空气调节总结

1 绪论绪论 1 1 空气调节空气调节 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 达到给定要求的技术 2 2 空调系统空调系统 以空气调节为目的而对空气进行处理 输送 分配 并控制其参数的所有设备 管道及附件 仪 器仪表的总和 3 3 空调系统的组成 空调系统的组成 一个典型的空调系统应由空调冷源和热源 空气处理设备 空调风系统 空调水系统 空调 的自动控制和调节装置这五大部分组成 4 4 任务任务 保证某一特定空间的空气参数达到的所要求状态 5 5 作用作用 a 创造合适的室内气候 b 创造舒适的工作 学习 生活环境 c 创造特定的气候条件 d 创造良好的贮藏环境 6 6 技术手段 技术手段 a 采用换气的方法保证内部环境的空气新鲜 b 采用热 湿交换的方法保证内部环境的温湿度 c 采用净化的方法保证空气的清洁度 7 空气环境 空调空气环境 空调 四度四度 1 气流速度 2 空气温度 3 空气湿度 4 清洁度 第一章第一章 1 1 湿空气湿空气大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而成的 一般称其为湿空气 干空气成分 干空气成分 氮 氧 氩及其他微量气体 常温常压下干空气可视为理想气体 而湿空气可近似视作理想气体 2 2 未饱和湿空气和饱和湿空气未饱和湿空气和饱和湿空气 水蒸汽包括 过热蒸汽 饱和蒸汽 过热水蒸汽 干空气 未饱和湿空气 饱和水蒸汽 干空气 饱和湿空气 3 3 湿空气基本状态参数湿空气基本状态参数 压力 密度 含湿量 相对湿度 焓 露点温度 4 4 从气体分子运动论的观点来看从气体分子运动论的观点来看 水蒸汽分压力大小直接反映了水蒸汽含量的多少 5 5 密度密度 单位容积的湿空气所具有的质量 称为密度 湿空气的密度 干空气密度 水蒸气密度 6 6 含湿量 含湿量 在湿空气中与 lkg 干空气同时并存的水蒸汽量称为含湿量 当大气压力 B 一定时 水汽分压力 Pq 只取决于含湿量 d 7 7 绝对湿度绝对湿度 每 1m3湿空气中所含的水蒸气的质量 单位为 kg 水蒸汽 m3 湿空气 湿空气的绝对湿度为水蒸汽 比容的倒数 8 8 相对湿度 相对湿度 湿空气的水蒸汽压力与同温度下饱和湿空气的水蒸气压力之比 由其定义可知 相对湿度表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度 反映所含水蒸气的饱和程度 相对湿 度小 吸收水蒸汽的能力越强 相对湿度大 吸收水蒸汽的能力越弱 绝对湿度一日中相对稳定 相对湿度与气温变化相反 9 9 湿空气的焓湿空气的焓 h h 应等于 1kg 干空气的焓加上与其同时存在的 d kg 或 g 水蒸气的焓 10 10 露点温度 露点温度 温度下降到使得空气的 d 值等于表中某一饱和含湿量 db值时 这 db个所对应的温度称为该未饱 和空气的露点温度 换言之 露点温度就是当湿空气下降到一定温度 有凝结水出现时的温度 tl 表 tl出现结露现象 表 tl 无结露现象 11 湿空气的焓湿图 湿空气的焓湿图 h d 的组成 等温线 t 等焓线 h 等含湿量线 d 等相对湿度线 水蒸气分压力线 Pq 热湿比线 热湿比 12 湿球温度湿球温度是在定压绝热条件下 空气与水直接接触达到稳定热湿平衡时的绝热饱和温度 也称热力学湿球温 度 21 21 1000 hh dd 2 13 干球温度 干球温度 是温度计暴露于空气中而又不受太阳直射时所测出的温度 即我们平常所说的大气温度 二者关系二者关系 湿球温度 Tw0 增焓增湿 增焓增湿 喷蒸汽可近似喷蒸汽可近似 实现等湿过程实现等湿过程 0 减焓 减湿减焓 减湿 0 减焓 增湿 降温减焓 增湿 降温 17 不同状态空气的混合态的确定不同状态空气的混合态的确定 1 两种不同状态的空气相混合 混合状态点必落在这两点的连线上 2 混合状态点 C 将线段 AB 分为两段 这两段长度之比 等于参与混合的两种空气质量的反比 且混 合点靠近质量大的空气一端 第二章第二章 空调负荷计算空调负荷计算 1 空调系统的作用空调系统的作用就是平衡室内 外干扰因素的影响 使室内温度 湿度维持在设定的数值上 在空调技术中 将这些干扰因素对室内的影响称为负荷负荷 空调负荷计算的目的空调负荷计算的目的就在于确定空调系统的送风量并作为选择空调设 备容量的依据 3 2 空调负荷空调负荷包括冷负荷 热负荷和湿负荷 3 基本概念 基本概念 得热量得热量 某一时刻进入空调房间的总热量 太阳辐射热 温差传热 人体散热 设备 照明散热等 耗热量耗热量 某一时刻自空调房间散发出去的总热量 得湿量得湿量 某一时刻进入空调房间的总湿量 包括工艺设备散湿 人体散湿等 冷负荷冷负荷 指为了维持室内设定的温度 在某一时刻必须由空调系统从房间带走的热量 或者某一时刻需要向 房间供应的冷量 热负荷热负荷 指为补偿房间失热在单位时间内需要向房间供应的热量 湿负荷湿负荷 指湿源向室内的散湿量 即为维持室内的含湿量恒定需要从房间除去的湿量 4 空调房间室内温度 湿度通常用两组指标来规定 即温度湿度基数和空调精度 即温度湿度基数和空调精度 室内温 湿度基数室内温 湿度基数是指在空调区域内所需保持的空气基准温度与基准相对湿度 空调精度 空调精度 是指在空调区域内 在工件旁一个或数个测温 或测相对湿度 点上水银温度计 或相对湿度 计 在要求的持续时间内 所示的空气温度 或相对湿度 偏离室内温 湿 度基数的最大差 值 4 空调因服务对象不同可分为 空调因服务对象不同可分为 1 舒适性空调 以满足人体舒适感来确定 一般无精度要求 2 工艺性空调 按工艺过程的特殊要求而提出 一般对精度要求比较高 同时兼顾人体的卫生要求 工艺性空调可分为分为一般降温性空调 恒温恒湿空调和净化空调 5 影响人体舒适感的因素有 影响人体舒适感的因素有 1 室内空气温度 2 室内空气相对湿度 3 人体附近气流速度 4 围护结构内表面及室内其他物体表面的温度 5 衣着情况及衣服的保温性和透气性 6 人的活动情况 7 人的年龄和身体状况 8 种族和个体的习惯 6 预测不满意百分比预测不满意百分比 PPD 是通过概率分析确定某环境条件下人群不满意的百分数 预期平均投票预期平均投票 PMV 夏季空调温度不低于 26 7 落到地球上的太阳辐射能量由三部分组成落到地球上的太阳辐射能量由三部分组成 直射辐射 为可见光和近红外线 散射辐射 被大气中的水蒸汽和云层散射 为可见光和近红外线 大气长波辐射 大气 水蒸汽和 CO2 吸收后再向地面辐射 为长波辐射 在日间比例很小 可以忽略 所谓太阳总辐射照度一般仅包括前两部分 8 通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷通过围护结构的得热量及其形成的冷负荷 围护结构的热作用过程 无论是通过围护结构的传热传湿还是室内产热产湿 其作用形式包括对流换热 对流 质交换 导热 水蒸汽渗透 和辐射三种形式 得热得热 某时刻在内外扰作用下进入房间的总热量叫做该时刻的得热 如果得热ts2 的情况 所以双级喷水室的 E 值可能大于 1 E 可能等于 1 双喷适用条件双喷适用条件 1 利用天然水源降温 当加大进回水温差 节约天然水 例如深井水 量时 2 利用天然水源作为第一级喷水 用冷冻水作第二级喷水 以节约人工制冷量时 3 人工制冷 供冷水管路较长 采用双级喷水加大进回水温差 节约输送水泵能量 减少输送水管径以节约 管材和管路冷损失 且经济合理时 14 影响喷水室热交换效果的因素 影响喷水室热交换效果的因素 1 空气质量流速 增加可提高效率 但增加阻力和挡水板过水量 v 2 5 3 5kg m2s 2 喷水系数 W G kg 水 kg 空气 递增 但跟要处理空气的终状态有关 3 喷水室结构特性的影响 喷嘴排数 双排比单排好 三排跟双排差不多 喷水室级数 双级高 有可能达到 E 1 E 1 喷嘴密度 表面水苗重叠和空气旁通 有最佳值 喷水方向 单排逆喷 双排对喷好 排管间距 从占地面积与热交换效果考虑有最佳值 喷嘴孔径 孔径小 水滴细 效率高 但易堵塞 4 空气与水初参数的影响 决定处理过程方向 但同类过程中初参数对效率影响不大 5 15 表面式换热器有肋管式与光管式两种 16 安装形式 水与空气侧均可串 并联 蒸汽回路只能并联 17 表面式换热器热湿交换过程的特点 表面式换热器热湿交换过程的特点 1 空气与水不直接接触 2 逆流 顺流 水温越不过空气的干球温度 3 空气只能除湿 不能加湿 可实现三种过程 4 终状态点必在起始点至饱和线的切线或割线上 18 空气加湿的方法 喷水加湿 喷蒸汽加湿 电加湿 超声波加湿 红外线加湿等 19 各种主要加湿方法及设备 等温加湿 蒸汽加湿 干蒸汽加湿器 电热式加湿器 电极式加湿器 等焓加湿 喷水雾加湿 超声波加湿器 离心式加湿器 20 其他除湿方法及设备 用加热通风法减湿 用冷冻除湿机减湿 用固体吸附剂除湿 用液体吸湿剂除湿 21 液体吸湿剂除湿的优点 1 除湿降温分别处理和调节 提高了制冷效率 2 有利于提高室内空气品质 3 可以使用低品位热能 第四章第四章 空调调节系统空调调节系统 1 空气调节系统一般主要由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置等组成组成 根据需要 它们能组成 许多不同形式的系统 2 空调系统分类及优缺点空调系统分类及优缺点 按空气处理设备设置情况按空气处理设备设置情况 1 集中系统 优点 易于控制 管理方便 易于维修 缺点 调整节能性差 2 半集中系统 房间有二次设备 3 全分散系统 局部机组 不需集中的机房 按承担室内负荷介质种类按承担室内负荷介质种类 1 全空气系统 缺点 由于空气的比热较小 需要用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 2 全水系统 优点 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小许多 缺点 仅靠水来 消除余热余湿 并不能解决房间的通风换气问题 因而不能单独采用这种方法 3 空气 水系统 优点 4 冷剂系统 缺点 由于冷剂管道不便于长距离输送 因此在规模上有一定限制 根据集中式空调系统处理空气来源根据集中式空调系统处理空气来源 1 封闭式系统 优点优点 没有其他多余的负荷 节能 缺点缺点 空气品质不好 不适用于居住建筑 2 直流式系统 优点 优点 它所处理的空气全部来自室外 使用与不允许采用回风的场合 缺点 缺点 能耗高 3 混合式系统 优点 优点 既能满足卫生要求 又经济合理 故应用最广 3 空调系统中的新风占送风量的百分数不应低于 10 空调系统新风量 应向空调房间供给的室外新鲜空气量 即最小新风供给量 新风量是保证良好室内空气环境的基本要求 是衡量空调系统是否到达健康标准的基本条件 4 一次回风一次回风 回风与室外新风在喷水室 或表面式空气冷却器 简称表冷器 前混合 5 二次回风二次回风 回风与新风在喷水室 或表冷器 前混合并经热湿处理后 再次与回风混合 6 什么是集中式一次回风空调系统 什么是集中式一次回风空调系统 特征 集中式 一次回风 典型的集中式一次回风空调系统 是指 全空气 定风量 低风速 单风道的集中式一次回风空调系统 夏季夏季 为什么要进行一次回风 节能 空气品质有所下降 但新风比一定时不会下降太多 一次回风的缺点 冷热抵消 耗能 解决办法 机器露点送风 温差大 温度难控 或采用二次回风 设备承担负荷构成方法 方法一 h d 图分析法关键关键 新风负荷 Q2 确定 结论 结论 Q0 Q1 Q2 Q3 方法二 系统热平衡法进入系统热量 离开系统热量 结论 结论 Q0 Q1 Q2 Q3 冬季 冬季 冬夏设计工况 送风的含湿量是否相等 前提条件 1 冬夏余湿量不变 2 送风量不变 3 室内状态点不变 冬季的加湿采用的方法 是绝热加湿还是等温加湿 取决于夏季设备配置 1 喷淋室 2 表冷器 冬季加湿 1 喷淋室绝热加湿 2 喷干蒸汽等温加湿 6 什么情况下要进行预热 预热量是多少 不用预热最远点确定 1 新风比减少 C 远离 W1 点 2 因此 允许最远点应对应最小新风比 m 预热量确定 Q预热 GW hW 7 什么是集中式二次回风空调系统 空调系统的回风与室外新风在喷淋室前混合并经喷雾处理后 再次与回风混合 称二次回风式系统 特征 集中式 二次回风 典型的集中式二次回风空调系统 它是指 全空气 定风量 低风速 单风道的集中式二次回风空调系 统 夏季工况夏季工况 1 二次回风主要解决什么问题 它的优点是什么二次回风主要解决什么问题 它的优点是什么 解决冷热抵消问题 优点 节省了再热量 2 二次回风主要缺点是什么 局限性 二次回风主要缺点是什么 局限性 缺点 系统较复杂 机器露点较低 局限性 适用于送风温差较小 送风量较大的场合 冬季工况冬季工况 1 冬夏设计工况 机器露点位置是否变化 冬夏设计工况 机器露点位置是否变化 机器露点位置不变的前提条件 1 室内状态点不变 2 冬夏余湿量不变 3 送风量不变 4 二次回风比不 变 2 什么情况下要进行预热 预热量是多少 什么情况下要进行预热 预热量是多少 hw1确定 1 第一次混合 2 第二次混合 预热量 Q预热 GW hW 8 集中空调装置的系统划分的原则 1 室内参数 温湿度基数和精度 相近以及室内热湿比相近的房间可采用同一系统 2 朝向 层次等位置相近的房间宜采用同一系统 3 工作班次和运行时间相同的房间采用同一系统 4 对室内洁净度等级或噪声级别不同的房间 宜按各自的级别设计 5 产生有害物的房间不宜和一般房间合用一个系统 6 空调系统的分区应与建筑防火分区相对应 9 系统分区处理的常见形式 1 室内 N 点相同 热湿比 不同 采用定露点 分室加热 2 室内 tN相同 N允许有偏差 热湿比 也各不同 采用定露点 相同的 to 但需根据房间的重要性选 择露点 3 室内 tN 相同 N 也相同 to 也要求相同 热湿比 不同 集中处理新风 分散回风 分室加热 即 分区空调方式 分层空调方式 4 室内 tN 相同 热湿比 不同 双风道系统 10 P132 定风量系统定风量系统 CAV 通常的集中式空调系统 风机的送风量保持一定 通过改变送风温度来适应空气调 节区的负荷变化 以调节室内的温湿度 这种系统称为定风量空调系统 变风量系统变风量系统 VAV 通过改变送风量而保持一定的送风温度 适应空气调节区的负荷变化 达到调节所需要的 室内温湿度 这类系统称为变风量系统 11 为什么要采用 VAV 1 适应负荷方便 可以用同一个全空气系统为多室服务并做到独立调节 2 部分负荷时减少再热量 3 部分负荷时节省风机能耗 12 变风量系统的主要形式 单风道变风量系统 风机动力型变风量系统 其他变风量系统 旁通型系统和诱 导型系统 13 旁通型系统的特点 1 室内负荷变化但系统风量和静压不变 亦不会增加噪声 风机也不用调速控制 2 室内负荷减少时不必增大再热量 比较定风量系统 但风机动力没有省 3 采用大风量旁通型系统经济性不明显 适用于小型系统并采用直接蒸发式冷却器的空调装置 14 诱导型系统的特点 1 由于系统诱导回风可以提高送风温度 因此 一次风温度可以较低 所以 风量少了 又可以采用高速 送风 风管断面较小 然而为了达到诱导作用却提高了风机压头 2 可利用室内照明热量提高送风温度 故 7 适用于高照明度的办公室 3 室内二次回风不可能进行有效的过滤 4 即使负荷减少 房间风量变化不大 15 风机盘管机组由盘管和风机组成 16 局部空调机组分类 按容量大小分 按容量大小分 窗式 挂壁式嵌墙式 柜式吊顶式空调机 按冷凝器冷却方式 按冷凝器冷却方式 水冷型 风冷型 按机组整体性 按机组整体性 整体式 分体式多匹配型 第五章第五章 空调房间的空气分布空调房间的空气分布 1 为什么要考虑气流分布 为什么要考虑气流分布 正确求出负荷 送风状态参数和送风量 然后全部送入室内 不能解决室内的环境问题 1 气流分布对工作区的温度 速度 洁净度有重要影响 2 气流分布影响了送风量 送风温差 从而影响设备投资和运行费 3 送回风形式影响土建和室内设计 2 送回风有哪些组织形式送回风有哪些组织形式 上送下回方式 上送上回 下送上回 中送风 3 不同气流组织形式有哪些特点不同气流组织形式有哪些特点 4 有哪些不同种类的风口 它们的特点是什么 有哪些不同种类的风口 它们的特点是什么 百页风口 侧送 有导向功能 上侧送 ADPI 好的范围小 不适于 VAV 散流器 适用于吊顶送风 根据顶棚形状和定型产品样本建议的流程 间距 负责面积形状不超过 1 1 5 条缝风口 旋流风口 投射风口 格栅风口 孔板风口 回风口 金属网格 栅 百叶 其他 座椅风口 置换风口 5 气流分布的设计中需要考虑哪些问题 气流分布的设计中需要考虑哪些问题 考虑射流的受限 重合及非等温的影响等因素 即考虑射流受限的修正系数 K1 考虑射流重合的修正系数 K2 考虑非等温影响的修正系数 K3 6 送风口贴近顶棚时射流在顶棚处不能卷吸空气 因而流速大 静压小 而射流下部流速小 静压大 使得 气流贴附于顶棚流动 这样的射流称为贴附射流贴附射流 7 射流分类射流分类 按空气射流是否受限按空气射流是否受限 自由射流 和 受限射流 按与周围温度是否有差异按与周围温度是否有差异等温射流 和 非等温射流 空调工程中常用送风气流为非等温受限射流 8 排风口的气流流动近似于流体力学中所述的汇流 汇流的规律性汇流的规律性 对于一个点汇 其流场中的等速面是以汇 点为中心的等球面 面且通过各个球面的流量都相等 因此随着离开汇点的距离增加 流速呈二次方衰减 9 空气龄空气龄 是指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间 10 空气分布特性指标空气分布特性指标 ADPI 定义为满足规定风速和温度要求的测点数与总测点数之比 第六章第六章 空调系统的运行调节空调系统的运行调节 1 室内热湿负荷变化指的是室内余热量 Q 和余湿量 W 随着室内工作条件的改变和室外气象条件的变化而改变 2 室内负荷变化的系统调节 改变机器露点的方法改变机器露点的方法 调节预热器加热量 调节新 回风比 调节喷水温度或表冷器进水温度 调节一 二次 回风混合比 变风量空调系统变风量空调系统 1 使用节流型末端装置进行调节 最大缺点是存在风压耦合 当几个房间节流减少风量后 会造成风管内总压升高 导致一些没有负荷变化 的房间风量增大 如此形成连锁效应 造成整个系统振荡 2 使用旁通型末端装置进行调节 它的优点是在一定程度上可解决风压耦合问题 3 使用诱导型末端装置进行调节 4 使用变频变风量空调系统进行调节 风机盘管机组的局部调节方法 风机盘管机组的局部调节方法 调节水量 调节风量和调节旁通风门 去年的 去年的 06 级 级 8 得热量与冷负荷的区别得热量与冷负荷的区别 得热量是指在某一时刻由室外和室内热源散入房间的热量总和 而冷负荷是指为了维 持室温恒定 空调设备在单位时间内必须自室内取走的热量 得热量与冷负荷有时相等 有时则不等 围护 结构热工特性及得热量的类型决定了得热量与冷负荷的关系 7 室内空气设计参数室内空气设计参数 室内空气的计算参数因服务对象不同而不同 可分为舒适性空调和工艺性空调 前者 主要从人体舒适感出发确定室内温 湿度设计标准 一般不提空调精度要求 后者主要满足工艺过程对温湿度 基数和空调精度的特殊要求 同时兼顾人体的卫生要求 p25 26 空气冷却器空气冷却器 表面式空气冷却器 喷水室 直接蒸发式空气冷却器 空气加热器 空气加热器 表面式空气加热器 电加热器 空气的加湿设备空气的加湿设备 蒸汽喷管加湿器 电加湿器 局部补充加湿器 其他等焓加湿器 超声波加湿器 空气除湿设备空气除湿设备 加热通风法减湿 冷却减湿 液体吸湿剂吸收减湿 固体吸湿剂吸附减湿 集中式空调系统集中式空调系统 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 系统的基本组成 1 空气处理部分 2 空气输送部分 3 空气分配部分 4 冷 热源部分 半中式空调系统 风机盘管系统的组成 风机盘管空调系统由风机盘管 新风机组 送风管道以及控制阀门等 组成 诱导器系统 能效比 名义工况制冷量 p148 按国家有关规定 房间空调器实测的能效比不能低于下 表规定的 85 1一次回风式系统的示意图以及在夏季空气处理过程 i d 图的表示 P118 冬季空气处理过程冬季空气处理过程 i d 图的表示 图的表示 P120 2二次回风式空调系统以及夏季空气处理过程二次回风式空调系统以及夏季空气处理过程 i d 图的表示 图的表示 P122 图图 4 12 3空调房间的气流组织形式空调房间的气流组织形式 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 4侧向送风适用场合侧向送风适用场合 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 5散流器送风适用场合散流器送风适用场合 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 6孔板送风适用场合孔板送风适用场合 适用于高精度空调或净化空调 房间高度 5m 空调精度 t 1 空调精度 t 0 5 单位面积送风量大 工作区要求风速小 喷口送风适用场合喷口送风适用场合 空间较大的公共建筑物如影剧院 体育场馆 地板送风适用场合地板送风适用场合 有夹层地板可供利用 7空调水系统包括冷