空调工程知识要点VIP

第一、二章：绪论、湿空气的焓湿学基础1、空气调节：空气具有一定的流动速度能够使空气具有一定的洁净程度。现在的定义：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。人工调节空气温度、相对湿度、空气六度速度及清洁度（“四度”）。2、空调系统按空气调节的作用分为舒适性空调和工艺性空调两大类型。组成：一个典型的空调系统应由空调冷热源，空气处理设备，空调风系统，空调水系统及空调自动控制和调节装置五大部分组成。（1）空调冷源和热源：冷源是为空气处理设备提供冷量以冷却送风空气；热源是用来提供加热空气所需的热量；（2）空气处理设备：将送风空气处理到规定的状态；（3）空调风系统：将处理过的空气送入空调区，其基本组成包括风机、风管系统和室内送风口装置；（4）空调水系统：将冷媒水或热媒水从冷源或热源输送至空气处理设备。（5）空调的自动控制和调节装置：调节送风参数、送排风量、供水量和供水参数等，以维持所要求的室内空气状态。3、饱和湿空气：在一定温度下，湿空气的水蒸气达到最大限度蒸汽量的湿空气称为饱和湿空气；相对湿度：某一温度下，空气的水蒸气分压力与同温度下饱和湿空气的水蒸气分压力的比值，却不能表示水蒸气的具体含量。绝对湿度：湿空气的绝对湿度是指每立方米湿空气中含有的水蒸气的质量。含湿量：含湿量可以表示水蒸气的具体含量，但不能表示湿空气接近饱和的程度。湿空气的比焓：是以1kg空气为计算基础，1kg干空气的比焓和dkg水蒸气的比焓的总和，称为（1+d）kg湿空气的比焓。4、露点温度：湿空气的露点温度是在含湿量不变的条件下，湿空气达到饱和时的温度；湿球温度：是指某一状态的空气，同湿球温度计的湿润温包接触，发生绝热热湿交换，使其达到饱和状态时的温度。干球温度：是从暴露于空气中而又不受太阳直接照射的干球温度表上所读取的数值，干球温度计的温度在与当前空气中的湿度值无关。5、热湿比线：为了说明湿空气状态变化前后的方向和特征，常用湿空气的比焓和含湿量的变阿虎的比值来表示，称为热湿比=已知某状态的湿空气，其热量Q变化（或正或负）和湿量W变化（或正或负），则热湿比为= =Q/W式中Q单位为w，W单位为kg/s；6、湿空气的焓湿图第三章 空调负荷计算及送风量的确定1、空调的负荷可分为冷负荷、热负荷和湿负荷三种。冷负荷：是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：是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：是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。2、空调区的换气次数：是通风和空调工程中常用来衡量送风量的指标，其定义是：该空调区的总风量（m3/h）与空气调节体积（m3）的比值。换气次数和送风温差之间有一定的关系，对于空调区来说，送风温差加大，换气次数即随之减小。、对于舒适性空调系统每小时的换气次数不应小于5次；但高大空间的换气次数应按其冷负荷通过计算确定。3、得热量：是指通过围护结构进入房间的，以及房间内部散出的各种热量。它由两部分组成：一是由于太阳辐射进入房间的热量和室内外空气温差经围护结构传入房间的热量；另一部分是人体、照明、各种工艺设备和电气设备散入房间的热量。空气调节区：在房间或封闭空间中，保持空气参数在给定范围之内的区域；4、得热量和冷负荷的关系（区别）：在多数情况下冷负荷与得热量有关，但并不等于得热量，如果采用送风空调，则冷负荷就是得热量中的纯对流部分。如果热源只有对流散热，各围护结构内表面和各室内设施表面的温差很小，则冷负荷基本就等于得热量，否则冷负荷与得热量是不同的。如果有显著的长波辐射部分存在，由于各围护结构内表面和家具的蓄热作用，冷负荷与得热量之间就存在着相位差和幅度差，冷负荷对得热的响应一般都有延迟，幅度也有所衰减。因此，冷负荷与得热量之间的关系取决于房间的构造、围护结构的热工特性和热源的特性。（热负荷同样也存在这种特性。）5、最小新风量的确定：1，稀释人体本身和活动所产生的污染物，保证人群对空气品质的要求。（工业建筑保证每人不小于30m3/h的新风量）2，按照补充室内燃烧所耗的空气或补偿排风3，按照保证房间的正压要求。（取（2和3）跟1比的较大者作为系统的最小新风量；若2和3之和跟1比的大者仍不足系统送风量的10%，则新风量应按总送风量的10%计算）6、冬、夏季空调房间送风状态点和送风量的确定方法:夏季：确定送风温度之后，可按以下步骤确定送风状态和送风量。1.在hd图上确定室内空气状态Nx。2.根据余热Q，余湿W求出过N点做过程线。3.根据所选定的t0=tNx-t0x，求出送风温度t0，过t0做等温线t与交于o点，即为夏季送风状态点。4.根据公式求出送风量冬季：由于送热风时送风温差值可比送冷风时送风温差值大，所以冬季送风量可以比夏季小，故空调送风量一般是先确定夏季送风量，冬季既可采取与夏季相同风量，也可少于夏季风量。这时只需要确定冬季的送风状态点。由于冬夏室内散湿量基本相同，即dod=dox。因此，过dod的等湿线和d的交点Od即为冬季送风状态点。7、送风温差确定了送风量之后，要根据空调精度校核换气次数：空调区的换气次数是通风和空调工程中常用来衡量送风量的指标。对于舒适性空调系统每小时的换气次数不应小于5次；但高大空间的换气次数应按其冷负荷通过计算确定。对于通常所遇到的室内散热量较小的空调区来说，换气次数采用规范中规定的数值就已经够了，不必把换气次数再增多，不过对于室内散热量较大的空调区来说，换气次数的多少应根据室内负荷和送风温差大小通过计算确定，其数值一般都大于规范中规定的数值。8、空调区热负荷：应根据建筑物的散失和获得的热量确定。计算方法与供暖热负荷的计算方法基本相同，不同之处主要有两点：1，考虑到空调区内热环境条件要求较高，区内温度的不保证时间应少于一般供暖房间，因此，在选取室外计算温度时，规定采用平均每年不保证一天的温度值，即应采用冬季空气调节室外计算温度，2，当空调区有足够的正压时，不必计算经由门窗缝隙渗入室内冷空气的耗热量。对于民用建筑，空调区冬季热负荷主要为由围护结构传热扬形成的耗热量。9、单个空调房间新风量的确定原则：（1）能够稀释人群本身和活动所产生的污染物，保证人群对空气品质卫生要求的新风量为L1；（2）维持室内正压所需的渗透风量与局部排风量的总和为L2，在全空气系统中，通常按照上述两点要求确定出新风量中的最大值作为系统的最小新风量，即新风量L=MaxL1，L2。10、空调区房间送风状态的确定及送风量的计算（1）夏季送风状态的确定（2）冬季送风状态的确定第四章 空气处理及设备1、空气热湿处理原理：对空气的热湿处理包括加热、冷却、加湿、减湿以及空气的混合等。（1）直接接触式热湿处理：是指被处理的空气进行热湿交换的冷、热媒流体彼此接触进行热湿交换；具体做法是让空气流过冷、热媒流体的表面或将冷、热媒流体直接喷淋到空气中。显热交换：空气与水之间存在温差时，通过导热、对流和辐射等传热方式进行热量传递。潜热交换：空气中的水蒸气凝结（或蒸发）而放出（或吸气）气化潜热的结果。全热交换量为显热交换和潜热交换的代数和。当全热交换量大于0时，空气加热，比焓将增加。空气与水直接接触，根据水温的不同，可能发生显热交换，也可能既有显热交换又有潜热交换。温差是显热交换的推动力；水蒸气分压力差是潜热交换的推动力；焓差是总热交换的推动力。（2）间接接触式热湿处理：要求与空气进行热湿交换的冷、热媒流体并不与空气接触，而是通过设备得劲金属固体表面来进行热湿交换（表冷器）。2、空气净化处理原理：空气的净化处理按被控制污染物分为除尘式（处理悬浮颗粒物）和除气式。除气式按其机理可分为机械式和静电式两类。在空调工程中，使用的液体稀释剂有氯化钙、氯化锂和三甘醇等。在空调工程中，在常用的固体吸湿剂是硅胶和氯化钙。纤维过滤器的滤尘机理：拦截作用机理、惯性作用机理、扩散效应机理、重力作用机理、静电作用机理。粘性填料过滤机理：尘粒的惯性和粘性效应的作用结果，筛滤的作用是很小的。静电过滤器是借助静电力从气流中分离悬浮粒子的一种装置。它与其他类用机械方法分离粒子的装置的根本不同在于，分离力直接作用于各粒子上，而不是通过作用于整个气流上的力间接作用在粒子上。静电过滤机理：静电过滤器是借助静电力从气流中分离悬浮粒子的一种装置。它与其他类用机械方法分离粒子的装置的根本不同在于，分离力直接作用于各粒子上，而不是通过作用于整个气流上的力间接作用在粒子上。3、空气的热湿处理过程（1）喷水室的处理过程（2）表面式换热器的处理过程：表面式换热器的热湿交换是在被处理的空气紧贴换热器表面的边界层空气之间的温差和水蒸气分压力差的作用下进行的。根据空气与边界层空气的参数的不同，表面式换热器实现三种处理过程。（3）空气加湿器的处理过程4、空气热湿处理设备（1）喷水室：喷水室中将不同温度的水喷成雾滴与空气直接接触，或将水淋到填料层上，使空气与填料层表面形成的水膜直接接触，进行热湿交换，可实现多种空气热湿处理过程。但它有对水质要求高、占地面积较大、水系统复杂、水泵耗能多、运行费用高等缺点。按被处理空气在喷水室内的流速大小分为低速和高速两类（目前多数采用低速喷水室）；按空气流动方向分为卧式（水平流动，水顺喷或逆喷）和立式两类（目前多数采用卧式）；按制造喷水室外壳所用的材料分为金属外壳和非金属外壳两类。喷水室由外壳、底池、喷嘴与排管、前后挡水板和其他管道及其配件组成。（1.1）挡水板：前挡水板兼有挡住飞溅出来的水滴和使风均匀流入的双重作用；后挡水板的作用是分离空气中携带的水滴，以减少处理空气带走的水量；（1.2）喷嘴：喷嘴是喷水室的核心配件，使喷出的水雾化，增加水与空气的接触面积。（1.3）喷水排管：喷水室内喷嘴可布置成一排、二排或三排，最多为四排。（1.4）喷水室外壳：一般为矩形矩形断面，断面积由被处理风量和推荐风速确定（1.5）附属装置：包括底池、回水管、溢水管、补水管及泄水管。回水管将喷淋时落入底池的水抽回去再循环使用；溢水管使底池的水面保持一定高度，使空气流过喷水室时保持一定的迎风面积；补水管为维持最低水位，防止水泵断水；泄水管在清扫底池时排污用。双级低速喷水室：具有热湿交换高，被处理空气的温降比焓较大，大大节约天然冷源用水源，且空气终状态一般可达饱和等特点；单击高速喷水室：对于同样的被处理风量，前者的横断面积可减少到后者的一半，从而大大节省占地空间、但是提高风速的同时，必须要解决好如何降低空气阻力，减少挡水板过水量的问题。5、喷水室7个过程处理方法：A1：用水温低于tc的水喷淋；用肋管表面温度低于tc的空气冷却器；蒸发温度t0低于tL的制冷剂直接膨胀式空气冷却器冷却；A2：用水的平均温度稍低于tL的水喷淋或空气冷却器干式冷却；t0稍低于tL的制冷剂直接膨胀式空气冷却器干式冷却；A3：用水喷淋，tLt(水温)ts；A4：用水循环喷淋，绝热加湿；A5：用水喷淋，tst(水温)tA，喷过热蒸汽。6、喷水室处理过程A1：喷水温度低于空气露点温度（ ），冷却减湿或冷却干燥过程，夏季最常用的一种方法；A2：水的温度等于露点温度（ ），空气温度水温，空气状态变化沿等湿线进行，空气的温度和比焓均下降，等湿冷却过程A3：水的温度介于空气的湿球温度和露点温度之间（ ），空气含湿量增加，空气与水的换热结果就是空气失热（温度和比焓值降低），加湿冷却过程；A4：水的温度等于空气湿球温度（ ），但低于空气的干球温度，空气潜热量增加等于显热量的减少，比焓值不变而温度下降，绝热加湿或蒸发冷却过程，冬季常用的一种方法；A5：水温介于空气的干球温度和湿球温度之间（ ），空气潜热量增加大于显热量的减少，空气的比焓量增加而温度下降，增焓加湿过程；A6：水的温度等于干球温度（ ），空气显热量不变，但潜热量增加，空气含湿量和比焓均增加温度保持不变，等温加湿过程；A7：水的温度等于空气干球温度（ ），空气温度增加，显热增加，升温加湿过程。6、表面式换热器处理过程表面式换热器的热湿交换是在被处理的空气与紧贴换热器表面的边界层空气之间的温差和水蒸气分压力差的作用下进行的。根据空气与边界层空气的参数的不同，可以实现三种空气处理过程：AB：对于空气加热器，当空气边界层温度高于主体空气温度时，可实现等湿、加热、升温过程AC：边界层温度低于主体空气温度，但高于其露点温度，发生等湿、冷却、降温过程（干工况）；AD：边界层温度低于主体空气的露点温度，发生减湿、冷却、降温过程（湿工况）； 7、空气处理各种途径：（1）夏季方案一：WXLO，夏季室外空气经喷水室喷冷水（或用空气冷却器）冷却减湿，然后经过加热器再热；方案二：WX1O，夏季室外空气气流经固体吸湿剂减湿后，再用空气冷却器等湿冷却；方案三：WXO，直接对夏季室外空气进行液体吸湿剂减湿冷却处理；（2）冬季 方案四：WX2LO，冬季室外空气先经过加热器预热，然后喷蒸汽加湿，最后经加热器再热；方案五：WX3LO，冬季的室外空气经加热器预热后，进入喷水室绝热加湿，然后经加热器再热；方案六：WX4O，经加热器预热后的冬季室外空气再进行喷蒸汽加湿；方案七：WdLO，冬季室外空气先经过喷水室喷热水加热加湿，然后通过加热器再热；方案八：WX5LO,冬季室外空气经加热器预热后，一部分进入喷水室绝热加湿，与另一部分未进入喷水室加湿的空气混合。第五章 空调系统（1）1、空调系统的分类（1）按空气处理设备的集中程度分类（1.1）集中式系统：全空气系统是指空气处理设备和风机等集中设在空调机房内，通过回风管道与被调节的各房间相连；对空气进行集中处理和集中分配。（1.2）半集中式系统：通常把一次空气处理设备和风机、冷水机组等设在集中的空调机房内，而把二次空气处理设备设在空气调节区内。（1.3）分散式系统：也成局部式或冷剂式空调系统。它是由分散于各调节区的空气就地处理空气。（2）按负担室内热湿负荷所用的介质分类（2.1）全空气系统：空调调节区的室内负荷全部由经过加热或冷却处理的空气来负担的空调系统；（2.2）水-空气系统：空气调节区的室内负荷由经过处理的水和空气共同负担的空调系统。独立新风加风机盘管系统、置换通风加冷辐射板系统及再热系统加诱导器系统属于这类系统；（2.3）全水式系统：空气调节区的室内负荷全部由经过加热或冷却处理的水负担的空调系统；（2.4）冷剂式系统：以制冷剂 “直接膨胀”作为吸收空气调节区室内负荷的介质的空调系统。（3）按系统风量调节分类：定风量系统、变风量系统（4）按系统风管内风速分类：低速系统、告高速系统（5）按热量传递的原理分类：对流式系统、辐射式系统（6）就全空气系统而言，按被处理空气的来源分类：封闭式、直流式、混合式系统；（7）全空气系统按向空气调节区送风参数的数量分类：单风管、双风管系统。（8）按照系统的用途分类：舒适性空调系统（民用空调系统）和工艺性空调系统（工业空调系统）2、全空气系统（2.1）一次回风式系统：在喷水室或空气冷却器前同新风进行混合的空调房间回风，叫第一次回风，具有第一次回风的空调系统简称一次回风式空调系统；进行一次回风出于节能性分析：混合点C越接近室内状态点Nx说明室内回风量越大，新风量越小，且处理空气需要的冷量Q越少；运用费用少；空气品质好。一次回风缺点：存在冷热抵消（CxLxOx）；解决办法：机器露点送风，采用二次回风。（2.2）二次回风式系统：与经过喷水室或空气冷却器处理之后的空气进行混合的空调房间回风。适用：对于恒温恒湿空调风系统，采用下送风方式的空调风系统以及洁净室的空调风系统（按洁净度要求确定的风量，往往大于以负荷和允许送风温差计算出的风量），其允许送风温差都较小，特别是室内散湿量较小，热湿比大时，为了避免再热量损失，采用二次回风式系统。二次回风解决了一次回风冷热抵消的问题，节省了再热量；缺点：但系统复杂，机械露点较低（LxLx），适用于送风温差小，送风量大的场合。3水空气系统（风机盘管加新风系统是主要形式）新风供给方式：“加新风系统”是指新风需经过处理，达到一定的参数要求，有组织地送入室内。如果新风风管与风机盘管吸入口相接或只送到风机盘管的回风吊顶处，将减少室内通风量，当风机盘管风机停止运行时新风有可能从带有过滤器的回风口吹出不利于室内卫生；新风和风机盘管的送风混合后再送入室内的情况，送风和新风的压力难以平衡，有可能影响新风量的送入。因此，推荐，新风直接送入室内。风机盘管加新风空调系统的空气过程：新风处理到室内状态的等焓线；新风处理到室内状态的等焓湿量线；新风处理到低于室内空气的焓湿量线。风管温升原因：风机的机械能和一些能量损失，转化为热能。和周围空气向风管内空气传热，风管温升，取决于被输送的空气量，风管长度，保温状况。（使用时间，温度、湿度等要求条件不同的空气调节区，不应划分在同一个空气调节，其目的是为了在满足使用要求的前提下，尽量做到一次投资省，系统运行经济，减少能耗）半集中式空调系统：集中的冷热源供应系统（集中式）；分散的空气处理末端系统。半集中式空调系统适用于：空气调节房间较多，且各房间要求单独调节的建筑物。风机盘管加新风系统与一次回风系统相比：系统运行费用低；减少送风管道的截面积；能单独使用调节。风机盘管加新风系统是典型的空气水系统，由风机盘管子系统和新风子系统组合而成。4、全空气系统空气的处理过程（1）一次回风式系统夏季处理过程首先标出夏季室内空气状态点Nx（由室内温度、相对湿度确定）、夏季室外空气状态点Wx（室外计算干、湿球温度确定），并连成直线，通过Nx画一条热湿比（ ）的过程线。（2）一次回风式系统冬季处理过程（2.1）无预热器（一次回风式系统冬季处理过程）（2.2）有预热器（一次回风式系统冬季处理过程）（3）二次回风式系统夏季处理过程（4）二次回风式系统冬季处理过程第六章 空调系统（2）1、变风量系统：亦称VAV系统，与定风量系统一样是全空气系统的一种空调方式，它是通过改变风量，而不是送风温度来控制和调节某一空调区域的温度，从而与空调区负荷的变化相适应。其工作原理是：当空调区负荷发生变化时，系统末端装置自动调节送入房间的送风量，确保室内温度保持在设计范围内，从而使得空气处理机组在低负荷时的送风量下降，空气处理机组的送风机转速也随之降低，达到节能的目的。（1）变风量系统的组成：空气处理设备、送（回）风系统、末端装置和自动控制仪表（2）变风量系统的特点：分区温度控制；设备容量小。运行能耗节省；房间分隔灵活；维修工作量少。优点：区域温度可控制；空气过滤等级高，空气品质好；部分负荷时风机可变频调速节能运行；可变新风比，利用低温新风节能。缺点：初投资大；设计、施工、管理复杂。适用范围：区域温度控制要求高、空气品质要求高、高等级办公、商业场所；大中小型各类空间。2、水-空气辐射板系统：由辐射板作为末端装置与新风系统相结合的新型半集中式空调系统。适用范围：室内舒适度要求高的场所、层高较低的建筑物。3、热泵空调系统：按热量的来源，分为空气源热泵和水源热泵。（1）空气源热泵：就是利用室外空气的能源从低位热源向高位热源转移的制冷、制热装置，通常讲就是以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统或用作供热的制冷机组称为空气源热泵。（2）水源热泵：是一种采用循环流动于共用管路中的水，从水井、湖泊或河流中抽取的水或从地下盘管中循环流动的水为冷（热）源，制取冷（热）风或冷（热）水的设备；包括一个使用侧换热设备、压缩机、热源侧换热设备，具有单制冷或制冷和制冷制热功能。（3）土壤源热泵：利用地下常温土壤温度相对稳定的特性，通过深埋于建筑物周围的管路系统对建筑物内部完成热交换的装置。4、变风量系统如何根据负荷变化来调节风量，变风量系统的最小风量如何确定：当空调区负荷发生变化时，系统末端装置自动调节送入房间的送风量，确保室内温度保持在设计范围内，从而使得空气处理机组在低负荷时的送风量下降，空气处理机组的送风机转速也随之而降低，达到节能的目的。（对于并联型FPB末端装置，一次风最小送风量需满足空调房间所需新风量的要求。一次风最小送风量与增压风机风量之和须满足冬季空调区域内送热风时的风量要求。并联型FPB的最小新风量加上增压风机风量一般不大于装置设计风量。变风量系统风量的确定：变风量空调系统集中式空调机组送风量根据系统总冷负荷逐时最大值计算确定，区域送风量按区域逐时负荷最大值计算确定；房间送风量按房间逐时最大计算负荷确定。因此，各空调房间末端装置和支管尺寸按空调房间最大送风量设计；区域送风干管尺寸按区域最大送风量设计；系统总送风管尺寸按系统送风量设计。变风量系统送风管按中压风管要求制作。）5、水源热泵空调系统工作原理，它在什么情况下能体现最好的节能性，它能完全独立计费吗（也称为加利福尼亚系统）原理：是利用水源热泵机组进行供冷和供热的系统形式之一。系统按负荷特性在各房间或区域分散布置水源热泵机组，根据房间各自的需要，控制机组制冷或制冷，将房间余热传向水侧换热器（冷凝器）或从水侧吸收热量（蒸发器）；以双管封闭式循环水系统将水侧换热器连接成并联环路，以辅助加热和排热设备供给系统热量的不足和排除多余热量。它的节能潜力主要表现在冬季供热时。能独立计费。（对有较大内区且常年有稳定的大量余热的办公、商业等建筑，宜采用水环热泵空气调节系统，它优于传统的全空气集中式空调系统。因COP值在夏季较低，故在我国冬暖夏热的南方地区不宜采用。第七章 空调区的气流组织和空调风管系统1、空气调节区的气流组织（又称空气分布）：是指合理的布置送风口和回风口，使得经过净化、热湿处理后的空气，由送风口送入空调区后，在与空调区内空气混合、扩散或者进行置换的热湿交换过程中，均匀地消除余热和余湿，从而使空调区内形成比较均匀而稳定的温湿度、气流速度和洁净度，以满足生产工艺和人体舒适的要求。影响空气分布因素有：送风口的形式和位置、送风射流的参数、回风口的位置、房间的几何形状以及热源在室内的位置等。2、空调区气流分布方式：顶（上）部送风系统、置换通风系统。工位与