耗一部分温度较高的高位热能为代价 从低温热源吸取热量供给用户 热泵由低温热源 如周围环境的自然空气 地下水 河水 海水 污水等 吸收热能 然后转换为较高温的热源释放至所需的空间 54 热泵 液体工质 高温高压的气体工质 高压液体工质 返回 55 56 热泵 目前经常使用的热泵通常有空气源热泵和水源热泵两大类 空气源热泵冬季通过吸收外界空气的热量来供热 夏季通过对外界空气的放热进行制冷 因此室外空气温度对热泵机组的运行效率影响很大 室外气温过低 将使得蒸发温度变低 压缩机入口压力降低 工质比容增大 压缩机的吸气量变小 如果仍要求与传统机组同样的冷凝温度 则会导致压缩比过大 压缩机过热 甚至烧坏 所以这种热泵机组性能系数当室外温度下降到一定温度时 大约在零下5 零下10 该机组将无法正常运行 大多数机组在 5 C时 机组的COP值已降至2 0以下 而机组的COP值在1 8以下时相对电加热热水器已无优势 故该机组一般在长江以南地区应用较多 57 水源热泵是一种利用地球表面或浅层水源 如地下水 河流和湖泊 或者是人工再生水源 工业废水 地热尾水等 的既可供热又可制冷的高效节能冷热源设备 水源热泵在冬季 把水体和地层中的热量 取 出来 提高温度后 供给室内采暖 夏季 把室内的热量取出来 释放到水体和地层中去 与空气源热泵相比 水源冬季温度比空气温度高 夏季比空气温度低 因此地源热泵的制热 制冷系数要高于空气源热泵 水源热泵消耗1kW h的电量 用户可以得到4 3 5 0kW h的热量或5 4 6 2kW h的冷量 与空气源热泵相比 其运行效率要高出20 60 运行