第四章 空气调节系统1-4

第四章空气调节系统主要内容第一节空气调节系统的分类1第二节新风量的确定和空气平衡23第三节普通集中式空调系统2第四节变风量空调系统47第五节半集中式空调系统5第六节局部空调机组6第一节空调系统的分类一、按空气处理设备设置情况

(1)集中系统

所有空气处理设备包括：风机、加热、冷却设备、加湿、减湿设备、过滤器等都集中设置在一个空调机房内，称为集中式空调系统。空气经过集中处理后，再送往各个空调房间内.优点是：服务面积大，处理空气多，便于集中管理缺点是：只能送出同一参数的空气，难以满足不同的要求，另外，由于冷源采用集中式供应，处理空气量大，机房占地面积较大，只适用于满负荷运行的大型场所

(2)半集中系统这种系统的特点是除了设有集中的空调机房外，还设有分散在各个房间的二次处理设备（又称为末端装置）来承担一部分冷热负荷。在半集中式系统中，空气处理所需的冷、热源也是由集中设置的冷冻站、交换站供给。因此，集中式和半集中式空调系统又统称为中央空调系统。第一节空调系统的分类

(3)全分散系统分散式空调系统又称为局部空调系统。它是把空气处理所需的冷热源、空气处理和输送设备、控制设备等集中设置在一个箱体内，组成一个紧凑的空调机组。特点：不需要集中的空气处理机房；可按照需要，灵活、方便地设置在需要空调的地方。二、按承担室内负荷介质种类(1)全空气系统指空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担的系统。特点：风管截面大，输送耗能大，占用建筑空间较多。

QW第一节空调系统的分类(2)全水系统空调房间的热湿负荷全部由一定温度的水来负担。特点：输送管道占用的空间较少；无通风换气的作用，因而室内空气品质较差

(3)空气水系统由空气和水(作为冷热介质)来共同承担空调房间的热湿负荷。特点：有效地解决了全空气空调系统占用建筑空间多和全水空调系统中空调房间通风换气的问题。在对空调精度要求不高和舒适性空调的场合广泛地使用该系统。

QWQW第一节空调系统的分类

(4)冷剂系统将制冷系统的蒸发器直接置于空调房间内来吸收余热和余湿。优点：冷热源利用率高，占用建筑空间少，布置灵活，可根据不同的空调要求自由选择制冷和供热。通常用于分散安装的局部空调机组。QW三、根据集中式空调系统处理空气来源

(1)封闭式系统经过处理的空气全部来自空调房间，没有室外空气补充，因此，空调室和空调机之间形成了一个全封闭式环路。特点：冷热消耗量最节省，但卫生条件差，工作人员不宜于长时间在这种环境中工作ONOεN冷却器过滤器风机(2)直流式系统经过处理的空气全部来自室外，与封闭式比较，其特点完全相反。ONOε冷却器过滤器风机W(3)混合式系统室外新风和室内部分回风混合。该系统即可满足卫生要求，又经济合理，是应用最多的一种形式ONOεC冷却器风机CNW第一节空调系统的分类过滤器其它分类按风量恒定与否按风道内空气流速的高低按用途按控制精度按运行时间定风量变风量低速（u=8-12m/s）高速（u=20-30m/s）工艺舒适一般空调系统高精度全年性季节性第二节新风量的确定和空气平衡

直流式系统一年四季均为百分之百的使用室外新风，因此夏季需要的冷量以及冬季需要热量都很大，如果在进行处理的空气中混入一定量的回风，显然可以减少夏季与冬季需要的冷、热量。但是，也不能无限制的加大回风量。

一般空调系统中，确定新风量的依据有下列三个因素：一、卫生要求必须掺入含CO2量少的室外新风来稀释室内空气中CO2的含量，使之合乎卫生标准的要求公共建筑主要房间人员所需最小新风量

第二节新风量的确定和空气平衡二、补充局部排风量当空调房间内有局部排风装置时，为不使车间产生负压，在系统中必须有相应的新风量来补充排风量三、保持空调房间的正压要求为防止外界环境空气（未经处理）渗入空调房间，干扰空调室内参数，需要使房间内部保持一定正压值，即用增加一部分新风量的方法，使室内空气压力高于外界压力，再让这部分多余的空气从房间门窗缝隙等不严密处渗出去。一般情况下,正压5-10Pa即可满足要求，

规范中规定：空气调节系统的新风量，应不小于人员所需新风量，以及补偿排风和保持室内正压所需风量两项中的较大值。必须指出，上述新风量的计算是在冬夏室外设计计算参数下规定的最小新风量百分数，是出于经济和节能方面考虑的最小新风量。多数情况下，在春、秋过渡季节中，可以提高新风比例，从而利用新风所具有的冷量或热量以节约系统的运行费用。为了保持室内恒定的压力和调节新风量，必须进一步讨论空调系统中的空气平衡问题。第二节新风量的确定和空气平衡对空调房间：L=Lx+Ls

对空调器：

L=Lh+Lw

第二节新风量的确定和空气平衡第三节普通集中式空调系统一、一次回风式系统1.概念什么是集中式一次回风空调系统？特征：集中式、一次回风典型的集中式一次回风空调系统：它是指全空气、定风量、低风速、单风道的集中式一次回风空调系统。第三节普通集中式空调系统2.系统组成主要由四大部分组成：(1)空调房间(2)空气处理设备(3)送/回风管道(4)冷热源ONNWCLO喷淋室/表冷器再热器空调房间空气处理设备送/回风管道冷/热媒第三节普通集中式空调系统第三节普通集中式空调系统3.空气处理过程中在i-d图（焓湿图）上描述

空气处理过程？空气与冷热介质的热质交换过程典型工况？夏季工况；冬季工况第三节普通集中式空调系统夏季工况:空气处理过程CWNLεOONNWCLO喷淋室/表冷器再热器各状态点的确定与空气处理流程第三节普通集中式空调系统送风温差换气次数根据《采暖通风与空气调节设计规范》：在满足舒适和工艺要求的条件下，宜加大送风温差。舒适性空气调节的送风温差，当送风口高度小于或等于5m时，送风温差不宜大于10℃；当送风口高度大于5m时，送风温差不宜大于15℃。送风温差工艺性空调的送风温差宜按下表采用：工艺性空调的送风温差室内允许波动范围（℃）送风温差（℃）>±1.0≤15±1.06～9±0.53～6±0.1～0.22～3第三节普通集中式空调系统第三节普通集中式空调系统CWNLεO结论：Q0=Q1+Q2+Q3关键：新风负荷Q3确定3.空气处理过程中在i-d图(焓湿图)上描述夏季工况：(1)设备承担负荷构成分析方法？第三节普通集中式空调系统冬季工况:空气处理过程dNd0ε'W’C’O’LEN空气处理流程加湿方法（1）绝热加湿（2）等温加湿第三节普通集中式空调系统1)冬夏设计工况，送风的含湿量是否相等？前提条件:（1）冬夏余湿量不变（2）送风量不变（3）室内状态点不变d0=dn-W/G=ConstantdNd0ε'W’C’O’LN第三节普通集中式空调系统2)冬季的加湿采用的方法，是绝热加湿还是等温加湿？取决于夏季设备配置:（1）喷淋室（2）表冷器冬季加湿:（1）喷淋室绝热加湿（2）喷干蒸汽等温加湿dNd0ε'W’C’O’LEN第三节普通集中式空调系统3)什么情况下要进行预热？预热量是多少？不用预热最远点确定:(1)新风比减少，W1远离C点(2)因此，允许最远点，对应最小新风比m%Ε’W1C’O’LNCW’预热量确定:Q预热＝GW×△hW第三节普通集中式空调系统

(2)一次回风主要缺点是什么？

CWNLεO问题：冷热抵消解决办法：机器露点送风采用二次回风L’第三节普通集中式空调系统二、二次回风式系统第三节普通集中式空调系统(1)二次回风主要解决什么问题？它的优点是什么?适用场合？

CWNLεOC’L’解决问题：冷热抵消问题优点：节省了再热量适用场合：室内温度场要求均匀、送风温差较小、风量较大而又不采用再热量的空调系统中第三节普通集中式空调系统(2)二次回风主要缺点是什么？局限性？

CWNLεOC’L’局限性：适用于送风温差较小，送风量较大的场合。主要缺点：(1)系统较复杂(2)机器露点较低第三节普通集中式空调系统(3)冬夏设计工况，等焓加湿机器露点位置是否变化？

结论机器露点位置不变前提条件（1）室内状态点不变（2）冬夏余湿量不变（3）送风量不变（4）二次回风比不变dNd0(d0’)ε'W’COLNεW1第三节普通集中式空调系统什么情况下要进行预热？预热量是多少？预热量

Q预热＝GW×△hW

hw1确定（1）第一次混合（2）第二次混合ε'W1C’O’LNCW’O第三节普通集中式空调系统(4)冬夏设计工况，等温加湿第三节普通集中式空调系统三、风机风道温升及挡水板过水问题1、挡水板过水问题2、风机风道温升问题3、两者考虑之后在焓湿图上的表示第三节普通集中式空调系统三、集中空调系统划分和分区处理1.系统划分的原则

(1)

室内参数（温湿度基数和精度）相近以及室内热湿比相近的房间可采用同一系统；(2)

朝向、层次等位置相近的房间宜采用同一系统；(3)

工作班次和运行时间相同的房间采用同一系统；(4)

对室内洁净度等级或噪声级别不同的房间，宜按各自的级别设计；(5)

产生有害物的房间不宜和一般房间合用一个系统；(6)

空调系统的分区应与建筑防火分区相对应。第三节普通集中式空调系统2.系统分区处理的常见形式（1）室内N点相同，热湿比ε不同：采用定露点，分室加热系统图示（2）室内tN相同，φN允许有偏差，热湿比ε也各不同，需采用定露点，相同的Δto，则根据房间的重要性选择露点。（3）室内tN相同，φN也相同，Δto也要求相同，热湿比ε不同:分区空调方式：集中处理新风，分散回风，分室加热。即分区空调方式/分层空调方式。

（4）室内tN相同，热湿比ε不同,Δto不作严格要求，要求送风点的do不同：双风道系统。图示图示图示（1）采用定露点，分室加热系统图式：第三节普通集中式空调系统（2）采用定露点，相同的Δto，但需根据房间的重要性选择露点。

第三节普通集中式空调系统

（3）分区空调方式系统图式：集中处理新风，分散回风，分室加热。

第三节普通集中式空调系统

（3）分层空调方式系统图式：

第三节普通集中式空调系统（4）室内tN相同，热湿比ε不同：双风道系统。第三节普通集中式空调系统44

（4）双风道系统在焓湿图上的表示。第三节普通集中式空调系统露点再热式系统第三节普通集中式空调系统在焓湿图上表示第三节普通集中式空调系统

第三节普通集中式空调系统第四节变风量系统实际上房间热湿负荷不可能经常处于最大值，而是在全年的大部分时间低于最大值。当室内负荷减少时，定风量系统是靠调节再热量以提高送风温度(减小送风温差)来维持室温的。这样既浪费热量，又浪费冷量。一、变风量式空调系统的工作原理

如果能采用减少送风量(送风参数不变)的方法来保持室内状态点不变，叫VAV系统。由于空调系统在全年大部分时间里是在部分负荷下运行，而变风量空调系统是通过改变送风量来调节室温的，因此可以大幅度减少送风风机的动力耗能。据模拟测算，当风量减少到80%时，风机耗能将减少到51%；当风量减少到50%时，风机耗能将减少到15%。全年空调负荷率为60%时，变风量空调系统可节约风机动力耗能78%。节能

变风量空调系统发展迅速。

但风量调小时室内气流受影响；新风比不变时，新风量改变，总风量调小时将影响室内空气品质；单纯的变风量很难同时适应冷负荷和湿负荷的变化。

第四节变风量系统第四节变风量系统保持送风温差或湿差不变只变风量的两种结果温差不变湿差不变单纯变风量在绝大多数情况下（除非热湿比不变）只能维持室内一个参数不变，要想同时维持温湿参数，还必须采用其它辅助方法变风量控制室内温度,变露点控制室内湿度变风量控制室内湿度,变再热量控制室内温度在室内温度控制要求较高，相对湿度允许有较大波动范围且送风温差可不受限制的舒适性空调中更适合采用变风量空调系统。第四节变风量系统二、变风量空调装置的型式和原理（一）节流型----通过改变流通空气的通道截面积来改变风量。

应满足三点要求：（1）能根据负荷变化自动调节送风量；（2）应避免风口节流时产生噪声及对室内气流分布产生不利影响；（3）当多个风口相邻时，应防止调节其中一个风口而导致管道内静压变化，从而引起系统风量的重新分配。原理：

当上游压力增大时，此压力将克服弹簧力使锥体向右移，减少了空气流通截面积，增加了空气流动阻力，从而维持原要求风量不变。当上游压力减小时，此压力将克服弹簧力使锥体向左移，增加了空气流通截面积，减小了空气流动阻力，从而维持原要求风量不变。第四节变风量系统第四节变风量系统

优点：变风量风口可调大小。缺点：风口噪音很大；G减小，总风量也应减小，若不采取措施，减小送风机的风量，风道内静压将上升，为不使管道内静压过大，应设静压控制器，以控制送风机的总送风量。静压调节方式1）风机变频干管静压控制器控制变频调速风机改变转速改变系统静压，降低能耗，风量调节范围宽。50％风量时，能耗28％80％风量时，能耗65％Q2Q1HQN第四节变风量系统Q2Q1HQ3）风机入口导叶（入口阀）一次费用低，风量调节范围较宽(50%)，节能。50％风量时，能耗48％80％风量时，能耗68％风量变化为80～100％时，节能与变频调速相近。2）调节风机出口阀小范围调节风量与压力，对于驼峰型H-Q曲线地风机易进入喘振区，噪声大，节能少50％风量时，能耗78％80％风量时，能耗93％Q2Q1HQ第四节变风量系统（二）旁通型——当房间负荷减少时，只将一部分风量送往室内，其余部分旁通回去的变量末端装置.

优点:噪声不大,风机不必进行控制.缺点:风机动力没有节约,投资高,经济性不明显,适用于小型的并用直接蒸发式冷却器的空调装置.第四节变风量系统（三）诱导型——可变风量的诱导器工作原理：变风量系统送来的一次风诱导吊顶内的空气作二次风，二者混合后送入室内。Q变小时，逐渐开大二次风阀门，提高送风温度，以保持要求的室温。

第四节变风量系统（三）诱导型——可变风量的诱导器(1)即使负荷减少而房间风量变化不大，故对气流分布影响较节流型为小。(2)诱导的空气来自于吊顶，所以可利用室内热量，特别是照明热量，故适用于高照度的办公楼等。(3)由于一次风温可较低，所需风量少了，同时又采用高速，所以断面较小，为了达到诱导作用却提高了风机压头。(4)室内空气(二次风)不能进行有效的过滤。第四节变风量系统用调频末端风机代替节流风阀（四）风机动力型第四节变风量系统串联型：维持总风量不变并联型：用调