建筑设备课件(重庆大学出版董宇蕙主编)

建筑设备重庆大学城市科技学院土木学院赵倩2013年9月 9空气调节9 1空调调节概述 空气调节的任务是 对空气进行加热 冷却 加湿 干燥 过滤 净化等处理 然后将经过处理的空气输送到各个房间 以保持房间内空气温度 湿度 洁净度和气流速度稳定在一定的范围内 以满足各类房间对空气环境的不同要求 9 1 1空气调节的内容与基本参数 空气调节使用环境 按服务对象分类 1 舒适性空调 2 工业空调 3 洁净室空调 空气调节的基本参数 1 空调基数 2 空调精度 9空气调节9 1空调调节概述 1 空调系统的组成 两次回风集中式空调系统1 冷却塔 2 冷水机组 3 三通混合阀 4 冷水泵 5 冷却水 6 空调箱 7 送风机 8 消声器 9 空调房间 10 回风机 9 1 2空调系统的组成和分类 空调系统一般均由空气处理设备 空气输送管道 空气分配装置 电气控制部分 冷热源等部分构成 如图9 1所示 9空气调节9 1空调调节概述 2 空调系统的分类 1 按空气处理设备的布置情况分类 集中式系统集中式空调系统是将所有的空气处理设备 包括风机 冷却器 加湿器 空气过滤器等空气处理 都集中设置在一个空调机房内 对送入空调房间的空气集中处理 然后用风机加压 通过风管送到各空调房间或需要空调的区域 集中式空调处理器 9空气调节9 1空调调节概述 集中式系统优点 设备集中布置 集中调节和控制 使用寿命长 可以严格控制室内的温湿度 适用于房间面积大 新风量大的场合 如商场 礼堂 舞厅等 缺点 送回风管复杂 截面大 占吊顶的空间大 a 窗式空调机 分散式系统全分散式空调系统又称局部机组系统 它是把冷 热源和空气处理设备及空气输送设备 风机 集中设置在一个箱体内 使之形成一个紧凑的空气调节系统 也就是平常所说的空调器 9空气调节9 1空调调节概述 b 分体式空调机分体式空调机由室内机 室外机 连接管和电线等组成 视室内机的不同可分为壁挂式 吊顶式 吸顶式 落地式和柜机等 优点 结构紧凑 体积小 安装方便 使用灵活 不需要专门的空调机房 不需要专人管理 适用 房间面积小 房间分散的中小型空调工程 例如 住宅 办公室 9空气调节9 1空调调节概述 半集中式系统除了有集中的空调机房和集中处理一部分空调系统需要的空气外 半集中式系统还设有分散在空调房间的末端空气处理设备 半集中式空气调节系统是在克服集中式和局部式空调系统的缺点而取其优点的基础上发展起来的 常用的系统形式为 风机盘管 新风系统 优点 没有大风道 只有水管和较小的新风管 布置安装方便 占用建筑空间小 可单独调节 适用 温湿度要求不高 房间数较多 房间较小 需单独控制的空调系统中 如 办公楼 宾馆 商住楼等 9空气调节9 1空调调节概述 2 按空气处理设备的布置情况分类空调房间的空调负荷 冷量或热量 可由空气 水 制冷剂分别负担或空气与水两种介质共同来负担 1 全空气系统空调房间的空调负荷全部由经过空气处理设备处理的空气来承担的系统称作全空气系统 特点 全空气系统由于承担空调房间的空调负荷全部是空气 这种系统如果承担的空调面积过大 则空调系统总的送风量也会较大 从而会导致空调系统的风管断面尺寸过大 占据较大的有效建筑空间 只有采用高速空调系统才能减小风道的断面尺寸 但当风道中的风速过大时 又会产生较大的噪音 同时形成的流动阻力也会加大 运行消耗的能量也要增加 9空气调节9 1空调调节概述 2 全水系统空调房间的空调负荷全部由水作为冷 热 工作介质来承担的系统称作全水空调系统 特点 由于水携带能量 冷量或热量 的能力要比空气大得多 所以无论是夏天还是冬天 在空调房间空调负荷相同的条件下 只需要较小的水量就能满足空调系统的要求 从而减少了风道占据建筑空间的缺点 因为这种系统是用管径较小的水管输送冷 热 水管道代替了用较大断面尺寸输送空气的风道 但不能解决通风换气问题 9空气调节9 1空调调节概述 3 空气 水系统空气 水系统是全空气系统与全水系统的综合应用 目前高层建筑中普遍采用的风机盘管加独立的新风系统 就是空气一水系统在工程实际中的应用 特点 它既解决了全空气系统因风量大导致风管断面尺寸大而占据较多有效建筑空间的矛盾 也解决了全水空调系统空调房间的新鲜空气供应问题 因此这种空调系统特别适合高层建筑 4 制冷剂系统制冷剂系统是将制冷系统的蒸发器直接放在空调房间内吸收空调房间内的余热 余湿 室内空调负荷完全是由制冷剂来承担的 如 家用空调器 9空气调节9 1空调调节概述 1 封闭式系统封闭式空调系统处理的空气全部取自空调房间本身 没有室外新鲜空气补充到系统里来 全部是室内的空气在系统中周而复始地循环 因此 空调房间与空气处理设备由风管连成了一个封闭的循环环路 特点 这种系统无论是夏季还是冬季冷热消耗量最省 但空调房间内的卫生条件差 人在其中生活 学习和工作易患空调病 因此 封闭式空调系统多用于战争时期的地下蔽护所或指挥部等战备工程 以及很少有人进出的仓库等 3 根据集中式系统处理空气来源分类 9空气调节9 1空调调节概述 2 直流式系统直流式系统处理的空气全部取自室外 即室外的空气经过处理达到送风状态点后送入各空调房间 送入的空气在空调房间内吸热吸湿后全部排出室外 特点 与封闭式系统相比 这种系统消耗的冷 热 量最大 但空调房间内的卫生条件完全能够满足要求 因此这种系统用于不允许采用室内回风的场合 如放射性实验室和散发大量有害物质的车间等 9空气调节9 1空调调节概述 3 混合式系统因为封闭式系统不能满足空调房间的卫生要求 而直流式系统消耗的能量又大 所以封闭式系统和直流式系统只能在特定的情况下才能使用 对大多数有一定卫生要求的场合 往往采用混合式系统 特点 混合式系统综合了封闭式系统和直流式系统的利弊 既能满足空调房间的卫生要求 又比较经济合理 故在工程实际中被广泛采用 9空气调节9 1空调调节概述 4 按送风管道中空气流速大小分类 1 低速空调系统要求 工业建筑中主风道风速 15m s 民用建筑和公共建筑中主风道风速 10m s 特点 主风道截面积大 占用建筑空间多 耗用管材多 2 高速空调系统要求 工业建筑中主风道风速 15m s 民用建筑和公共建筑中主风道风速 12m s 特点 克服了风管截面大的弊端 但是产生噪声较大 9 1 3空调系统的选择 选择依据 根据建筑的用途 规模 使用特点 室外气候条件 负荷变化情况和参数等因素 通过技术经济比较选择空调系统 9空气调节9 1空调调节概述 选择原则 1 建筑内负荷相差较大的内区与周边区 以及同一时间内需要分别进行加热和冷却的房间 宜分区设置空调系统 2 空调房间较多 且房间要求单独调节的建筑物 调节许可时 宜采用风机盘管 新风系统 3 空调房间总面积不大或建筑中只有个别房间有空调要求时 宜采用分散式房间空调器 4 空调单个房间面积较大 各房间使用时间 参数要求 负荷条件接近 宜采用全空气集中式系统 5 要求全年空调的房间 当技术经济比较合理时 宜采用热泵式空气调节机组 9空气调节9 2空气处理设备 用于夏季冷却空气处理 可采用喷水冷却和表面式冷却器的方法 应用得较多的是表面式冷却器 1 喷水室喷水降温喷水室内有喷嘴 喷水管路 挡水板 集水池外壳等组成 9 2 1空气冷却和加热设备 1 空气冷却 9空气调节9 2空气处理设备 喷嘴 喷嘴喷出的水量多少 水滴大小 喷水方向和射程与喷嘴的构造 喷嘴前的水压和喷嘴的规格有关 喷嘴布置原则 尽量使喷出的水滴能均匀分布于整个喷水室断面 喷嘴排数和方向应根据计算确定 可布置成单排 双排和三排 喷水管与喷嘴的喷水方式 挡水板 阻挡由喷水室中飞溅出来的水滴 并使进入喷水室的空气能均匀地流过断面 9空气调节9 2空气处理设备 集水池 位于喷水室的底端 其容积一般按容纳2 3min的喷水量来考虑 池深多为0 5 0 6m 水泵由集水池中吸水加压后输送 喷水管路集水池内设有回水 溢水 补水和泄水4种管路和附属部件 喷嘴排管与供水干管的连接方式 上分式 下分式 中分式 如图9 7 喷水室外壳 一般采用钢板或钢筋混凝土现制而成 通常做出矩形 断面面积由风量和推荐风速确定 应做防火处理 并考虑保温措施 喷水室喷水降温作用原理 主要对通过喷水室的空气进行喷水 将具有一定温度的水通过水泵 喷水管再经喷嘴喷出雾状水滴与空气接触 使空气达到冷却的目的 这种喷水降温的方法可由喷水的温度来决定是冷却减湿还是冷却加湿的过程 9空气调节9 2空气处理设备 优点 能够实现多种空气处理过程 并具有一定的净化空气能力 便于加工 节省金属耗量缺点 占地面积大 水系统复杂 对水质有要求 消耗电能 耗水量较大 适用 a 有天然冷源的场合 地下水 山泉 b 要求相对湿度较高的场合 纺织厂 化纤厂等 2 表面式空气冷却器简称表冷器 它的构造与加热器组构造相似 它是由铜管上缠绕的金属翼片所组成排管状或盘管状的冷却设备 空气从盘管表面侧通过进行热交换冷却空气 能对空气进行干式冷却或减湿冷却 取决于空气的露点温度与表冷器表面的温度 分类 水冷式 直接蒸发式 喷水式 特点 其结构简单紧凑 占用机房面积小 水系统简单 运行安全可靠 操作方便 但必须提供冷冻水源 不能对空气进行加湿处理 9空气调节9 2空气处理设备 2 空气加热设备 空气加热一般通过空气加热器 电加热器等设备来完成 1 空气加热器 它是由多根带有金属肋片的金属管连接在两端的联箱内 热媒在管内流动并通过管道表面及肋片放热 空气通过肋片间隙与其进行热交换 达到空气被加热的目的 适用 集中空调 半集中空调系统的空气预热和二次加热 2 电加热器 可采用电阻丝安装在金属管内 电阻丝外安装有绝缘环 通过电阻丝发热使管表面温度升高 也可制作成盘管等形式 适用 加热处理量较小的系统 其耗电量较大 9 2 2空气冷却和加热设备 1 空气加湿设备空气加湿方式 集中加湿 和 局部补充加湿 加湿方法 1 喷蒸汽加湿将锅炉房的水蒸汽直接喷射到风管的流动空气中2 电加湿器加湿利用电加湿器加热热水产生蒸汽 9空气调节9 2空气处理设备 2 空气除湿设备 除湿方法 加热通风法 冷却减湿法 液体吸湿剂 固体吸湿剂 常用的是制冷除湿 制冷除湿的组成见图9 12 9 2 3空气冷却和加热设备 净化的目的 除去空气中的悬浮尘埃 消毒 除臭 离子化 分类 一般净化 中等净化和超净化 通常空调工程属于一般净化 采用粗效过滤器即可 1 除尘空气过滤器 2 除臭 消毒和离子化活性碳吸附负离子对人体具有良好的生理作用 9空气调节9 2空气处理设备 9 2 4空调机组 空调机组 由各种空气处理功能段组装而成的不带冷 热源的一种空气处理设备 基本功能段包括 空气混合 空气均流 粗效过滤 中效过滤 高中效或亚高效过滤 空气冷却 空气一次和二次加热 空气加湿 送风机 回风机 中间段 喷水 消声段等 空调机组可以自行设计 9空气调节9 3空调房间的建筑设计 9 3 1空调房间的设计参数 1 设计参数见表9 6 9 7 2 新风量新风量过多 造成冷热负荷消耗多 能耗大 新风量偏小 气闷 头晕 舒适性空调确定新风量原则 室内二氧化碳灭火器浓度 室内人员所需氧气量 室内污染物浓度 吸烟轻重度 民用建筑最小新风量要求 表9 8 工业建筑新风量 卫生要求 维持房间正压 满足排风量要求 9空气调节9 3空调房间的建筑设计 9 3 2空调房间的建筑布置和热工要求 布置空调房间和确定房间围护结构热工性能时 应尽量满足以下要求 1 空调房间法布置 空调房间的体型设计应力求方正 建筑外表面宜做浅色处理 且尽量避免东西朝向布置 空调房间的建筑高度在满足要求的情况下 尽量降低 空调房间不宜布置在顶层 否则屋顶应做好隔热措施 对美观有要求的房间 可设置技术隔层 空调房间应尽量集中布置 对噪声有要求的房间 应远离噪声源 空调房间应尽量被非空调房间所包围 但不宜与高温 高湿 有污染的房间相毗邻 空调房间不宜布置在外墙较多的转角处和伸缩缝沉降缝等处 9空气调节9 3空调房间的建筑设计 9 3 3空调房间的气流组织与送回风方式 2 建筑热工要求 空调房间的外墙 外墙朝向及所在层次要符合表9 9中的要求 空调房间的外窗 外窗和内窗的层数 宜按表9 10采用 空调房间的门 门斗的设置应符合表9 11的要求 空调房间各种围护结构的传热系数和热惰性指标应符合表9 12的要求 9 3 2空调房间的建筑布置和热工要求 气流组织 为了实现某种特定的气流流型 为保证空调效果和提高空调系统经济性而采取的技术措施 目前常采用的气流组织形式 侧送风方式如图9 19 9空气调节9 3空调房间的建筑设计 侧送风方式送风口 可采用单层 双层和三层百叶风口 适用 单侧送风适用于小面积空调房间双侧送风适用于跨度 18m的空调房间中部双侧送风回风适用于高大建筑 孔板送风方式空调送风送入顶棚上面的稳压层中 在静压的作用下通过顶棚上的大量小孔均匀送风 特点 孔板送风射流的扩散和混合较好 射流的混合过程很短 温度和风速衰减很快 故工作区温度和速度分布均匀 适用 对区域温差和工作区风速要求严格 有高度净化要求 单位面积风量较大 房间层高较低 有吊顶的空间 9空气调节9 3空调房间的建筑设计 散流器送风方式设置在顶棚上的送风口 可以与顶棚下表面齐平 也可以安装在顶棚下表面以下 特点 能很好诱导室内空气迅速与送风射流混合 适用 有高度净化要求的房间 房间高度不宜过高 散流器间距不宜过大 9空气调节9 3空调房间的建筑设计 喷口送风方式将送风口 回风口布置在空调房间的同侧 由喷口高速的气流带动室内空气强烈混合 使射流流量增至送风量的3 5倍 特点 射程远 系统简单 投资节省 可以满足一般舒适性要求 适用 大型体育馆 礼堂 影剧院等高大空间 9空气调节9 3空调房间的建筑设计 条缝送风方式即扁平射流 特点 射程短 温度和速度衰减较快 回风方式回风口可设在空调房间的上部或下部 形成上送上回 上送下回等气流组织形式 总之 气流组织要综合考虑舒适条件和建筑条件生产工艺特点 综合考虑后确定 9空气调节9 4空调冷源与制冷设备 1 天然冷源 2 人工冷源 9 4 1空调冷源 9 4 2制冷设备 1 制冷系统的工作原理与制冷设备1 压缩式制冷 9空气调节9 4空调冷源与制冷设备 2 吸收式制冷 9 4 3制冷机房 1 机房位置 2 机房内部布置 9空气调节9 5空调水系统 空调水系统 以水为介质 在建筑内或建筑物之间传递冷量或热量 水系统的范围 空调水系统 空调风系统 9空气调节9 5空调水系统 空调水系统分类 按用水特点分类 冷却水系统和冷 热媒水系统 冷冻水系统 1 水冷冷水机组 2 锅炉3 冷冻水泵 4 热水泵5 冷却水泵 6 冷却塔7 分水器 8 集水器9 压差控制阀 10 空调设备11 自动排气阀 12 膨胀水箱13 阀门 冷却水系统 冷媒水系统 9空气调节9 5空调水系统 夏季 冷 热媒系统环路为 冷冻水循环环路 9 5 1空调冷冻水系统 冬季 冷 热媒系统环路为 热水循环环路 9空气调节9 5空调水系统 冬 夏季的转换 通过冷水机组和锅炉进出水管上的阀门启 闭实现 9 5 1空调冷冻水系统 9空气调节9 5空调水系统 压差控制阀的作用 为了保持系统内压力稳定 当分水器和集水器间压差超过压差控制阀9的设定值时 阀门开启 部分水量由分水器7经旁通管直接流入集水器8 然后返回至冷水机组或锅炉 以保证冷水机组或锅炉的定流量运行 9 5 1空调冷冻水系统 9空气调节9 5空调水系统 冷冻水系统的分类 1 根据空调设备的构造 蒸发器的形式不同分类 闭式冷冻水系统 密闭式管路水循环系统的简称 特点 a 系统中的水是封闭在管路中循环流动的 不与大气接触 b 在系统的最高点以上设有膨胀水箱 c 管道与设备腐蚀机会少 不需要克服静水压 水泵能耗低 系统简单 9 5 1空调冷冻水系统 1 制冷机组 2 水泵 3 膨胀水箱 4 用户 9空气调节9 5空调水系统 开式冷冻水系统 开放式管路水循环系统的简称 特点 a 该系统不是封闭的 有蓄冷水池与空 大 气相通 b 水