学习情境2楼宇机电设备课件

1、学 习 情 景 二 楼宇机电设备 楼宇机电设备2.1 楼宇机电设备简介2.1.1楼宇机电设备组成 楼宇机电设备是现代楼宇正常运作的基础，具体包含有：空调通风设备、电梯和扶梯设备、给水排水设备和配电照明设备。 1: 空调通风设备 空调通风设备包含中央空调设备和通风设备。2: 电梯设备 电梯指的是用电力拖动轿厢运行于铅垂的或倾斜不大于15的两列刚性导轨之间，运送乘客或货物的固定设备。 3: 给排水设备 给排水设备包含给水系统和排水系统。给水系统包含引入点、水表节点、给水管道、储水加压设备、给水配件和配水设备等组成。 4: 配电照明设备 配电设备包含低压配电箱、配电柜、低压配电保护装置（包含刀开关、

2、熔断器、自动空气开关、断电保护器等）。2.1.2楼宇机电设备的主要功能 楼宇机电设备主要功能是保证人员和设备的正常运作，为楼宇提供一个舒适、快捷的环境，楼宇机电设备的主要功能有：1: 保证室内正常的温度和湿度条件，保证室内工作人员的舒适度和维护设备正常工作。 2:电梯的主要功能是保证人员或者货物正常上下楼宇，减少人员上下楼需要的时间。3:给排水设备的主要功能是保障楼宇内的人员或者设备的正常用水，同时及时有效的将使用后的污水排出室外。4: 配电照明设备的作用主要有两个方面。一方面，配电设备为楼宇内的设备例如电梯、计算机、打印机等提供电力，保障楼宇的用电安全，另一方面，照明系统的主要功能是当楼宇内

3、照度不足时，开启照明设备，保证人员正常工作。下面的章节将具体的讲解楼宇机电设备的组成和功能。2.2 楼宇空调与通风系统2.2.1空调与通风的基本知识1、与空调相关的基本概念（1）空调的处理对象空调系统的调节对象是室外的自然界的空气，它是由干空气和水蒸气组成的混合物，因此在空调处理过程中又称为湿空气。干空气本身也是一种多组分气体，其主要的成分是氮气（N2），体积组成约为78；氧气（O2），体积组成约为21；湿空气中水蒸气的含量很少，体积组成通常只占0.10.2，但是在空气处理过程中却是不能忽视的，水蒸气含量的多少，对室内的湿度环境会产生决定性的影响。（2）重要的空气处理参数1）湿空气的密度 湿空

4、气的密度等于干空气的密度与湿空气的密度之和，在标准条件下（压力为101325Pa，温度为293K，即20）干空气的密度为,由于干空气的分压力大于水蒸气的分压力，因此湿空气的密度略小于干空气的密度。2）湿空气的压力 空调处理的湿空气即为室外大气，其压力即为大气压力，工程中一般用千帕（kPa）或者毫巴（mbar）来表示。大气压力随着地域海拔的变化略有变化。 3）含湿量 湿空气的含湿量的定义方法是空气中水蒸气的密度与干空气的密度之比，即对应于1kg的干空气中对应的水蒸气的质量。4）温度 空调工程中常用的温标为摄氏温标t（），热力学温标T（K）以及华氏温标F（）。各个温标的换算关系见公式2-1和公式2

5、-2： T273.15t （K） （2-1） 空调系统常用的温度有干球温度、湿球温度和露点温度等。5）相对湿度 相对湿度是一种间接的度量空气中水蒸气含量的指标，其定义是湿空气的水蒸气的压力与同温度下对应的饱和水蒸气的压力之比，见公式2-3： （2-3）其中：Pq 水蒸气分压力 Pqb该温度下饱和水蒸气分压力（3）空调工程中常用的单位1）功的单位国际上通用的功的单位是焦耳（J）还有千焦（kJ）、卡（cal）、千卡（kcal）、度（千瓦时，kWH）、匹等。2) 功率单位功率用于描述单位时间内做功的多少，即描述做功的快慢。3) 压力单位空调工程中常用的压力其实是压强的单位，也就是指单位面积上受到的压

6、力，常用的压力单位有帕斯卡（帕，Pa）、巴（bar）、毫巴（mbar）、米水柱（mH2O）、毫米水柱（mmH2O）、毫米汞柱（mmHg）等。举例：某空调主机的铭牌制冷量为500RT（美国冷砘），请问它在额定工况下，一个小时制冷量为多少？解答：500冷砘换算为功率单位为：500RT5003.5171758.5kW，然后计算一个小时（3600秒）内做功，做功1758.5度（kWH）1758.53600 x106kJ6.426109J。（4）冷/热负荷、湿负荷1）瞬时冷负荷 瞬时冷负荷是指为了维持房间的温度恒定，空调设备在单位时间内必须从室内取走的热量，也就是空调设备必须向室内提供的冷量。2）热负荷

7、 热负荷与冷负荷刚好相反，是指为了维持房间温度恒定，空调设备单位时间必须向室内提供的热量。3）湿负荷 湿负荷是指为了维持房间内湿度的平衡，单位时间内空调设备必须从室内带走或者向室内提供的湿量。2、空调系统的分类 空调系统可以分为多种不同的组织形式。在实际的使用中，应该根据建筑物的结构特点，建筑物的使用特性，投资运行费用的综合考虑选取合适的系统组织形式。按照空气处理设备的集中情况分类1）集中式空调系统 集中式空调系统将所有的空气处理设备，包含风机、水泵、冷却器、加湿器、过滤器等都集中设置在一个空调机房内，将空气处理到设置的状态都通过风机经过风道集中输送到各个空调房间内。 半集中系统通常称为混合式

8、系统，对空气的处理既有集中的处理也有局部的处理，除了设置集中处理的机房以外，还在局部设置了二次处理系统，其中末端多数设置有冷热源交换设备（又称二次盘管），其主要功能是在空气进入房间以前，对来自集中处理设备的空气做二次处理。按照承担室内负荷的介质来分类1:全空气系统 全空调系统是指室内的热湿负荷全部由经过处理的空气来承担的空气调节系统。2:全水系统 空调系统的负荷全部依靠水作为冷热介质来承担的系统称为全水系统。由于水的比热比空气大得多，因此在同样的负荷条件下只需要较少的水量，减少管道系统的截面积。但是单纯的依靠将水送入室内调节房间的温湿度，不能同时解决房间通风换气的需求，因此通常不单独使用全水系

9、统。 3:空气水系统 空气水系统采用空气和水来作为承担室内热湿负荷的介质。目前的智能楼宇中，空调使用的区域越来越广，这种系统可以减少风管的截面积，节省建筑的空间。4:制冷剂系统 制冷剂系统将系统的蒸发器直接放在空调末端，通过制冷介质的蒸发来调节室内的温度和湿度。制冷剂系统通常用于局部的空调系统。此外还可分为定风量、变风量系统；低速、高速空调系统；工艺性、舒适性空调系统。常见的空调系统组成图见图2-1。其中虚线框内为空调的风系统，其余的为水系统和主机系统。图2-1常见的空调系统组成图 3、通风系统的分类楼宇通风系统按照空气流动的动力来分，有自然通风和机械通风两种。自然通风是指依靠室外热压和风压为

10、动力而不依靠机械的通风组织形式。 利用风机进行通风的系统可以分为机械进风系统和机械排风系统。那么对于特定的房间或者区域，就有几种不同的组织形式：既有机械进风又有机械排风；只有机械排风系统，依靠门窗的缝隙进行渗透进风；机械进风系统和局部排风系统结合；机械排风与空调系统结合；机械通风与空调系统相结合。2.2.2空调主机和水系统的主要设备 空调系统中的冷热源的作用是为空气处理设备提供冷冻水或者是热水。冷源和热源可以利用不同的设备来承担，也可以利用同一台设备根据使用的需求，灵活的调整工况进行制冷或者制热。1、冷水主机设备空气调节系统中常用的制冷机组有蒸汽压缩式制冷机组和吸收式制冷机，另外还有近年来发展

11、比较快的冰蓄冷。压缩式制冷以消耗电能作为补偿，通常以氟利昂或氨为制冷剂。溴化锂吸收式制冷以消耗热能作为补偿，以水为制冷剂，溴化锂溶液为吸收剂，可以利用低位热能和高温冷却水。冰蓄冷是让制冷设备在电网低负荷时工作，将冷量贮存在蓄冷器中，供空调系统高峰负荷时使用。蒸汽压缩式制冷机组的基本组成如图2-2：图2-2蒸汽压缩式制冷原理图蒸汽压缩式制冷工程上又称为机械制冷，其主要的制冷原理是利用制冷剂（氨、氟利昂及其替代物）在相变过程中吸热和放热来冷却或者加热空调用循环水。储液器内的制冷剂经过节流阀节流降压后，由冷凝压力降低到蒸发压力，然后流向蒸发器内的换热盘管，空调系统的回水流经蒸发器，制冷剂在蒸发器内蒸

12、发吸热，将回水温度降低，变为冷冻水。制冷剂在蒸发器冷蒸发后，变为蒸汽，制冷剂蒸汽由压缩机处理后，高温高压的制冷剂蒸汽，经过冷凝器冷凝后成为液态，然后完成下一个制冷循环。压缩机是蒸汽压缩式制冷循环的的重要设备，根据压缩机压缩原理的不同，制冷机又可以分为活塞式、离心式、螺杆式、蜗旋式和滚动转子式等压缩机。冷凝器根据制冷剂的不同可以分为四类：水冷、空气冷、水空气冷却（蒸发式和淋水式）以及靠制冷剂蒸发或者其他工艺介质进行冷却的冷凝器。蒸发器根据供液方式的不同可以有四种不同的类型，即满液式、非满液式、循环式、淋激式。满液式蒸发器内充满了液态制冷剂，这样可以使传热介质尽可能的与制冷剂接触，换热系数较高，但

13、是这种方式需要较多的制冷剂，并且压缩机回油难度较大；非满液式蒸发器，液态制冷剂经膨胀阀直接进入蒸发器管内（最好从下部进入），随着在管内流动，不断吸管外被冷却介质的热量。逐渐气化，此时蒸发器内的制冷剂处于气、液共存状态。节流机构是组成制冷装置的重要部件，俗称制冷系统四大部件之一，在功能上它具有两个方面的作用：对高压液体制冷剂进行节流降压，保证冷凝器与蒸发器之间的压力差，以便使蒸发器中的气态冷剂在要求的低压下蒸发吸收，从而达到制冷降温的目的；同时，使冷凝器中的气态制冷剂在给定的高压下放热，冷凝；调整供入蒸发器的制冷剂流量以适应蒸发器热负荷的变化，使制冷装置更加有效地运转。溴化锂吸收式制冷机主要由蒸

14、发器1，吸收器2，发生器4，冷凝器5及节流阀6，7，输送泵3，8，9等组成。溴化锂吸收式制冷组成原理见图2-3.在全部密闭近似真空的蒸发器1中，使制冷剂水汽化，汽化时吸收了空调回水中的热量，从而使空调回水得到冷却。汽化的制冷剂水蒸气进入吸收器2后，被溴化锂水溶液所吸收。吸收器输出稀溴化锂溶液，由溶液泵3输送至发生器4。稀溶液被流动的蒸气加热而沸腾，产生制冷剂蒸气，溶液被浓缩。制冷剂蒸气流经冷凝器5，被管中流动的冷却水冷却变成冷剂水。聚集在冷凝器中的冷剂水经节流阀6减压后进入蒸发器1，再进行蒸气吸热制冷，完成了一个制冷循环。制冷过程不断地进行，蒸发器就能不断地输出低温冷冻水，以供空调使用。图 2

15、-3溴化锂吸收式制冷机组原理图由于单效溴化锂机组需要较高的驱动温度，使用受到较大的限制，目前普遍采用的是双效溴化锂吸收式制冷机组。图2-4双效溴化锂吸收式制冷机组原理图图中，1高压发生器，2低压发生器，3冷凝器，4蒸发器，5吸收器，6高温热交换器，7发生器泵，8吸收器泵，9蒸发器泵，10低温热交换器，11凝水热交换器，12过冷器，13冷却水泵，14冷却塔。双效溴化锂吸收式制冷机的工作原理如图2-4。蒸发器中产生的制冷剂蒸气，被吸收器中的溴化锂溶液吸收，使溶液稀释。吸收器5内的稀溴化锂溶液由发生器泵7分别经过高、低温热交换器6、10及凝水热交换器11，送到高、低压发生器1、2。在高压发生器1中，

16、稀溶液被蒸气加热而沸腾，产生冷剂蒸气，溶液被浓缩。高压发生器产生的冷剂蒸气加热低压发生器2中的溶液后，凝结成冷剂水。经节流后，压力降低，进入冷凝器3，并与低压发生器2中产生的冷剂蒸气一起，被冷凝器管内流动的冷却水所冷却而成为冷剂水。冷凝器中冷剂水进入蒸发器4，在蒸发器内有部分冷剂水蒸发，吸收管内空调回水的热量，使得冷冻水温度降低，提供空调冷冻水。由高、低压发生器出来的浓溶液，分别经高、低温热交换器6、10降温后，进入吸收器5，并与吸收器中稀溶液混合，再由吸收器泵8输送，喷淋在吸收器5管簇上，被冷却水冷却。温度降低后，提高了吸收效率，吸收来自蒸发器的冷剂蒸气，成为稀溶液。如此，喷淋溶液不断地吸收

17、蒸发器中产生的冷剂水蒸气，是蒸发器保持低压，制冷过程不断地进行。溴化锂稀溶液有发生器泵7分别送到高、低压发生器1、2内沸腾和浓缩，这样，便完成了一个制冷循环。冰（水）蓄冷空调工作的原理是利用夜间低谷电价，在夜间利用蓄冰（或者蓄冷冻水）装置将冷量存储在换热介质中，白天空调使用时，则利用蓄冷介质的相变（蓄水装置则直接传热）传热将存储的冷凉释放给空调系统的回水，使其温度降低，供给空调系统的使用。2供热热源设备空气调节系统常用的热源是锅炉和热泵机组。锅炉根据其使用燃料的不同可以分为燃煤锅炉、燃油锅炉和燃气锅炉以及电锅炉。锅炉根据系统负荷的变化，生产蒸汽或者高温热水，然后通过换热器与空调回水进行几种换热

18、，提高空气回水的温度。3、循环水系统设备 空调循环水系统是指用于调节室内空气的冷冻水或者热水，经过循环水泵，与空气处理设备进行热交换然后返回制冷主机或者锅炉的系统。一级泵系统和二级泵系统是目前两种常用的空调水系统，一级泵系统比较简单，控制元件少，运行管理方便，使用于中小型系统。一级泵系统利用旁通管解决了空调末端设备要求变流量于冷水机组蒸发器要求定流量的矛盾，不能节省冷冻水泵的耗电量。二级泵系统能显著地节省空调冷冻水循环和输配电耗，在高层建筑空调系统中得到越来越广泛地运用。一级泵系统原理图如图2-5所示：二次泵系统的原理如图2-6：二次泵系统冷冻水的制备往往采用一泵对一机的配置，保证通过冷水机组

19、的水量恒定。与冷水机组对应的泵称为一次泵，末端装置、管路系统和旁通管组成了二级环路，二级环路的水量是根据实际负荷而变化的。空调循环水系统的主要设备有：（1）水泵：水泵是循环水流动的动力源。循环水在流动的过程中会遇到各种阻力，同时循环水通常需要提升到一定的高度，需要克服较大的重力势能。水泵的作用就是保证循环水管道内的水的流速在设计范围内，同时给循环水加压，保证循环水能够送达最远端的设备。水泵主要参数有扬程、流量和功率。扬程是指水泵能够提供的提升压力，通常用多少米水柱来标识；流量是表明单位时间内通过水泵的介质的量，通常的流量单位有立方米/秒；功率用于表征水泵单位时间的耗电量，通常用千瓦表征。（2）

20、阀门：空调循环水系统阀门种类很多，作用也各不相同。常用的阀门有手动调节阀、蝶阀、止回阀、电动调节阀等等。手动调节阀和蝶阀都是通过手动调节阀门的开度来控制通过阀门的介质流量；止回阀用于控制介质由于压差的波动产生的回流；电动调节阀 电动机牵引阀杆来调节流量。（3）管道，循环水管道是循环水系统的重要组成部分。空调中常用的水管为镀锌钢管。另外，为了防止管内的介质与周围环境换热造成热损失，管道需要做严格的保温和防腐处理。（4）换热器，换热器主要使用在冬季热水系统中，冬季锅炉房生产的高温热水或者蒸汽通过换热器与循环水换热，加热系统的回水，保证循环水系统正常运行，常用的换热器形式有板式换热器和管壳式换热器。

21、4、冷却水设备 空调冷却水系统的主要作用是及时的带走冷凝器的热量，冷却水系统的主要设备有冷却塔、冷却水泵等等。（1）冷却塔，冷却塔其实是一个热交换器。根据冷却介质的不同，冷却塔可以分为风冷式冷却塔和水冷式冷却塔，根据冷却水的闭合形式不同可以分为开始冷却塔和闭式冷却塔。空调系统中常用的多为成品玻璃钢低温型冷却塔。冷却塔根据冷却方式的不同，主要分为机械通风冷却塔和喷射式冷却塔。机械通风冷却塔又有逆流式和横流式，逆流式又有圆形和方形两种；喷射式冷却塔又有喷雾填料型和喷雾通风型两种，具有无风机、低噪音的特点。（2）冷却水泵，冷却水泵与循环水泵的作用基本相同，只是工作的温度和压力的范围不同而已，常用的冷

22、却水供水和回水温度为3732。2.2.3空调系统的风系统设备 空调的风系统设备主要有：空气处理机组设备、风机盘管设备、风管、风机、风阀等等。1、空气处理机组设备 空气处理设备由对空气进行加热/冷却设备、加湿/减湿设备已经对空气进行净化处理的低效、中效、高效过滤器组成。 在空气调节过程中，不同的空调处理过程需要不同的空气处理设备，有些时候一种空气处理设备可以同时进行多种空气过程的处理，例如同时实现加热加湿、冷却干燥或者升温干燥等等。直接接触式热湿处理设备处理空气时，热湿处理介质与空气直接接触，通常是被处理的空气流过热湿交换介质的表面，通过含有热湿交换介质的填料层或者将热湿交换介质直接喷洒到空气中

23、，形成分散的液滴，利用微小的液滴与空气表面的传热与传质达到对空气进行热湿处理的目的。间接接触式（通常又称表面式）热湿处理设备通常使用的介质有水、水蒸气和制冷剂，对空气进行热湿处理时空气与介质不直接接触。通常的做法是介质在间壁式管道内流动，被处理的空气在管外流动，两者通过金属壁进行换热，当管内介质为冷水时，称为冷水式表冷器；当管道内的介质为热水或者蒸汽时，称为空气加热器，当管内的介质为制冷剂时称为直接蒸发式冷却器。混合式热湿处理设备又称为喷水表冷器，一般由一排喷嘴和一组表冷器组成，兼有上述两种热湿交换设备的功能。由上述设备以及送风机和过滤器组装在一起可以组成一个集中式空气处理机组，常用的是用于处

24、理新风的新风机组以及用于处理新回风混合空气的组合式空气处理机组。对于楼宇中央空调最常用的组合式空气处理机组来讲，主要组成部分见图2-7：图2-7常见空气处理机组结构原理图（1）回风机段。 回风机段用于放置会回风机，其主要的作用是为回风和排风提供动力，保证足够的回风量和排风量。（2）新回风混合段 对于绝大多数空调机组而言，为了最大限度的节约能源，一般都采用混合式系统，即处理的空气一部分来源于新鲜空气，一部分来源于室内的回风。新回风混合段由新回风混合室和新回风调节阀组成。根据新、回风混合过程的不同，工程上常见的有两种形式，一种是新风与回风在喷水室（或者表冷器）前混合，称为一次回风系统，另外一种形式

25、是回风与新风在喷水室混合经过喷雾处理后，再次与回风混合，称为二次回风系统。（3）空气过滤段 空气过滤段的主要功能是对新、回风进行过滤处理，以满足室内空气洁净度的需求。为了保证正常的过滤 效果，应该对过滤器两端的压力进行检测，实施压差报警装置，及时更换和清洗过滤器。（4）喷水室段 喷水室是利用水与空气直接接触来对空气进行热湿处理的设备，主要用于对空气进行冷却、除湿和加湿处理。喷水室的主要优点是只要通过改变水温就可以改变对空气的处理过程，可以实现同时对空气进行冷却除湿、冷却加湿、升温加湿等过程的调节，同时还能够有净化空气的作用。（5）表冷段 表冷段的功能主要是对空气进行冷却除湿处理。表冷段的结构一

26、般为装有铜管套铝翅片的盘管。常用的有4排、6排、8排盘管。表冷器的迎面风速一般控制在2.5m/s以内，过大的风速会使得冷却后的风速夹带水滴，从而增大空气湿度，为了避免这种情况，通常在表冷器的出风段设置挡水板。（6）送风机段 送风机段用于放置送风风机，保证送往末端的空气有足够的速度和压力，保证末端的设计风量和风速。（7）一次加热段 一次加热段用于加热新风或者新风与回风的混合空气。在冬季工况下，室外空气温度很低时，需要将室外空气预热后再与室内的回风混合，防止温度过低造成结霜。（8）二次加热段 二次加热段设置在喷水室或者表冷器之后，主要的加热器有热水盘管（介质为热水）、蒸汽盘管（介质为水蒸气）和电加

27、热器三种主要类型。（9）空气加湿段 加湿段主要用于对空气进行加湿处理，维持室内的相抵湿度。组合式空气处理机组中的加湿段有很多中类型可以供选择，常用的加湿器有：蒸汽加湿器，高压喷雾加湿器湿膜加湿，超声波加湿电热式加湿红外线加湿PTC蒸汽加湿离心式加湿（10）静压消声段 静压消声段用于消除风机的噪声，一般布置在风管出机房的交接处，防止机房噪声通过消声器后的风管壁传入室内。消声段的布置增加了空气处理段的长度，布利于机组的布置，因此在实际的工程中使用较少，通常的做法是在风管上直接安装消声器。2、风机盘管设备 对于目前使用较多的风机盘管独立新风系统，常用的做法是由风机盘管承担室内负荷，新风机承担新风负荷

28、，室外空气经过新风机处理到室内焓值，通过新风管道进入室内。 常用的风机盘管的主要结构为铜管套铝翅片管，冷冻水/热水在管内流动，空气通过轴流风机在管外流动，经过热湿交换后进入房间以调节房间的温度和湿度。风机盘管一般都带有三速开关，通过调节风机的转速来调节房间的温度。3、空气输送设备 空气输送设备包含风机、风管、调节阀门和其他附属设备比如消声器、减震器等组成。风机是输送空气的核心动力装置，在空调系统中常用的风机有离心式风机和轴流式风机。离心式风机旋转轴与流体流动方式垂直，常用于大流量的场合，轴流式风机旋转轴与空气流动方向平行，常用于小流量和小压差的场合。调节风阀是空调系统中用于调节风量的装置，利用

29、改变风阀的开度来改变局部阻力和风量。风管是空气传输的通道，根据建筑的结构特点和使用需求，合理的布置分管，将处理后的空气输送到空调房间，用于调节房间的温湿度。4、空气分布设备 空气分布设备又称为空气分布器，具体是指各种类型的风口和散流器。为了保证室内的温湿度分布均匀，空调系统在设计时应该保证室内一定的气流组织形式。对于全空气系统而言，除了合理的布置送风口和回风口的位置外，通常还通过散流器来送风，使得室内的空气分布更加均匀，散流器分为圆形散流器和方形散流器两种，散流器的尺寸也有很多中规格，实际使用中应该根据送风距离，风管尺寸和风速等综合考虑选取合适的散流器。对于空气水系统而言，就需要综合考虑新风口

30、和风机盘管的位置，通过改变风口的位置和朝向来调节室内的气流组织形式。2.2.4楼宇通风系统设备 楼宇通风系统按照空气流动的动力来分，有自然通风和机械通风两种。自然通风是指依靠室外热压和风压为动力而不依靠机械的通风组织形式。 利用风机进行通风的系统可以分为机械进风系统和机械排风系统。那么对于特定的房间或者区域，就有几种不同的组织形式：既有机械进风又有机械排风；只有机械排风系统，依靠门窗的缝隙进行渗透进风；机械进风系统和局部排风系统结合；机械排风与空调系统结合；机械通风与空调系统相结合。1.机械进风系统 机械进风系统典型的组成结构图如图2-8所示。风机的作用就是提供整个系统运行的动力，风机的压力应

31、该能够克服系统的压力损失，包含沿程阻力和局部阻力。风管以及风阀主要用于系统空气的输送和流量调节。 楼宇的送风系统通常与空气调节系统配合使用，也就是说，楼宇的进风通常是作为空气调节系统的新风送入室内的。因此，室外空气入口又称为新风口，新风口设置有百页窗，用于遮挡雨雪。昆虫等，为了避免新风口吸入室内的排风，新风口应该设置在主导风向的上风侧并低于排风口。图2-8机械送风系统 2机械排风系统 机械排风系统由风机、风口、风管、阀门和排风口等组成。排风的作用是将室内的污染物浓度较高的气体排到室外。机械排风系统如图2-9所示：图2-9机械排风系统风口是收集室内污染空气的地方，为了全面提高排风系统的工作效率，

32、进风口应该设置在污染物浓度较高的地方，如果污染物的浓度高于室内空气的密度，进风口应该设置在室内下方，如果污染物浓度低于室内空气的密度，进风口的位置应该设置在室内的上方。如果房间的污染物浓度不高或者房间的空间很小时，可以只设一个风口，否则就需要设置多个风口；排风口是排风的室外出口；同机械进风一样，机械排风系统也需要设置电动或者手动的密封阀。3.空调建筑中的通风为了减小室内空调的负荷，空调楼宇或者房间都有很好的密封性能。如果空调房间不能有良好的通风，尽管室内的温度和湿度条件较好，但是室内的污染物浓度过高，室内空气品质往往不如通风良好却没有空调的房间。在空调建筑中，除了工艺过程的污染物需要单独的通风

33、系统来处理之外，室内的通风都是通过空调系统来实现的空调建筑中的通风系统如图2-10所示。 。 图2-10空调建筑中的通风系统2.2.5空调自动控制原理 空调自动控制的任务就是在最大限度节能与安全生产的条件下，自动调节各种装置的实际输出量与实际负荷，使它们相适应，以满足生产工艺和人们在工作和生活中对空气参数（温度、温度、压力以及清新度等）的要求。1、DDC控制器的基本原理空调系统控制通常采用的是直接数字控制器（DDC）。直接数字控制器是以一种多回路的控制器，它以数字处理器为核心，加上过程输入输出通道组成。DDC组成原理如图2-11所示：图中：AO表示DDC的模拟输出量，DO表示DDC的数字输出量

34、，DI表示DDC的数字输出量。图2-11直接水控制器（DDC）组成原理图 空调系统的控制分为制冷机组控制、空气处理机组控制和冷冻水控制等。2、空调冷热源监控（1）蒸汽压缩式制冷机组控制制冷主机的控制是空调系统控制的主要部分，对于蒸汽压缩式制冷机组，其控制的主要内容有：设备启停顺序控制：为保证整个制冷系统安全运行，设备启停需要按照一定的顺序进行，只有当润滑油系统启动，冷却水、冷（冻）水流动后，压缩机才能最后启动。该系统通过软件程序实现设备启停顺序控制。启动顺序为：冷却塔风机、蝶阀冷却水蝶阀冷却水泵冷冻水蝶阀冷冻水泵冷水机组。停止顺序为：冷水机组冷冻水泵冷冻水蝶阀冷却水泵冷却水蝶阀冷却塔风机、蝶阀

35、。旁通阀控制。由压差传感器P检测冷水供、回水总管之间的压差，送入DDC，与压差设定值比较后，DDC送出相应信号，调节位于供、回水之间的旁通管上的电动调节阀的开度，实现进水与回水之间的旁通，以保持供、回水压差恒定。水流检测、水泵控制。冷冻水泵、冷却水泵启动后，通过水流开关FS检测水流状态，如果流量太小甚至断流，则自动报警并自动停止相应制冷机运行。当某一台水泵出现故障，备用水泵将自动投入运行。冷却水温度控制。利用温度传感器检测冷却塔出水温度，实时控制冷却塔风机的启停台数。工作状态显示与打印。包括工作参数、设备状态及报警显示，如冷水机组启停状态、故障显示，冷（冻）水供回水温度遥测，冷（冻）水流量，冷

36、负荷；冷冻水泵与冷却水泵启停状态、故障显示；冷却塔风机启停状态、故障显示等信息分别送入DDC中，并与监控中心进行信息交换。水箱补水控制。通过液位传感器检测膨胀水箱水位，DDC根据水位信号控制进水电磁阀LV的开、闭，以维持水位在允许范围内，水位越限时发出报警信号。（2）吸收式制冷机组控制对于吸收式制冷机组，主要的控制手段和控制的对象有：能量调节：利用冷冻水出口温度，控制加热蒸气量来维持冷冻水出口温度恒定，以满足符合要求。监测信号：冷冻水进、出口水温，蒸发器冷剂水温度，高压蒸发浓溶液温度，总冷却水温度，总蒸气温度、总蒸汽压力，高压蒸发压力，蒸发器进口冷水压力，总冷却水压力，总蒸气流量，冷冻水出口水

37、温，总冷却水流量，高、低发生器溶液液位，蒸发器冷却水液位、真空度等。安全保护：高压蒸发浓溶液结晶保护，当溶液温度高于某一温度时，报警并关闭加热蒸气阀；蒸发器进口冷冻水温度低于某一温度时，发出报警，吸收器泵停止运行，并关闭加热蒸气。蒸发器进口冷水断水或压力过低时报警，并关闭吸收器泵及加热蒸气阀；冷却水断水或水温过低时报警，并关闭加热蒸气；高、低压发生器溶液液位过高时，发出报警，并关闭发生器泵；高压蒸发器内压力高于某一值时报警，并中止加热蒸气。动力设备的监测：发生器泵、吸收器泵、蒸发器泵、冷却水泵、冷冻水泵运行状态监测、事故状态监测。任一泵工作故障是，均应发出报警，并停止加热蒸气，迅速作停机处理。

38、（3）空气调节热源系统的监控锅炉是空调热源最常使用的形式，供热介质可以分为水蒸气和热水。整个热源系统是有燃烧（加热）系统和供水系统组成。对供热热源的控制采用的是DDC控制的方式，根据供热的实际状况控制锅炉及循环泵的开启台数，设定供水湿度及循环流量。锅炉采用的燃料不同，其燃烧特性也不尽相同，燃油与燃气锅炉称室燃烧燃料随空气流喷入炉室中混合后燃烧；而燃煤锅炉为层燃烧燃料被层铺在炉排上进行燃烧。对于燃油和燃气锅炉其燃烧系统的控制主要包含：监测温度信号，包括排烟温度、炉膛出口、省煤器及空气预热器出口温度，供水温度等；监测压力信号，包括炉膛、省煤器、空气预热器、除尘器出口烟气压力，一次风、二次风压力，空

39、气预热器前后压差等；监测排烟含氧量信号。3、空气处理装置的控制（1）组合式空气处理机组的控制为了节约能源，空调机组系统增加了回风系统，因此就要增加新风、回风空气的温度、湿度检测点，由于新风与回风混合处空气温度、湿度不均匀，因此在空气混合处不加温度、湿度测试点、为了与消防系统配合，在火灾情况下能够自动排烟，同时在无火灾正常情况下为净化空气，增加空气的流通，也需要排风，因此又增加了排风系统，其监控功能如图2-12所示： 图2-12 空气处理机组DDC控制原理图送风温度监控，由送风通道的温度传感器实测送风温度，信号送人DDC中，与送风温度设定值进行比较，采取PID控制，由DDC发出指令控制加热器(或

40、表冷器)上的电动调节阀的阀门开度、用以调节热水(或冷水流量)，使送风的温度控制在设定的范围内，使室内的温度保持相对恒定。送风湿度监控，由送风通道的湿度传感器实测送风通道的湿度信号，送人DDC中与湿度设定值进行比较，由DDC输出信号，控制冷水阀 (或蒸气阀)的开度。回风温度监控，回风通道的温度传感器实测回风温度，信号送入DDC中与回风温度设定值进行比较，采取PID控制，由DDC输出信号控制加热器(或表冷器)上的调节阀的阀门开度，用以调节热水(或冷水)流量，使回风温度控制在设定的范围内。回风湿度监控，由回风通道的湿度传感器实测回风通道的湿度信号，送人DDC中，与湿度设定值进行比较，采取PID控制，

41、由DDC输出信号控制冷水阀(或蒸汽阀)的开度，控制表冷器冷却水流量(或控制蒸汽流量)，使回风湿度保持一定。监控新风回风比例，通过新风通道中的温度、湿度传感器和回风通道中的温度、湿度传感器实测新风、回风温度和湿度，信号送人DDC中，按照预先设定的新风回风比例，DDC输出信号，控制新风电动风门和回风电动风门的开度。过滤器堵塞监控与报警，由过滤器两端空气压差开关P监视过滤网的清洁度，当两端压差超过设定值时，说明过滤网堵塞，需要及时清洁或更换，系统则报警。机组定时启停控制，按实际需要预先编制程序，控制风机启停时间，并累计机组工作时间，达到自动调整维护系统，是新风机组工作效率提高，能量损耗减少。联锁保护

42、控制，送风机启动后，新风电动风门打开；送风机停止运转后，新风电动阀门关，表冷器调节阀门关，加湿器阀门关，加热器阀门关。表冷器的后风温低于5时，防冻开关接通，向DDC送入信号，控制加热器热水阀门的开启。当风机两端压差P过低时，系统故障报警，DDC发出停机指令。排烟系统监控，当发生火灾时，新风、回风系统立即停止工作，启动排烟系统，打开排烟阀。机组运行时间及用电量自动累计。（2）新风机组控制图2-13新风机组DDC控制原理图新风处理机组是空气水系统中集中处理室外新风的设备。新风机组的基本组成原理与空气处理机组相似，但是由于不存在利用回风和排烟的问题，因此新风机组除了没有对回风的控制和监控以外，其余的

43、部分与组合式空气处理机组类似。典型的新风控制系统如图2-13所示。（3）风机盘管系统 风机盘管是半集中式空调系统中的空气局部处理装置，由空气的加热、冷却盘管和风机组成。通过温控器控制冷、热盘管的两通阀或三通阀，从而控制冷、热盘管水路的通、断。 风机盘管及其控制原理如图2-14。它的控制由带三速开关的独立室内恒温器（也称温控器）来完成，温控器安装在空调房间内。 空调系统工作在夏季模式时，空调水管供应冷冻水，温控器选择开关应拨在“冷”挡。当室温升高并超过设定点温度时，恒温器的触点接通，电动阀被打开、风机运行，风机盘管对室内空气制冷；当室温在冷气的作用下降低并低于设定温度时，恒温器的触点断开，电动阀

44、被关闭、风机停止运行，风机盘管停止对室内空气制冷。这样往复循环，使室温保持在一定范围之内。 图2-14风机盘管控制原理图4、冷冻水/热水系统控制（1）一次泵系统控制 一次泵系统内所有设备均按以下次序联锁：当冷水机组接到运行指令时，首先开启冷冻水泵和该机组冷冻水进水管上的电动蝶阀；当冷冻水水流开关得到确认的流量信号后，就开启冷却水泵和该机组冷却水管上进水电动蝶阀；当冷却水水流开关得到确认的流量信号后，则开启冷水机组的油泵和加热器；等冷水机组上所有的安全控制信号却得到确认后，就开启压缩机。冷却水温度控制，根据冷却水供水主管上温度感应器上的水温信号来进行控制。当冷却水供水温度高于设定温度时，则由控制

45、器发出信号增加低速运转的冷却塔的台数；当两台冷却塔均开启时，而水温仍高于设定水温度时，则逐台提高冷却塔的风机转速，直到水温达到设定温度为止。在冷却水供、回水干管上的旁通电动水阀仍由该温度信号控制。能量控制，冷冻水供、回水干管上均设有温度感应器，在主供水干管下装有流量测定器。根据供、回水温差和水流量则可计算得到总的冷量。控制器根据该冷冻量信号以最佳能量控制方法来开启或关闭冷水机组，以求得节能效果，使冷水机组在较高的效率工况工作。冷冻水供回水压差控制，冷冻水供水是一个变水量系统，在供回水主干管之间设有旁通阀，旁通管上设有电动水阀，DDC控制器通过供回水主干管之间的压差信号控制电动水阀的开启，保持供

46、回水主干管之间的压差恒定，其作用为保持用户侧的管路系统的水力工况的稳定，保证冷水机组的冷冻水量，保护机组。（2）二次泵系统的控制 二次泵系统冷冻水的制备往往采用一泵对一机的配置，保证通过冷水机组的水量恒定。与冷水机组对应的泵称为一次泵，末端装置、管路系统和旁通管组成了二级环路，二级环路的水量是根据实际负荷而变化的。二级泵的控制方法有：压差控制。所谓压差控制是利用水泵并联后的总特性曲线设定某个压力作为上限的压力，而另一个压力为下限压力。通过上下限来达到水泵的增减。压差变送器取得的压差信号送至控制器，控制器控制水泵的运行台数和改变调节阀的开度，以改变系统的阻力，稳定系统的压力。流量控制。对于并联运

47、行的平坦特性曲线的水泵，此时以采用流量控制，流量检测器被安装在次级泵的总供水管上，用以测得实际流量，该检测器通过变送器将流量信号送到前台数字控制器，控制器按各台水泵预设定的流量范围和实际流量进行比较。二次泵系统的负荷控制可在一级泵的总供水干管上安装一个流量检测器，在总供水、回水干管上各安装一个温度检测器，通过测得一级泵环路的供、回水温差和水量计算所需冷量。5、空调系统的节能控制控制器支持下列能量管理程序为功率要求控制设备间歇运行焓差控制设定值的再设定夜晚循环夜风净化，最佳启动最佳停机零能量区间2.2.6应用实例1、工程概况实例工程为某综合楼中央空调系统。工程建筑面积12250平方米，夏季空调负

48、荷为1220.74kw,冬季负荷为1425.6kw，冬季供水回水温度采用60/50，夏季供回水温度为7/12,夏季的主要设计参数为：温度25，相对湿度60，冬季的主要设计参数20，相对湿度35。综合楼12层为展览厅，每层采用1台水冷式立式空气处理机组向室内送风。34层每层采用2台水冷式吊顶空调机组。511采用新风加风机盘管系统，共13台机组。2、主要的空调通风设备表2-2 某综合楼空调通风主要设备表编号名称规格单位数量备注1吸收式溴化锂制冷机组SXZ6-145D台12板式换热器FBR03-16台13冷却水泵SLW250-500A台24冷冻水循环水泵SLW200-200(I)A台45软化水箱3m

49、2m2m台6逆流式冷却塔CDBNL3-600台17补水泵SLW50-250B台18水冷立式空调机组G-18F台29水冷吊顶式空调机组G-7X2DF台410水冷吊顶式空调机组G-2DF台611水冷吊顶式空调机组G-2.5DF台112防火排烟阀1000500台2常开，70熔断13防火排烟阀1000400台2常开，70熔断14防火排烟阀1000320台2常开，70熔断15防火排烟阀320200台6常开，70熔断16防火排烟阀400200台1常开，70熔断3、自动控制 综合楼自动控制的对象主要为水冷立式空调机组和吊顶式空调机组，机组均采用DDC控制器控制，共有13台DDC控制器，每台控制器设置 模拟输

50、入接口4个、模拟输出接口2个、数字输入接口3个和数字输出接口5个。根据设定的温度自动设定电动水阀。风机的启停与风阀和水阀连锁控制，当风机停止运转时，风阀和水阀自动关闭，当风机启动时，风阀和水阀开启。2.2.7常见的故障和解决办法中央空调系统的故障，可以分为两种不同的类型，其一为硬故障、另一类是软故障。硬故障通常是指设备或者器件完全损坏或者失效的情况，例如风机突然停机、电动机传动皮带断裂、传感器没有输出、阀门完全堵塞等等。就系统使用的情况而言，中央空调系统常见的故障及解决的方法有：水泵的故障水泵的主要故障及解决办法见表2-3表2-3 水泵的主要故障和解决办法故障现象解决办法水泵不出水检查底阀是否

51、漏水，向泵体上的注水杯注水直至溢出更换法兰处填料、拧紧螺栓测量水泵转速，检查水泵电压改变电动机接线相序检查并清洗底盘水泵振动调整水泵和电机，使其平直同心加固基础降低扬程加强润滑水泵功率消耗过大关小阀门、增加阻力适当放松填料压盖更换泵轴调整水泵和电机轴，使其平直同心电动机发热更换电动机密封调整相序故障现象解决办法水泵不出水检查底阀是否漏水，向泵体上的注水杯注水直至溢出更换法兰处填料、拧紧螺栓测量水泵转速，检查水泵电压改变电动机接线相序检查并清洗底盘水泵振动调整水泵和电机，使其平直同心加固基础降低扬程加强润滑水泵功率消耗过大关小阀门、增加阻力适当放松填料压盖更换泵轴调整水泵和电机轴，使其平直同心电

52、动机发热更换电动机密封调整相序2.3 电梯系统2.3.1 电梯的概述电梯是现代建筑物中必不可少的配套设施之一。所谓电梯指的是用电力拖动轿厢运行于铅垂的或倾斜不大于15的两列刚性导轨之间，运送乘客或货物的固定设备。电梯分类 表2-6 电梯的主要分类分类方式按用途分类乘客电梯、载货电梯、医用电梯、杂物电梯、观光电梯、车辆电梯、船舶电梯、建筑施工电梯、冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电梯操纵电站电梯及消防员用电梯等按驱动方式分类交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、螺杆式电梯及直线电机驱动的电梯等按速度分类低速电梯（1.00m/s）、中速电梯（1.002.00m/s）、高速电梯（大于2.00m/

53、s）、超高速电梯（超过5.00m/s）及特高速电梯（16.7m/s）按有无司机分类有司机电梯、无司机电梯及有/无司机电梯等按操纵控制方式分类手柄开关操纵、按钮控制电梯、信号控制电梯、集选控制电梯、并联控制电梯及群控电梯等按特殊用途分类冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯及消防员用电梯等现代物业建筑使用的电梯主要有信号控制、集选控制、并联控制及群控制电梯四种操控方式，其控制特点如下所述。（1） 信号控制电梯特点除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。（2）集选控制电梯是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制电梯，与信号控制的区别在

54、于能实现无司机操纵。主要特点是:把轿厢内选层信号和各层外呼信号集合起来,自动决定上、下运行方向顺序应答。（3）并联控制电梯是把23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。（4）群控电梯特点是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。控制方式有以下两种。控制系统按预先编制好的交通模式程序，集中调度和控制梯群的运行，称为梯群程序控制。 2电梯的组成表2-7 电梯的组成结构组成、作用机械装置部分 曳引系统作用是提供电梯运行动力的设备，把曳引机的旋转运动，转换为电梯的垂直运动 轿厢在曳引钢丝绳的牵引下沿电梯井道内的导轨作快速平稳的运行 门系统作用就是打开或关闭轿

55、厢与层站厅门的出入口 导向系统作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动 重量平衡系统由对重及重量补偿装置组成。对重将平衡轿厢自重和部分的额定载重。重量补偿装置，是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置 机械安全保护装置由机械限速装置、缓冲器和端站保护装置组成。起到防止电梯超速行驶、终端越位、冲顶或蹲底等保护电气装置部分 电力拖动系统由曳引电机、供电系统、调速装置和速度反馈装置构成。对电梯实行速度控制 操作控制系统由操纵装置、平层装置与选层器等构成。对电梯实施操纵、监控的系统 电气安全系统指在电梯控制系统中用于实现安全保护作用的电路及电气

56、元件3自动扶梯扶梯是一种带有循环运行的梯级，用于倾斜向上或向下连续输送乘客的运输设备。直观看起来它就像移动的楼梯，同时伴随移动的扶手带，主要用于人流集中的场所。自动扶梯主要由梯级、曳引链、驱动装置、导轨、金属骨架、扶手装置、张紧装置、制动器及安全装置所组成。2.3.2 电梯的原理电梯要求在安全可靠的前提下，能够平稳、迅速地上下运行，到达目的层时平层必须要准确。因而电梯的电气驱动系统和电气控制系统应能提供可靠和舒适的乘坐环境。电气驱动系统主要有交流变极调速系统、交流变压调速系统、变频变压调速系统和直流调速系统（交流电机调速原理详见第九章第一节三相交流电机调速方法），目前用交流变频变压调速的方式已

57、经成为高速电梯的主流。电气控制系统过去采用继电器逻辑线路已逐渐被可靠性高、通用性强的微型计算机和可编程控制器（PLC）所代替。1电梯运行原理图示：（1）升降梯运行原理演示如图2-15所示。图2-15 电梯升降原理（2）电梯门运行原理演示如图2-16所示（3）电梯安全钳动作原理如图2-17所示（4）电梯限速器动作原理如图2-18所示2电梯的工作原理由升降机械的电动机带动曳引轮，驱动曳引钢绳与悬吊装置，拖动轿厢和运动，轿厢上升配重下降，轿厢下降则配重上升，由此实现轿厢在井道中沿导轨上下运行。3机械安全保护装置的工作原理 电梯的轿厢两侧装有导靴，导靴从三个方面箍紧在导轨上，以便使轿厢和配重在水平方面

58、准确定位。一旦发生运行超速或曳引钢绳拉力减弱的情况，安装在轿厢上（有的在对重上）的安全钳启动，牢牢地把轿厢卡在导轨上，避免事故发生。如果当轿厢和配重的控制系统发生故障时急速坠落，为了避免与井道地面发生碰撞，在井坑下部设置了挡铁和弹簧式缓冲器，以缓和着地时的冲击。2.3.3 电梯的控制方法1电梯的使用方法：图2-20 电梯立面图先按呼梯按钮，上楼按“上行”按钮，下楼按“下行”按钮，先出后进。进入轿厢后，请按目的楼层按钮。要轿门立即关闭请按“关门”按钮。当轿厢内指示灯显示目的楼层时，待轿厢门完全打开后离开。如图2-20所示为电梯立面图2驾乘电梯注意事项：（1）严禁超载运行。当电梯超载时，蜂鸣器会发

59、出鸣叫，请立即调整载重量，以免发生危险。轿厢内禁止吸烟。（2）儿童搭乘电梯，应有大人陪同，以免发生意外。（3）当电梯发生如下故障时，请立即停止使用并通知维修人员：1）额定运行速度显著变化时；2）厅、轿门完全关闭前，电梯能行驶时；3）运行时，内选、平层、快速、召唤器指层信号失灵；4）发觉有异常噪音或较大振动和冲击时。（4） 当发生火灾或地震时，乘客立即离开并禁止使用电梯。（5）电梯发生故障而关人时，请不要慌张，请通过梯内报警按钮扭或对讲装置不断与外界联系，以便尽早得到救援。切勿作勉强逃生。2.3.4常见故障及解决方案1.安全设备故障 为保证电梯能安全地运行，在电梯上装有许多安全部件。只有每个安全

60、部件都在正常的情况下，电梯才能运行，否则电梯立即停止运行。所谓安全回路，就是在电梯各安全部件都装有一个安全开关，把所有的安全开关串联，控制一只安全继电器。只有所有安全开关都在接通的情况下，安全继电器吸合，电梯才能得电运行。故障状态：当电梯处于停止状态，所有信号不能登记，快车慢车均无法运行，首先怀疑是安全回路故障。应该到机房控制屏观察安全继电器的状态。如果安全继电器处于释放状态，则应判断为安全回路故障。故障可能原因：(1) 输入电源的相序错或有缺相引起相序继电器动作。(2) 电梯长时间处于超负载运行或堵转，引起热继电器动作。(3) 可能限速器超速引起限速器开关动作。(4) 电梯冲顶或沉底引起极限