第六讲 空全空气系统和空气-水系统

6 6 第六讲第六讲 空气调节系统空气调节系统 主要内容 系统的分类 送风量确定 新风量确定 空调系统 空气处理设备 运行 调节 系统控制与选择 本讲的内容教较多 不是很容易掌握 比较散 应采用一条主线 将各节内容循序渐进的连贯起来 这条主线就是怎样使空气调节系统达到最佳要求 怎样 来达到 有哪些途径 系统的特点和作用 提出问题 什么是空气调节系统 系统有何种作用 建立空气调节系统的意义和目的 系统的节能 优化运行 在每节中一般都设置思考题 本将最后设置三个专题的论文 学 生可以任选自己感兴趣的专题撰写论文 6 1 空气调节系统的分类空气调节系统的分类 空调系统的组成 1 进风部分 2 过滤部分 3 加热和冷却部分 4 加湿和减湿部分 5 送风部分 6 供水部分 7 热回收装置 8 热源部分 9 冷源部分 10 控制 调节装置 按送风参数的数量分类 单参数系统 单风道 双参数系统 双风管 多区系统 按送风量是否恒定分类 定风量系统 变风量系统 按空气处理设备的集中程度分类 集中式 半集中式 分散式 按负担室内负荷所用的介质种类分类 全空气 全水 空气 水 冷剂 冷剂 空气 根据空调系统使用的空气来源分类 封闭式 直流式 混合式 按房间的控制要求分类 全空气空调系统 热风采暖系统 除尘系统 防火排烟 思考研究题思考研究题 空调系统是如何分类的 为什么这样分类 各种类型空调系统的特点与区别 如果综合楼安装空调系统 可以采用什么类型的空调系统 6 2 全空气系统的送风量确定全空气系统的送风量确定 本节主要讨论 送入空气的状态及空气量的确定 以计算出的空调冷 热 湿负荷为基础 利用不 同的送风和排风状态来消除室内余热余湿 维持空调房间所要求的空气参数 夏季送风状态及送风量确定 空调房间送风过程 热量平衡式 湿量平衡式 规范 规定的送风温差 空调房间换气次数 风口速度 规范 6 5 9 6 5 11 条连接 送风量必须满足下式 4 1000 sR w sR c s dd M hh Q M 送入空气状态变化过程分析 由热量平衡时与式 4 关系分析 凡是位于 R 点以下的该过程线上的诸点直到 S 点 均可作为送风状态点 S 点距 R 点愈近 送风量愈大 反之亦然 送风量小 空气处理设 备与输送风道均可减小 设备小 投资减少 且运行费用相对减少 送风温度过低 送风 量过小时 会使人感受到冷气流的作用 影响室内温度和湿度分布的均匀性和稳定性 规范 第 6 5 7 条规定的送风温差 空调系统的夏季送风温差 应根据送风口类型 安装高度 气流射程长度以及是否贴 附等因素确定 在满足工艺要求的条件下 确定适宜的送风温差 舒适性空调 送风高度 5m 时 不宜大于 10 送风高度 5m 时 不宜大于 15 工艺性空调 宜按下表采用 规范 第 6 5 8 条规定的换气次数 舒适性空调每小时不宜小于 5 次 高大房间的换 气次数应按其冷负荷通过计算确定 工艺性空调不宜小于表中数值 规范 6 5 9 6 5 11 条规定的风口风速 6 5 9 条 根据送风方式 送风口类型 安装高度 室内允许风速和噪声标准等因素确定 消声要求较高时 宜采用 2 5m s 喷口送风采用 4 10m s 6 5 11 条 回风口的吸风速度 宜按下表选用 冬季送风状态及送风量 空调房间温差传热的方向由内向外传递 室内热源向室内散热 余热量比夏季少 冬 季余湿量与夏季基本相同 冬季房间的热湿比值常小于夏季 空调送风温度 t s 接近或高 于室温 冬季在满足最少换气次数的要求情况下 适当提高送风温度 t s 可节约电能不宜过 高 t s 45 作作 业业 送风温差多大比较理想 已知 Q 41800kJ h W 4kg h 室内状态要求 t 22 55 夏季允许送风温差 t 8 求送风状态及送风量 6 3 空调系统的新风量空调系统的新风量 确定新风量依据的因素 卫生条件 采暖通风与空气调节设计规范 第 3 1 9 条 link 补充局部排风量或燃烧需要的空气量 P113 空调房间有排风装置时 避免产生负压 必须有相应的新风量来补充排风量 室温允许波动范围 送风温差 1 0 15 1 0 6 9 0 5 3 6 0 1 0 2 2 3 空调房间内设备燃烧时要消耗空气中的氧气 需要补充新风 保持空调房间的正压的要求 P113 防止外界环境空气渗入空调房间 干扰空调房间内温度或破坏室内洁净度 需要一定数量的新风量 采暖通风与空气调节设计规范 第 3 1 9 条 民用建筑人员所需最小新风量按国家现行有关卫生标准确定 见条例说明表 3 1 9 工业建筑应保证每人不小于 30m3 h 的新风量 采暖通风与空气调节设计规范 第 3 1 9 条 采暖通风与空气调节设计规范 原规范 5 3 8 条 6 4 定风量空调系统定风量空调系统 定风量单风道空调系统 普通集中式空调系统 低速 单风道集中式空调系统 全年送风量不变的全空气系统 送风量按房间最大热湿负荷确定 分类 直流式系统 全新风系统 link 封闭式系统 再循环系统 link 混风式系统 一次回风式空调系统 新风量与空气平衡 再热式空调系统 二次 回风式空调系统 定风量双风道空调系统 集中空调的系统划分和系统的分区处理 直流式空调系统 参考书 空气调节 薛殿华主编 什么是直流式空调系统 全部使用新风 100 的空调系统 夏季运行工况分析 夏季需要的冷量 夏季需要的再热量 焓湿图简介 1 直流式夏季运行工况分析 确定送风状态点 确定机器露点温度 室外空气状态点 到送风状态点的处理过程 直流式冬季运行工况分析 恒温恒湿 冬季室内设计状态点仍为 N 余湿量 W 与夏 季相同 即 余热量为 Q 室内热湿比 因房间耗热量的增加而变小 工程上冬季经常采 用与夏季相等的送风量 计算 举例讲解 2 封闭 循环 式空调系统 夏季运行工况分析 送入房间的空气全部通过回风管道进行再循环 没有新风引入 系统的耗冷量是最小的 系统冷量等于房间冷负荷 冬季运行工况分析 直接把空气从 N 点加热至送风状态 O1点 则房间的实际状态 点会偏移到 N1点 应采取除湿措施 当室内余湿量较小且湿度的控制精度较低时可以采用 循环式系统夏季 冬季运行工况 3 混合式空调系统 混合式空调系统型式 新风量与空气平衡 新风量 M0与回风量 Mr的关系 M0 Mr 则比较经济 但卫生条件 确定新风量依据的因素 卫生条件 Gw2 补充局部排风量或燃烧需要的空气量 Gp1 保持室内正压 Gs1 新风量的确定 取 Gw Max Gw1 Gp1 Gs1 Gw2 Gw3 0 1G 空调系统中的空气平衡 在 h d 图上夏季过程的确定 通过热平衡关系分析冷量 风量由参数 O 沿 线变为参数 N 这部分热量为 室内冷负荷 新风量 M0 进入 系统初焓 hw 排出焓 hN 这部分冷量为 新风冷负荷 满足 送风温差 要求 对已处理 的空气再一次加热 这部分热量为 再热量 系统所需冷量 一次回风式空调系统冬季处理过程 在 h d 图上冬季过程的确定 设冬季室内状态点与夏季相同 恒温恒湿系统 冬季与夏季采用相等送风量 送风状态点含湿量 d0 处理过程的流程 一次回风式系统 冬 夏季室内参数不同的一次回风式系统 夏季 冬季采用各自的 机器露点温度 在 t1 t2 1 2 所包围的范围内波动 二次回风式空调系统夏季处理过程 特点 冷却处理后与回风再混合 替代再热器以节约热量与冷量 在 h d 图上 夏季过程的分析 空气的处理过程 二次回风式空调系统冬季处理过程 在 h d 图上冬季过程的确定 设定 冬季室内参数与夏季相同 恒温恒湿系统 冬季与夏季采用相等风量 二次回风的混合比不变 机器露点的位置与夏季相同 link 双风道系统 定风量露点送风 双风道系统在 h d 图上的表示 风管温差传热和风机得热 夏季送风气流与风管周围环境的温差传热其温升计算式 P117 风机得热使气流的温升 当风机的电机不在输送的空气中 当风机的电机在输送的空 气中 定风量露点送风双风道系统在 h d 图上的表示 4 双风道系统 定风量再热式 双风道系统 两种系统分析 5 集中空调的系统划分和系统的分区处理 集中空调的系统划分 为什么要进行系统划分 建筑物的使用要求不同 系统中风量较大 进行系统划分的考虑的因素 室内参数 室内热湿比 朝向 层次 位置 工作班 次和运行时间 对室内洁净等级 噪声级别 室内是否产生有害气体 防火要求 系统划分的原则 P151 152 6 条 空调系统的分区处理 分区处理可以解决的问题 室内状态 N 点相同 但各室的热湿比值 不同时 当室内 N 点要求相同 热湿比各不相同 t0 不作严格限制时 要求各室送风含湿量 d0 不相同 采用的处理方法 双风道系统 3 种方法 分区加热处理方法 同一露点而分室加热 采用相同的 t0 和 tL 处理方法 分区空调方式 集中处理新风 分散回风 分室加热 作作 业 思考计算题业 思考计算题 试为上海某厂一个空调系统确定空气调节过程 并计算所需设备容量 已知条件如下 车间内设计参数冬 夏均为 t 20 1 50 5 夏季余热量为 34 9kw 冬季为 11 6kw 冬 夏余湿量为 20kg h 夏季送风温差采用 6 不许用回风 试为北京某厂一个有二次回风的空调系统确定空气调节过程 并计算所需设备热量 已知条件如下 车间内设计参数冬 夏均为 t 20 1 50 5 夏季余热量为 34 9kw 余湿量为 10kg h 冬季余热量为 11 6kw 余湿量为 15kg h 夏季送风温差采用 6 最小新风百分比以为 10 6 5 变风量系统 变风量系统 VAV系统 系统 为什么采用变风量系统 空调房间负荷不常处于最大值 大部分时间低于最大值 定风量系统的调节 调节再热量 提高 减少 ts 变风量系统的调节 减少送风量来保持 tR 不变 适合于舒适性空调 变风量单风道空调系统 节流型 用风门调节送风口开启大小进行调节风量 旁通型 通过送风口的分流机构来减少室内的空气量 诱导型 调节末端装置的诱导风量 风机动力型变风量系统 双风道变风量系统 变风量空调在设计方面的若干问题 变风量系统的特点及其适应性 普通低速集中空调系统变风量方式 1 单风道变风量系统 用风门调节送风口开启大小进行调节风量 用风门调节送风口 开启大小进行调节风量 条缝式节流型风口 2 风机动力型变风量系统 3 双风道变风量系统 4 变风量空调在设计方面的若干问题 气流分布问题 风口变风量产生的影响 风量 新风 气流 舒适度 普通风口风量 按最大送风量的 80 作为选定风口风量 冬 夏系 统最大风量是根据系统最大冷 热负荷计算 系统最小风量按系统最大风量的 30 50 计算 规范 6 3 7 变风量系统的风机控制 思考研讨题 思考研讨题 改变系统送风量 室内空气温度 tR 不变 其他参数 dR R 是否变化 为什么 采用什么方法使其他参数不发生变化 试分析节流型装置的特点及原理 是否还有其他调 节方法 使室内空气温度 tR 不变 复习 教材第七节内容 6 6 半集中式空调系统半集中式空调系统 空气空气 水系统水系统 类型 风机盘管加新风系统 诱导器系统 空气 水辐射板系统 1 风机盘管加新风系统 方式 空调房间内设置风机盘管机组处理空气 处理后的新风送入空调房间 系统结构 分类和特点 结构及类型 卧式 立式 系统特点 布置灵活 各房间可以独立调节 系统调节方式 风机盘管的风量调节和水量调节 风机盘管机组的新风供给方式种类及设计原则 具有独立新风系统的风机盘管机组的夏季处理过程 新风处理到室内空气焓值 不承担室内负荷 新风处理后的焓值低于室内焓值 承担部分室内负荷 风机盘管机组的选择 关键是确定盘管出口状态点 M 点 风机盘管机组的新风供给方式 节能型风机盘管 新风处理到室内空气焓值且不承担室内负荷 2 诱导器系统 机构原理和特点 诱导器的性能指标 诱导比 二次风量 一次风量 一次风量和压力损失 噪声 供热供冷量 水阻力 诱导器的种类 全空气系统 空气 水系统 诱导器系统适应性 新风 管道 F 卫生条件好 旧建筑加设空调 高层建筑 3 空气 水辐射板系统 系统特点 辐射板加新风系统 辐射板无除湿能力 温度 室内空气的露点温 度 室内湿负荷由新风负担 可获得舒适的环境 依靠调节辐射板冷量来控制室内温度 新风在室内的送风方式 混合送风 送入的新风应充分与室内空气混合 置换送风 新风靠近地面缓慢送出 因热浮升力向上流动 思考研究题 思考研究题 空气 水风机盘管系统 诱导器系统 空气 水辐射板系统之间的区别 从节能角度 进行分析 复习 教材第九 十 十一节内容 进行归纳总结 6 7 空气处理设备空气处理设备 主要内容 空气热湿处理的途经及设备类型 空气与水直接接触时的热湿交换 用喷 水室处理空气 用表面式换热器处理空气 空气的其它加热加湿方法 空气的其它减湿方 法 空气处理机组 空气热湿处理的途经及设备类型 空气热湿处理设备的类型 接触式热湿交换设备 喷水室 蒸汽加湿器 局部补充加湿器 液体吸湿剂减湿装置 表面式热湿交换设备 光管式 肋管式 空气热湿处理的途经 夏季 W L O W 1 O 固体稀释剂减湿 表面冷却器等湿冷却 W O 液体稀释剂减湿冷却 冬季 W 2 L O 加热器预热 喷蒸汽加湿 加热器再热 W 3 L O 加热器预热 喷水室绝热加湿 加热器再热 W 4 O 加热器预热 喷蒸汽加湿 W L O 喷水室喷热水加热加湿 加热器再热 加热器预热 一部分喷水室绝热加 湿 与另一部分未加湿的空气混合 2 空气与水直接接触时的热湿交换 热湿交换原理 空气与水直接接触时的状态变化过程 各种过程变化的特点 A 1 tw t1 tA Pq1 PqA t d i 减湿冷却 A 2 tL tw tA Pq2 PqA t d c i 等湿冷却 A 3 tL tw ts twPqA t d i 减焓加湿 A 4 tw ts twPqA t d i c 等焓加湿 A 5 ts twPqA t d i 增焓加湿 A 6 tw tA Pq6 PqA t c d i 等温加湿 A 7 tw tA Pq7 PqA t d i 增温加湿 3 用喷水室处理空气 4 用表面式换热器处理空气 类型与结构 光管式 肋管式 单翅片管 圆管绕片 圆管镶片 圆管套片 圆管轧片 椭圆翅片管 整体串片管 5 空气的其它加热加湿方法 用电加热器加热空气 裸线式 管式 空气的加湿处理 等温加湿 蒸汽喷管和干蒸汽喷管 干蒸汽加湿器 电热式加湿器 电极式加湿器 等焓加湿 喷雾加湿器 压缩空气喷雾加湿器 离心式加湿器 蒸发加湿 器 超声波加湿器 6 空气的其它减湿方法 一 加热通风减湿 二 冷却减湿 作业 思考研究题作业 思考研究题 有水和蒸汽两种媒介进行等温加湿 你选择哪一种媒介 为什么 用加热通风的方法减湿 如果室内不断有湿量产生 则室内的 仍会 室内有余热产生 单纯升温减湿会使 tn 过高 舒适性差 对于上述两点解决的办法 撰写论文 撰写论文 空气处理方法的分析与研究 全空气系统与空气 水系统的分析比较 各类空调系统的应用特点分析 6 8 空调系统的全年运行调节空调系统的全年运行调节 主要内容 室内热湿负荷变化时的运行调节 室外空气状态变化时的运行调节 变风 量空调系统的运行调节 半集中式空调系统运行调节 本节学习的意义 空调系统运行调节的意义 空调系统设计时 用焓湿图来分析空调系统的空气处理方案和空气处理设备的热量 并满足冬 夏季室外空气处于设计参数及室内负荷在最不利条件时的空调要求 实际运行情况 室外空气状态等于设计计算参数的时间极少 大部分时间随着春 夏 秋 冬作季节性的变化 室内余热余湿量也是经常变化的 空调系统的设计和运行必须考虑 在室外气象条 件和室内热 湿负荷变化时系统的运行调节 在全年内 既能满足室内温 湿度要求 又 能达到经济运行的目的 室内参数允许有一定的波动范围 一 室内热湿负荷变化时的运行调节 1 定机器露点和变机器露点的调节方法 定机器露点的运行调节 室内余热量变化 余湿量基本不变的情况 室内余热量余湿量 均变化 变机器露点的运行调节 室内余热量余湿量均变化 调节预热器加热量 调节新 回 风混合比 调节喷水温度或表冷器进水温度 2 调节一 二次回风混合比 利用室内回风的热量来代替再热量 3 调节空调箱旁通风门 设有旁通风阀的空调箱调节旁通风门 特点 室内回风经与新风混合后 部分空气经喷水室或表冷器处理 部分空气可经 旁通风阀流过 再与处理后的空气混合送入室内 对相对湿度控制精度要求较高时 在调节旁通风阀的同时调节冷冻水温度 适当降 低机器露点 4 调节送风量 当房间显热冷负荷减少 而湿负荷不变 减少送风量 使室温不变 减湿能力有所 下降 n 调节喷水温度或表冷器进水温度 降低机器露点 减少送风含湿量 5 多房间空调系统的运行调节 tn n t 相同 负荷不同 i 不同 各房间的 i 值彼此相差不大 各房间负 荷发生变化 采用定露点和改变局部房间再热量的方法进行调节 采用必要的系统划分措 施或在通向各房间的支风道上分别加设局部再热措施 以系统同一露点 不同送风温差送 风 送风量按各自不同的送风温差确定 二 室外空气状态变化时的运行调节 问题的提出 室外空气状态在一年中波动的范围很大 全年室外空气焓值的频率图 L16 空调系统确定后 根据气象变化情况 将 h d 图分成若干个气象区 空调工况区 如何进行空调工况分区 保证室内温湿度的要求为前提 运行经济 调节设备简单 可靠 各个空调工况区 使其空调处理是最经济的运行方式 充分考虑各分区在一年中出现 的累计小时数 以利于简化空调系统的调节设备 1 一次回风空调系统全年运行调节 第 区域 第 区域 第 区域 第 区域 2 空调系统全年节能运行工况 什么是空调多工况节能控制 把可能出现的室外空气变化范围分成若干区 每个区都有与之相对应的最节能空 调系统运行工况 全年所有季节中都能保证最节能的热湿处理工况 根据室内外参数的变 化 执行机构对状态点及参数信息进行综合逻辑判断 选择最合理的空气处理方式 通过计算 机程序控制 能自动的从一种工况转换到另一种工况 以达到最大限度地节约能量 每个最佳处理工况应满足的条件 采用变室内设定值 被调参数波动 扩大不用冷 热的时间 尽量避免为调节室内温湿度而出现冷热抵消的现象 在冬 夏季应充分利用室 内回风 保持最小新风量 以节省热量和冷量的消耗 在过渡季节充分利用室外空气的自然调 节能力 尽量不用或少用冷 热量 停开或推迟使用制冷机 使用其他调节方法来满足室内参 数的要求 三 变风量空调系统的运行调节 室内负荷变化时变风量系统的运行调节 节流型末端装置的变风量空调系统 旁通 型末端装置的变风量空调系统 诱导型末端装置的变风量空调系统 全年运行调节 全年有恒定冷负荷时 建筑内区 只有夏季冷负荷 采用不设末端再热的变风 量系统 风量随负荷变化 系统各房间冷负荷变化较大时 用有末端再热的变风量系统 夏季冷却和冬季加热的变风量系统 随着供冷 供热季节变化转换变风量系统的 调节工况 节流型末端装置的变风量空调系统 旁通型末端装置的变风量空调系统 诱导型末端 装置的变风量空调系统 系统各房间冷负荷变化较大时 末端再热变风量空调系统 夏季冷却和冬季加热季节转换的变风量空调系统 四 半集中式空调系统运行调节 诱导器系统的全年运行调节 当室外空气状态发生变化时 一次风的集中处理设备的调节 当室内负荷变化时系统的运行调节 1 全空气诱导器系统的运行调节 只改变一次风状态 只改变二次风状态 同时改变 一 二次风状态 2 空气 水诱导器系统的运行调节 只改变一次风状态 只改变二次盘管的冷热量 同时改变一次风状态和二次盘管冷热量 全空气诱导器系统的运行调节 风机盘管机组空调系统 风机盘管机组的局部调节方法 水量调节 风量调节 旁通风门调节 风机盘管空调系统的全年运行调节 负荷性质和调节方法 A T 和系统分区的关系 双水管系统的调节 不转换的运行调节 转换的运行调节 风机盘管机组的局部调节方法 二次盘管冷 热 量调节 由室内温度调节器通过三通 或直通 调节阀调节二次盘管的水温或水量 通过旁通风门调节二次盘管旁通风量来调节冷 热 量 一次风温度的集中调节 集中调节一次风温度时的热平衡式 对系统的一次风进行集中的再热量调节 必须要求系统中各个房间都使得新风量 A 与围护结构 内外温差为 1 传热量 T 有相同比值 A T C 风机盘管空调系统的全年运行调节 双水管系统的调节 转换运行调节 夏季运行与不转换运行的调节方法相同 当室外空气温度下降到某一值时 即可停用二次盘管 双水管系统的调节综述 1 不转换运行调节方法比较简单 全年都需要冷二次水 冬季有冷热量抵消现象 浪 费能量 适用于冬季能从自然冷源取得冷水的场合 2 转换运行调节方法比较麻烦 无冷热量抵消现象 节约能量 运行中的转换比较麻 烦 适用于冬季无条件从自然冷源取得冷水的场合 3 两种方法的选择 技术经济比较 主要原则是节省运行费用 在较冷的季节里 应 尽量少用或不用制冷设备 思考研究题 思考研究题 为什么空调系统的设计和运行必须考虑室外气象条件和室内热湿负荷的变化 全空气系统如何进行调节才能在全年内既能满足室内温湿度要求 又能达到经济运行 的目的 6 9 空调系统的自动控制空调系统的自动控制 空调系统调节自动化的意义 提高调节质量 保证室内达到所要求的条件 降低冷 热量的消耗 节约能量 保证系统按预定的最佳方案运行 减轻劳动强度 减少运行人员 提高劳动生产率 提高技术管理水平 系统运行安全 稳定 可靠 什么是自动控制 根据调节参数的偏差 用自动控制系统来控制各参数的偏差值 使之处于允许的波 动范围内 一 空调系统的自动控制的组成 1 空调自动控制系统的组成 系统框图 敏感元件 调节器 执行机构 调节机构 2 空调自动控制系统的品质指标 对自动控制系统的基本要求 较短时间内 使调节参数达到新的平衡 对自动控制系统的其他品质指标要求 品质指标 静差 动态偏差 调节时间 3 室温控制 室温控制原理 用室内干球温度敏感元件来控制相应的调节机构 使送风温度随扰量 的变化而变化 室温控制方式 双位控制 恒速控制 比例控制 比例积分微分控制 室温控制调节方法 1 送风温度的方法 调节加热器的加热量 调节新风 回风混合比 调节一 二次 回风比 2 调房间不要求全年固定室温的调节 室外温度补偿控制方法 根据 tw 的变化 改变室内温度敏感管件的给定值 送风温度 补偿控制方法 在改变给定值的基础上 3 室温控制 随 tw 变 tN 给定值 室温控制 室外温度补偿控制 室温控制 送风温 度补偿控制 4 室内相对湿度控制 1 间接控制法 定露点 由机器露点温度