中央空调系统设计-崔红社

,1,中央空调系统设计,青岛理工大学崔红社2005年9月20日,2,目录,第一部分：前言第二部分：空调系统的分类第三部分：空调设备第四部分：送风量与气流组织第五部分：空调风系统第六部分：空调水系统,3,第一部分前言,4,空调的历史十五世纪末的文艺复兴时期，意大利的达芬奇制造了第一个通风机。十九世纪初，美国人开利尔创建了第一所暖通空调方面的试验研究室，绘制了湿空气的焓湿图，美国人称他为“空气调节”之父。二空调的任务在任何自然环境下，将室内空气维持在一定的温度、湿度、气流速度以及一定的洁净程度。,5,三室外空气计算参数采暖、通风和空气调节系统设计所采用的室外空气计算参数可参照采暖通风与空气调节设计规范GBJ19-87(2001年版)。2.采暖室外计算温度应采用历年平均不保证5天的日平均温度。3.冬季通风室外计算温度应采用累年最冷月平均温度。注:冬季使用的局部送风、补偿局部排风和消除有害物质的全面通风等的进风应采用采暖室外计算温度。“累年”指多年(不少于3年)。特指整编气象资料时,所采用的以往一段连续年份的累计。以下各条有累年词者,与此同义。,6,4.夏季通风室外计算温度应采用历年最热月14时的月平均温的平均值。注:“历年”指逐年。特指整编气象资料时,所采用的以往一段连续年份中的累计。以下各条有历年词者,与此同义。.夏季通风室外计算相对湿度应采用历年最热月14时的月平均相对湿度的平均值。.冬季空气调节室外计算温度应采用历年平均不保证1天的日平均温度。注:冬季不用空气调节系统而仅用采暖系统时,应采用采暖室外计算温度。.冬季空气调节室外计算相对湿度应采用累年最冷月平均相对湿度。,7,8.夏季空气调节室外计算干球温度应采用历年平均不保证50h的干球温度。夏季空气调节新风的计算温度采用夏季空气调节室外计算干球温度。9.夏季空气调节室外计算相对湿度应采用历年平均不保证50h的湿球温度。10.夏季空气调节室外计算日平均温度应采用历年平均不保证5天的日平均温度。,8,第二部分空调系统的分类,9,一空调系统的分类空调系统一般由空气处理设备、空气输送管道、空气分配装置所组成。按空气处理设备的设置情况来分（）集中式系统（）半集中式系统（）全分散式系统,10,按负担室内负荷所用的介质种类来分（）全空气系统（）全水系统（）空气水系统（）制冷剂系统按被处理空气的来源来分（）封闭式系统（）直流式系统（）混合式系统,11,其它分类（）根据系统的风量固定与否，可分为定风量和变风量系统；（）根据系统风道内空气流速的高低，可分为低速（v8m/s)和高速（v=20-30m/s）空调系统；（）根据系统的用途不同，可分为工艺性和舒适性空调系统；（）根据系统的精度不同，可分为一般性空调系统和恒温恒湿系统；（）根据系统的运行时间不同，可分为全年性空调系统和季节性空调系统,12,二新风量的确定和风量平衡新风量越少，空调系统越经济、节能，但不能无限制地减少新风量，确定新风量的依据有下列三个因素：（）卫生要求（）补充局部排风量（）保持空调房间的正压要求一般情况下室内正压在10Pa为好。现行暖通规范所规定的新风量,13,14,暖通空调.动力技术措施给出的新风量,15,风量平衡空调房间内应保持正压，空调系统要求的新风量较大且房间较严密时，应有排风出路（设排风系统）；当过渡季使用大量新风时，应有排风出路（设排风系统）；空调房间室内正压不应超过50Pa保持建筑物或房间正压所需风量，可按下表中的换气次数估算：,16,保持室内正压所需的换气次数,17,三普通集中式空调系统普通集中式空调系统就是低速、单风道集中式全空气系统，常用的为一次回风式系统和二次回风式系统。一次回风系统的装置示意图和在i-d图上夏季过程的确定：,18,19,四集中式空调系统的划分原则室内参数（温湿度及洁净度）负荷特性（朝向、层次）工作班次和运行时间噪声标准空调房间的面积很大时，应按内区和外区分设系统；一般距外围护结构米范围内的面积为外区，其余为内区根据防火要求，空调系统的分区应与建筑防火分区相对应,20,划分系统时，应使同一系统的风管长度尽量缩短，减少风管重叠，便于施工、管理、调试和维护五空调系统的选择空调房间较大、或居留人员较多，且房间温湿度参数、洁净度要求、使用时间等基本一致时，宜采用全空气定风量单风道空调系统，例如商场、影剧院、多功能厅、体育馆等为充分利用过渡季新风冷量，应按最大新风量设置新风进风系统，并设调节装置,21,全空气变风量系统用于各房间需要分别调节室温，但温度和湿度控制精度不高的场所，如高档写字楼和一些用途多变的建筑物变风量系统尤其适用于全年都需要供冷的大型建筑物的内区空调房间较多、且各房间要求单独调节时，宜采用风机盘管加新风系统，如旅馆客房、办公楼、医院病房、公寓等，同时，又可与变风量系统配合使用在大型建筑物的外区,22,风机盘管加新风系统的特点属于半集中式空调系统，空气水系统优点：（）布置灵活，可单独使用，也可与新风系统联合使用；（）各房间互不干扰，可独立地调节室温，随时开、停机组，节省运行费用，灵活性大，节能效果好；（）与集中式空调相比，管道较小，节省建筑空间；（）机组定型化、规格化程度高，便于用户选择和安装；,23,（）只需新风空调机房，机房面积小；（）使用季节较长；（）各房间之间不会互相污染缺点：（）对机组制作质量要求高，否则维修工作量很大；（）机组剩余压头小，室内气流分布受限制；（）分散布置，敷设各种管线较麻烦，水系统复杂，易漏水，维修量大，管理不方便；（）无法实现全年多工况节能运行调节,24,第三部分空调设备,25,一设备的分类(一)冷冻机房设备:1、制冷主机2、附属设备(二)系统末端空气处理设备：1、风机盘管2、柜式空调机组3、组合式空调机组,26,二制冷主机,27,分类：1、水冷冷水机组：(1)离心机：单级压缩、三级压缩(2)螺杆机：单螺杆、双螺杆(3)活塞机(4)涡旋机2、风冷冷水机组:(1)螺杆式(2)活塞式(3)涡旋式(4)离心式、溴化锂制冷机组,28,三机房附属设备1、冷却塔2、水泵：冷却水泵、冷冻水泵3、分水缸：（供水系统）4、集水器：（回水系统）5、落地膨胀水箱（定压罐）6、软化水设备7、电子除垢仪,29,冷却塔,30,水泵,31,分水缸集水器,32,落地膨胀水箱（定压罐）,33,四风机盘管分类：按风机类型分：离心式（普通型）、贯流式（静压型）按结构形式分：立式L、卧式W、立柱式Z、顶棚式D按安装形式分：明装M、暗装A,34,35,36,调节方法：1、风量调节-通过三速开关调节电机输入电压，以调节风机转速，调节风机盘管的冷热量；简单方便；初投资省；2、水量调节-通过温度敏感元件、调节器和装在水管上的小型电机直通阀或三通阀自动调节水量或水温；初投资高；3、旁通风门调节-通过敏感元件、调节器和盘管旁通门自动调节旁通空气混合比；初投资高,37,五柜式空调机组,38,39,六组合式空调机组,40,第四部分送风量与气流组织,41,一送风量的确定空调系统的送风量应能消除室内最大余热，按夏季最大的室内冷负荷计算确定在满足舒适条件下，应尽量加大夏季送风温差，但不宜超过下列数值：（）送风高度小于等于米时，不超过10度；（）送风高度在米以上时，不超过15度；（）送风高度在10米以上时，按射流理论计算确定,42,空调房间的换气次数，应符合下列规定：（）舒适性空调，每小时不宜小于次，但高大房间应按其冷负荷通过计算确定；（）工艺性空调，室温允许波动范围正负1.0度时，每小时不宜小于次；（高大房间除外）室温允许波动范围正负0.5度时，每小时不宜小于次；室温允许波动范围正负0.10.2度时，每小时不宜小于12次；,43,二气流组织空调房间的气流组织形式应符合下列要求：（）满足室内设计温湿度及精度、工作区允许的气流速度、噪声标准及防尘要求；（）气流分布均匀，避免产生短路及死角；（）与建筑装修有较好的配合送风方式的选择：（）层高较低、进深较大的房间，一般采用单侧或双侧送风，贴附射流；,44,（）层高较低、进深较大、有吊顶或技术夹层可利用时，宜采用散流器平送或条缝风口送风方式；（）区域温差和工作区风速要求严格、单位面积风量比较大，室温允许波动范围较小的房间，宜采用孔板送风方式；（）空间较大的公共建筑和室温允许波动范围大于或等于正负1.0度的高大厂房，可采用喷口或旋流风口送风送风口的出风速度，应根据送风方式、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m/s，喷口送风可采用10m/s,45,回风口的布置应符合下列要求：（）回风口不应设在送风射流区和人员经常停留的地方；采用侧送时，一般设在送风侧的同侧（）在有条件时，可采用走廊回风，但走廊的断面风速不宜过大（）以冬季送热风为主的空调系统，其回风口应设在房间的下部（）回风口的吸风速度按下表选用，当房间内对噪声要求较高时，吸风速度应适当降低，回风口的构造做法应能防止噪声的再生,46,回风口的吸风速度,位置风速房间上部4.05.0房间下部不靠近操作位置3.04.0房间下部靠近操作位置1.52.0房间下部用于走廊回风1.01.5,47,第五部分空调风系统,48,空调风系统的任务是传输既定的空气量以满足空调房间的送风量、回风量或排风量要求一风道分类按风道形状：圆形风道、矩形风道按风道材料：金属风道、非金属风道、土建风道按风道内的空气流速：低速风道（v=8m/s)高速风道（v=20-30m/s）,49,二风速的确定若风管内风速大，则风道截面小，节省风道材料，系统阻力也大，需要风机的压力高，消耗的功率也就多，而且可能导致噪声增大；如果采用较小的风速，则出现上述相反的情况；因此必须根据风管系统的建设费用、运行费用和气流噪声等因素进行技术经济比较，确定合理的经济流速民用建筑空调系统风速的选用如下表：,50,51,不同噪声要求下风管的推荐风速,52,三风道的计算方法假定速度法：首先，要选定系统最不利的环路，一般即指最长或局部构件多的分支管路；其次，是根据风量和所选定的风速，计算各管段（指该环路）的断面尺寸，并根据该尺寸求出个管段阻力和系统总阻力，根据总阻力选定风机；最后，按系统阻力平衡的原则，确定其余分支管路的管径，要求各环路间的总阻力差别不大于15%;无法达到要求时，加设风管阀门等压损法也经常用到,53,四风道设计的估算1.对于一般通风系统,风管压力损失值P(Pa)可按下式估算P=Pm.l(1+k)Pm-单位长度风管的摩擦压力损失,Pa/m;l-到最远送风口的送风管总长度加上到最远回风口的回风管的总长度,m;k-局部压力损失与摩擦压力损失的比值。弯头三通少时,取k=1.0-2.0;弯头三通多的场合,可取到k=3.0-5.0。,54,对于空调系统，要考虑到空气通过过滤器、表冷器、加热器等空调装置的压力损失之和下表给出推荐的风机静压值：,55,五空调、通风进、排风口的设置原则1.进风口应设在室外空气较清洁的地方,且在排风口的上风侧。2.当进、排风口在同侧时,排风口宜高于进风口6米,进、排风口在同侧同一高度时,其水平距离不宜小于1O20米。3.进风口的底部距离室外地面不宜小于2米，当布置在绿化地带时，不宜小于1米。4.进、排风口的噪声应符合环保部门的排放标准,否则应采取消声措施。,56,第六部分空调水系统,57,一空调水系统的形式按介质是否与空气接触划分：闭式系统、开式系统按各并联环路中水的流程划分：同程系统、异程系统按循环水量的特性划分：定流量系统、变流量系统按循环水泵设置情况划分：单级泵系统、双级泵系统按冷热水管道的设置方式划分：双管制、三管制四管制,58,二空调水系统的划分原则（一）空调水系统的环路划分应遵循满足空调系统的要求、节能、运行管理方便、节省管材等原则，划分的主要依据有：负荷特性使用功能、使用时间空调房间的平面布置建筑层数水系统的分区宜与风系统的划分相结合,59,（二）一般舒适性空调的冷热媒参数，可采用以下推荐值：冷水供回水温度：7/12度热水供回水温度：60/50度（三）一般采用两管制系统，为解决过渡季不同朝向及内区和周边负荷变化的矛盾，根据经济技术比较，可采用分区两管制系统，冬季或过渡季节根据需要，向不同区域分别供暖或供冷见下图：,60,分区两管制系统,61,三空调水系统的水力计算空调水系统的水力计算是在已知水流量和推荐流速下，确定水管管径及管路阻力水管管径的选应按经济流速选用，一般推荐流速如下表：,62,计算时比摩阻取值主要应满足系统水力平衡要求,并宜控制在200500Pa闭式管路系统与开式管路系统的管内腐蚀速度不同,计算时应分别采用相应的图表应按局部阻力系数或当量长度进行计算,空调水系统在估算时,系统总局部阻力与总摩擦阻力的比值，小型住宅建筑在-1.5之间,大型高层建筑在0.5-1之间,远距离输送管道（集中供冷）在0.2-0.6之间管道中装有自控阀门时,应通过计算计入其阻力。设备阻力因设备型号不同,差别较大,应根据生产厂提供的数据计算,估算时可参考下表空调水系统的水力平衡,应符合下列要求:（1）各并联环路的压力损失差值要求在15%以内。,63,（2）因温差引起的自然作用压力,计算中可忽略不计。（3）当异程系统并联环路的压力损失计算差值大于15%时,可在回水管上增设平衡阀等调节性能好的阀门。,64,水泵扬程（）闭式冷热水管路系统冷冻水泵所需扬程Hphf+hd+hm式中Hp水泵扬程，Pa;hf、hd冷冻水系统总的沿程阻力和局部阻力损失,Pa;hm所有设备的阻力损失,Pa;（）开式冷却水管路系统,65,冷却水泵所需扬程Hphf+hd+hm+hs+ho式中Hp水泵扬程，mH20;