空调基础知识

第一节 空气调节的含义及其组成空气调节简称空调，是一门使某一房间或空间内的空气温度、相对湿度、洁净度和流动速度保持在一定范围内的技术。空调系统通常由以下几部分组成：热源和冷源热源是用来提供热能以加热送风空气的。热源分天然热源和人工热源，天然热源指太阳能和地热,由于技术上的限制，应用尚不普及。人工热源指提供的热水或蒸汽的锅炉、电加热器等。冷源则是用来提供“冷能”以冷却送风空气的。冷源分为天然冷源和人工冷源，天然冷源如深井水，人工冷源就是提供冷冻水的制冷机组。为了节约地下水资源和防止地层下沉，人工冷源得到了广泛应用。空气处理设备空气处理设备的作用是利用冷（热）源或其他辅助方法将空气处理到所要求的状态，这些设备有空气加热或冷却设备、空气加湿或去湿设备和空气净化设备等。空调风系统空调风系统由风机和风管系统组成。风机是提供空气在风管中流动动力的设备。风管系统要求保温，防止冷、热量的损失，为了与建筑配合，常制成矩形。风系统的作用是将空气从空气处理设备输送到空调房间中并进行合理分配，同时为了保持空调房间的恒压，从室内排走空气。空调水系统空调水系统由水泵和水管系统组成。水泵是提供水在水管中流动动力的设备。空调水系统包括从冷（热）源设备输送到空气处理设备的冷冻水（或热水）系统、制冷设备的冷却水系统以及空气处理设备的冷凝水系统。5控制、调节装置控制、调节装置的作用是调节空调系统的冷量、热量和风量等，使空调系统的工作随时适应空调工况的变化，从而将室内空气状态控制在要求的范围内。综上所述，我们对空调系统的组成作了简单的介绍，其中冷（热）源、冷媒（却）水系统是我们需要掌握的部分，这在后面的章节中会着重论述到。第二节 空调系统的分类空调系统按不同的分类方法可以分为以下几种类型。一、按空气处理设备的设置情况分类1集中式空调系统集中式空调系统是指空气处理设备（过滤、冷却、加热、加湿设备和风机等）集中设置在空调机房内，空气处理后，由风管送入各房间的系统。集中式空调系统的特点是处理空气量大，需要集中的冷源和热源，运行可靠，便于管理和维修，但机房占地面积较大。常用的单风管空调系统、双风管空调系统以及变风量空调系统均属此类。2半集中式空调系统半集中式空调系统又称为混合式空调系统，它建立在集中式空调系统的基础上。特点是集中处理部分或全部风量，然后送往各房间（或各区），在各房间（或各区）再进行处理,

从而使各房间（或各区）可根据各自不同的具体情况，获得较为理想的空气处理效果。此种系统适用

于空调房间（或区）较多，且各房间（或各区）空气参数要求不一致的建筑物中。它是介于集中式空-1-调系统和分散式空调系统之间的空调系统。常用的风机盘管加新风系统、分区机组系统均属此类。3分散式空调系统分散式空调系统又称局部空调系统。它的特点是将空气处理设备全分散在各空调房间内或邻室内。人们常见的窗式空调器、分体式空调器都属于此类。二、按负担室内热湿负荷所用的工作介质分类1全空气式空调系统全空气系统是全部由经过处理的空气来担负房间的热（冷）湿负荷的系统。一个全空气空调系统通过输送的冷（热）空气向房间提供显热冷量和潜热冷量（或热量），其空气的冷却（加热）、去湿（加湿）处理完全集中于空调机房内完成。由于空气的比热较小，需要用较多的空气量才能达到消除余热余湿的目的，因此全空气系统需要有较大的风道断面或较高的风速。2全水式空调系统全部用水作为介质传递室内热（冷）湿负荷的系统称为全水系统。全水系统的管道所占空间较小，但不能解决房间的通风换气问题，因而通常不单独采用这种方式。3空气…水式空调系统空气一水系统是由空气和水共同来承担室内热（冷）湿负荷的系统，除了向室内送入经处理的空气外，还在室内设有以水作介质的末端设备对室内空气进行冷却或加热。由于使用水作为系统的一部分介质，从而减少了系统的风量。4制冷剂直接蒸发式空调系统制冷剂直接蒸发式空调系统中，通过制冷剂的直接蒸发来担负空调房间的室内负荷。三、按集中式空调系统处理的空气来源分类1循环式空调系统循环式空调系统又称为封闭式空调系统。它是指空调系统在运行过程中全部采用循环风的调节方式。此系统不设新风口和排风口，只适用于人员很少进入或不进入、只需保障设备安全运行而进行空气调节的场所。直流式空调系统直流式空调系统又称全新风系统，是指系统在运行过程中全部采用新风，新风经处理达到送风状态参数后送入空调房间内，消除室内空气的热湿负荷后又全部排掉，不用室内空气作为回风使用的空调系统。直流式空调系统多用于需要严格保证空气质量的场所或产生有毒或有害气体，不宜使用回风的场所。一次回风空调系统一次回风空调系统是指将来自室外的新风和室内的循环空气，按一定的比例在空气热湿处理装置之前进行混合，经过处理后再送入空调房间内的空调系统。一次回风应用较为广泛，被大多数中央空调系统所采用。二次回风空调系统二次回风空调系统是在一次回风空调系统的基础上将室内回风分成两部分，分别引入空气处理装置中，其中一部分经一次回风装置处理后，与另一部分没经过处理的空气（称为二次回风）混合，然后送入空调房间内。二次回风空调系统与一次回风空调系统比较更为经济、节能。第二章 空气调节系统的制冷机组第一章我们提到了冷源和热源，要得到满足要求的冷热源就需要对空调系统的制冷机组和供热设备有所了解，热源主要是锅炉或城市供热管网，冷源主要是制冷机组，下面我们着重论述一下空调系统的制冷机组。第一节 制冷机组分类目前，空调系统中的制冷装置主要利用“液体气化制冷法”的原理而工作，其形式主要有电驱动的压缩式和热驱动的吸收式两种。制冷机组就是将制冷系统中的全部或部分设备直接在工厂组装成一个整体，为用户提供所需要的冷量和用冷温度。制冷系统机组化是现代空调用制冷装置的发展方向。一、 电驱动的压缩式制冷机电驱动的压缩式制冷机主要以氟里昂、氨为制冷剂，民用制冷机大部分采用氟里昂作为制冷剂。按冷却介质的种类可分为空气冷却和水冷却两种形式，按压缩机种类可分为活塞式、螺杆式、离心式三种形式，按提供的冷源或热源情况可分为冷水机组和热泵机组两种形式。活塞式冷水机组活塞式冷水机组由活塞式制冷压缩机、风冷式或水冷式冷凝器、热力膨胀阀和蒸发器等组成，并配有自动或手动能量调节和自动安全保护装置，常用的水冷式活塞冷水机组冷凝器进出水温分别设置为°C、7,蒸发器出口冷冻水温度设置为度，冷量范围一般为〜千瓦。螺杆式冷水机组螺杆式冷水机组是由螺杆式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀、油分离器、自控元件和仪表等组成的一个完整的制冷系统。常用的水冷式螺杆式冷水机组冷凝器进出水温分别设置为°C、C,蒸发器出口冷冻水温度设置为度，冷量范围为〜 千瓦。离心式冷水机组离心式冷水机组是由离心式制冷压缩机、冷凝器、蒸发器、节流机构和调节机构以及各种控制元件组成的整体机组。离心式冷水机组的制冷量较大，常用的水冷式离心式冷水机组冷凝器进出水温分别设置为C、7,蒸发器出口冷冻水温度设置为度，单机容量通常在千瓦以上，所以，这种一般用于大型中央空调系统。热泵机组热泵机组的循环流程有几种形式，但不论何种，系统中除装有制冷系统中的四大元件外，还需装有四通换向电磁阀、单向阀等，使制冷剂的流动方向在制冷或制热状态时能得到控制。热泵机组根据冷却方式可分为风冷式热泵机组、水源热泵机组和土壤热泵三种。水源热泵机组是利用地下水、河水、湖水等资源，借助压缩机系统，通过消耗部分电能，冬季，把水中的低品位能量“取”出来，供给室内采暖或空调；夏季，把室内的热量取出来，释放到水中，达到空调的目的。它不受环境和气候的影响，运行稳定，没有风冷热泵机组的除霜以及小区的热岛效应等问题。土壤热泵系统是利用地下岩土中热量的闭路循环的地源热泵系统，它通过循环液在封闭地下埋管中的流动，实现系统与大地之间的传热。在冬季供热过程中，流体从地下收集热量，再通过系统把热量带到室内。夏季制冷时，系统逆向运行，即从室内带走热量，再通过系统将热量送到地下岩和土中。因此，土壤热泵系统既保持了水源热泵作为冷热源的优点，又克服了空气源热泵效率低下的缺点，是一种可持续发展的建筑节能新技术。冰蓄冷空调，简单地说就是低谷时段制冰，高峰时将其冷量释放出来，即将高峰时段较大的制冷负荷转移到低谷时段，起到移峰填谷作用。设备为常规压缩式电制冷空调的主机采用双工况主机,同时增加一套蓄冰装置。利用电力低谷时段让机组工作在制冰工况，将冷量以冰的形式储存在蓄冰装置内，高峰时段通过融冰从蓄冰装置中取出冷量以供空调负荷的需要。二、 热驱动吸收式制冷机组热驱动吸收式制冷机组目前主要以溴化锂为吸收剂，有如下分类：按溴化锂吸收式制冷机使用的能源可分为：蒸汽型、热水型、直燃型、太阳能型。按溴化锂吸收式制冷机使用能源被利用程度可分为：单效型、双效型。按溴化锂吸收式制冷机中各换热器布置情况可分为：单筒型、双筒型、三筒型。按溴化锂吸收式制冷机的应用范围可分为：冷水型、温水型。按溴化锂吸收式制冷机的综合方法可分为：蒸汽单效型、蒸汽双效型、直燃型冷温水机组。-3-三、各种类制冷机特性及其单机容量比较:种类特性及用途适宜的单机容量（w压缩机离心式通过叶轮离心力作用吸入气体和对气体进行压缩，容量大体积小，可实现多级压缩，以提高效率和改善调节性能。适用于大容量的空调制冷系统。螺杆式通过转动两个螺旋形转子相互齿合而吸入气体和压缩气体。利用滑阀调节汽缸的工作容积来调节负荷。转速高，允许压缩比高，排气压力脉冲性小，容积效率高，适用于大、中型空调制冷系统和空气源热泵系统。活塞式通过活塞的往复运动吸入气体和压缩气体，适用于冷冻和中、小容量的空调制冷与热泵系统。吸收式蒸汽热水式利用蒸汽或热水作为热源，以沸点不同而相互溶解的两种物质的溶液为工质，其中高沸点组分为吸收剂，低沸点组分为制冷剂。制冷剂在低压时沸腾产生蒸汽，使自身得到冷却。吸收剂遇冷吸收大量制冷剂所产生的蒸汽，受热时将蒸汽放出，热量由冷水带走，形成制冷循环。在有废热和低位热能的场所应用较经济，适用于中型、较大型容量且冷水温度较高的空调水系统。直燃式利用燃烧重油、煤气或天然气等作为热源。分为冷水和冷温水机组两种。原理与蒸汽热水式相同。由于减少了中间环节的热能损失，效率提高。冷冻水、温水机组一机两用，节约机房面积。有条件的场所均可使用。蒸汽喷射式以热能为动力，水做工质，当蒸汽在喷嘴中高速喷出时，在蒸发器中形成真空，水在其中气化吸热而实现制冷。适用于需要 °C水温的工艺冷却和空调水的制取。因制冷热效率低，蒸汽和冷却水耗量很大，以及运行中噪声大等原因，现已很少是使用。第二节制冷机组的原理及其构造本章主要介绍电驱动的压缩式和热驱动的吸收式两种制冷机组的原理及其构造。一、液体气化制冷法方式一：压缩 膨胀方式制冷原理（氟利昂制冷）蒸汽压缩式制冷系统由压缩机、冷凝器、节流机构、蒸发器等四大部件组成，各部件间由管道连接，并充注制冷剂。制冷剂在这四大部件内循环流动，在压缩机内从低压气体被压缩变为高压气体，在冷凝器中冷凝放热变为高压饱和液体，经过节流机构之后变为低压的气液混合物，在蒸发器内吸热气化变为低压蒸汽后再进入压缩机，伴随着制冷剂的状态变化，制冷系统与外界环境进行了能量交换,消耗了外界输入的功，实现了将热量从低温环境向高温环境的转移。见图

压缩式制冷循环是由制冷剂循环系统、传递制冷量的冷媒系统与吸收冷凝热量的冷却系统组成,见图-

制冷剂循环系统由压缩机、冷凝器（水冷、风冷）、蒸发器、节流机构及连接管道所组成。传递制冷量的冷媒系统传递制冷量的冷媒系统由冷冻循环泵和所用冷量的末端设备构成（风机盘管、空气处理设备等）。冷冻循环泵用来克服管道阻力和位差，将冷冻水从蒸发器送到末端设备（风机盘管、空气处理柜机等）。末端设备是指风机盘管或有空气处理装置的空调机。这些设备利用风机将空气吸入机组，经过盘管冷却或加热后送入房间。吸收冷凝热量的冷却系统冷却系统有风冷式和水冷式两种：风冷式风冷式是指直接利用风机吸入室外环境中的空气作为介质与冷凝器进行热交换，带走制冷剂冷凝所放出的热量，系统简化为风冷式冷凝器，主要由风机和换热盘管构成。水冷式水冷式是指利用冷却水作为介质与冷凝器进行换热，吸收热量的冷却水经过冷却塔冷却后再循环回冷凝器换热，如此循环往复。水冷式系统由冷却水循环泵、冷却水塔组成。冷却水循环泵用来克服管道流动阻力将冷却水送至冷却水塔循环使用，一般采用离心泵。冷却水塔是一个热交换装置，它通过塔顶风机使冷却水与环境空气进行热量交换，使冷却水温降低，以便送到冷凝器中循环使用。、液体气化制冷法方式二：蒸发 吸收方式制冷原理（溴化锂制冷）与压缩式相比较吸收式制冷与蒸汽压缩式制冷一样同属于液体气化的制冷设备，即都是利用低沸点的液体或者让液体在低温下气化以达到制冷的目的。两者所不同的是：蒸汽压缩式制冷是依靠消耗机械功使热量从低温物体向高温物体转移；而吸收式制冷则是依靠消耗热能来实现这种转移的。影响吸收式制冷的外部条件决定吸收式制冷热力过程的外部条件是三个温度：热源温度、冷却介质温度和被冷却介质温度，它们分别影响着机器的各个内部参数。吸收式制冷机的基本工作原理吸收式制冷机是以热能为动力的制冷机，其基本工作原理如图 所示。吸收式制冷机的组成及循环过程它由发生器、冷凝器、蒸发器、吸收器、溶液热交换器（屏蔽泵）和节流阀等部件组成。机组运行时，在发生器中的溴化锂被热源蒸汽加热后，溶液中的制冷剂水被加热后变成水蒸气流入冷凝器中，在冷凝器中向冷却水放出热量后，凝结成冷剂水，冷剂水经节流装置节流后流入蒸发器中蒸发，吸收蒸发器中冷媒盘管中冷媒水的热量后变成水蒸气，进入吸收器中被从发生器回来的溴化锂浓溶液吸收，变成溴化锂稀溶液，然后进入发生器中，从而完成循环过程。机组工作时，发生器与冷凝器中的压力较高，将两者密封在一个筒体内，称为高压筒。而蒸发器和吸收器内的压力较低，也将两者密封在一个筒体内，称为低压筒。机组在布置上将高压筒设置在上,低压筒设置在下，这样有利于浓溶液依靠重力与压力差的作用自动从发生器回流至吸收器，高、低压筒之间通过管道连接。发生过程在发生器中，浓度较低的溴化锂溶液被蒸汽加热，温度升高，并在发生器压力下沸腾，冷剂蒸汽从溶液中逸出，溶液被浓缩，这一过程称为发生过程。在发生器内，溴化锂稀溶液被升温加热产生冷剂蒸汽，变为溴化锂浓溶液，它的浓度是有一定变-7-化范围的，这个范围单效溴化锂制冷机一般控制在％〜％。这一容液浓度的变化范围，称放气范围（又称浓度差）。放气范围是溴化锂制冷机运行的重要经济指标，对制冷量控制及其能耗有重要意义。冷凝过程在发生器内，稀溶液中析出的冷剂水蒸汽进入冷凝器中，淋洒在冷凝器内冷却水管族外表面释放出凝结热，凝结成冷剂水这一过程称为冷凝过程。凝结过程中放出的凝结热由冷却水携带排出。节流过程冷凝过程产生的冷剂水，通过节流阀送入蒸发器中。节流阀不仅起到控制冷剂水流量和维持上、下筒压力差的作用，而且还起到一定的水封作用，防止上下筒压力串通而破坏上下筒之间的压力差，这一过程称为节流过程。蒸发过程进入蒸发器的冷剂水，由于压力急剧下降，一部分冷剂水即刻闪发，使蒸发器内部温度降低。没有闪发的冷剂水经蒸发器内冷媒水管管族外表面向下流淌。积聚在蒸发盘内，由蒸发器泵输送并喷淋在蒸发器内冷媒管管族的外表面，吸收通过蒸发器冷媒管族内冷媒水的热量后蒸发为制冷剂蒸汽，这一过程称为蒸发过程。吸收过程发生器内的溴化锂稀溶液由于发生出冷剂蒸汽而形成温度较高的浓溶液，依靠上、下筒的压力差和溶液本身的重量，流经热交换器被低温稀溶液吸热降温后，自流进入吸收器，与吸收器中的溶液混合成中间浓度的浓溶液，由吸收器泵输送并喷淋到吸收器管族外，吸收从蒸发器出来的冷剂蒸汽后，使溶液浓度降低，这一过程称为吸收过程。吸收过程中放出的吸收热，被通过吸收器管族内冷却水带走。热交换器热交换器位于发生器和吸收器之间，来自吸收器送往发生器的冷稀溶液与来自发生器送往吸收器的的热浓溶液在这里进行热交换。这样，既提高了进入发生器的稀溶液温度，减少发生器所需耗热量;又降低进入吸收器的浓溶液温度，减少了吸收器的冷却负荷，故溶液热交换器又可称为节能器。吸收式制冷机是以发生器、吸收器、溶液泵代替了压缩机制冷装置中的压缩机。空调水系统空调系统的水系统包括冷媒水系统和冷却水系统。第二节 冷媒水系统一冷媒水系统的组成空调系统一般以冷媒水作为传递冷量的介质，冷媒水在制冷机的蒸发器中与制冷剂进行热交换，向制冷剂放出热量降温后，通过水泵和供水管道输送到各种空气调节处理装置中与被处理的空气进行热交换，经热交换吸收热量升温后，通过回水管道返回到制冷机的蒸发器中，再次放出热量降温，如此循环，构成一个冷媒水系统。冷媒水系统主要包括冷源设备、空调器、水泵、膨胀水箱、水过滤器、配管、阀门、分水器和集水器等，见图 -冷媒水冷媒水图 冷媒水系统1制冷机组：在第二章中已有详细讲述。水泵空调系统中采用的是离心式水泵，在第六章重点讲解。集水器和分水器在采用集中供冷、供暖方式的工程中，为有利于各空调分区的流量分配和调节灵活方便，常常在供、回水干管上分别设置分水器和集水器，再从分水器和集水器上分别连接各空调分区的供水管和回水管。有的情况下，为了保持压力平衡，在分水器和集水器上设置连通管路。膨胀水箱当空调水系统采用闭式环路循环时，为给予系统中存在因温度变化而引起的体积膨胀留有余地并有利于系统内空气的排除，都会在管路系统中连接上膨胀水箱。它的另一作用是恒定水系统的压力。开式膨胀水箱一般安装在楼顶或高层，补给水管依靠浮球来调整水位，保持对系统的压力。闭式膨胀水箱又称为压力膨胀水箱。当一般常用的开式膨胀水箱在安装高度受限时，便采用闭式膨胀水箱。因为它内部有压力，一般制作成压力罐形式。它可以安置在低位，甚至落地放置；它与水管系统的连接点可以在水泵吸入端，也可以在压出端，该连接点就是恒压点。在水泵运行时，该处的水压力与未运行时一样，故而连接点的所在位置是与水管系统的压力分布是密切相关的。其作用与开式膨胀水箱相同。闭式膨胀水箱内水、气同存，两者间通常设隔膜予以分隔或采用囊的形式。风机盘管风机盘管机组简称风机盘管。风机盘管由小型通风机，电动机和盘管（空气热交换器）等组成，是空调系统末端装置之一。盘管管内流过冷冻水或热水时与管外空气换热，使空气被冷却去湿或加热来调节室内的空气参数。它是常用的供冷，供热末端装置。风机盘管按结构分可分为立式，卧式，壁挂式，立柱式，卡式等。按安装方式可分为明装，暗装-9-与半明装。二冷媒水系统的分类按系统开放或闭合分类：从设备和配管的布局区别，冷媒水系统可以分为开式水系统和闭式水系统两种形式。它们的主要区别在于，开式水系统是与大气相通的，而闭式水系统构成的环路是封闭的，不与大气接触。闭式水系统的水泵能耗小，管路和设备的腐蚀性小，水处理费用也便宜。2按同程式或异程式分类：从回水管布置方式区别，同程式各并联环路的管路总长度基本相等，所以系统的水力稳定性比较好，在各末端机组的水阻力大致相等，流量分配容易均衡。而对于异程式每一环路的管路长度不等，存在各环路间阻力不平衡现象，流量分配不均匀。见图3-2。图3-2各系统的特征及其优缺点类型特征优点缺点闭式管路系统不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱。管路与设备的腐蚀机会少不需克服静水压力，水泵压力、功率均低系统简单与蓄热水池连接比较复杂开式管路系统与大气相通与蓄热水池连接比较简单水中含氧量高，管路与设备的腐蚀机会较多需要克服静水压力的额外能量输送能耗大同程式供、回水干管中的水流方向相同；经过每一环路的管路长度相同水量分配、调节方便便于水力平衡需设同程管，管道长度增加初投资稍高异程式供、回水干管中的水流方向相反；每一环1.不需回程管，管路长度较短，管路简单水量分配，调节较难水力平衡较麻烦

路的管路长度不等2.初投资较低3按水泵与制冷机配置分类3机房内独立在冷媒水系统中，制冷主机与水泵串联安装，每台制冷主机都有其相配备的水泵，都只与该水泵管路相连，水泵只为固定的主机提供服务。3机房内并联在系统中，制冷主机与水泵都是并联安装，可以随意调控主机与水泵的搭配。33水泵压入式在空调系统中，根据管道流向，水泵安装在机组前方，在标准工况下，冷媒水从回水缸由冷媒泵送入冷水机组，制冷后以7°C冷媒水经分水缸分系统向供水，经空调末端设备换热后的12°C回水回至回水缸，如此循环往复。见图3-5。3.4水泵抽出式在空调系统中，根据管道流向，水泵安装在机组后方，在标准工况下，冷媒水从回水缸直接入冷水机组，制冷后以7C冷媒水由冷媒泵扬经分水缸分系统向供水，经空调末端设备换热后的12C回水回至回水缸，如此循环往复。见图3-5。水泵抽出式图水泵抽出式图3-5水泵压入式一、 冷却水系统在空调工程中，冷却水系统的功能就是用水作为介质，把制冷机工作中所产生的热量带离。冷却水吸收制冷机冷凝器中的热量，经过冷却塔的冷却处理，把热量散发到大气中后，再循环回到制冷机。冷却水系统主要包括冷源设备、水泵、水过滤器、配管、阀门和冷却塔等，见图 -冷却水冷却水图3-6二、冷却塔的组成冷却塔是依靠通风设备或风机强迫通风使水冷却的冷却设备。冷却塔一般由塔体、淋水装置、配水系统、通风设备、空气分配装置、通风筒、收水器和集水池等部分组成。在冷却塔中，将要冷却的水在塔体内喷散成水滴或水膜状从上向下流动，空气由下而上或水平方向在塔内流动，此时利用水的蒸发及空气的传热带走水中的热量。塔体塔体是冷却塔的外围结构，一般选用玻璃钢材料制造。淋水装置淋水装置（又称填料）的作用是将进入冷却塔的热水分离成细小的水滴或很薄的水膜，增加水和空气的接触面积和接触时间，增加水与空气的换热效果。淋水装置可分为点滴式、薄膜式、点滴薄膜式三种。配水系统配水系统的作用是保证在一定的水量变化范围内，将水均匀的分布到整个淋水装置面上，以充分利用淋水装置使水降温。通常，被冷却的水通过冷却塔的喷嘴、穿孔管、淋水板和填料层，使其与空气有较大面积的接触。空气通过塔内的风机强制对流或自然对流，使塔中的水吸收热量从液态变为蒸汽，将其余部分的水冷-12-却并在大气压下将水的汽化潜热直接传递给空气。通俗的说冷却塔就是个散热装置。三、冷却塔分类湿式机械通风式冷却塔：制冷空调工程中采用的冷却塔主要是湿式机械通风式冷却塔，风机有轴流式和离心，根据设计时所需的风压、噪声及能耗等因素确定冷却塔的型号。机械通风式冷却塔按风机安装位置分为：鼓风式一一风机设置在进风侧抽风式一一风机设置在出风侧喷射式冷却塔：目前，针对噪声要求生产出喷射式冷却塔，喷射式冷却塔是根据流体力学原理，借助循环水泵压力将水喷出形成水幕，高速喷出的幕带动空气运动，使得水与空气进行热交换和增压,最后进入塔内与空气二次热交换，达到降温目的。本节主要介绍一下目前常用的抽风式机械通风式冷却塔。1常用的抽风式机械通风式冷却塔抽风式逆流冷却塔抽风式逆流冷却塔的塔内压力常处于负压，水分容易蒸发，冷却效果好，风机装在冷却塔顶部，因而噪声较低。抽风式横流冷却塔。抽风式横流冷却塔结构紧凑、噪声较低。空气呈水平方向流动，经挡水板改变流向，再与冷却水形成逆流向上流动，然后被装在塔顶的风机吸走。横流式冷却塔的高度比逆流式低，由于塔中风机位置安装较低，出口处风速较低，使得其冷却效果降低（约）。逆流式（圆形、方形）普通型逆流式冷却塔效果好于其他型；因噪声较大，只适用于工矿企业及对环境噪声要求不太咼的场合造价较低；圆形塔气流组织比方形好，适于单独布置、整体吊装、较大型冷却塔也可现场拼装。塔体比方形塔高，其热湿空气回流影响较小；方形塔占地较小，适于成组布置，可现场组装，运输安装均较方便。低噪声型、阻燃型适于对环境噪声有一定要求的场所，噪声值较普通型低阻燃型有自熄作用，用于较重要的建筑物上，造价约比非阻燃型咼左右；其余性能同普通型。超低噪声型、阻燃型适用于对环境噪声有严格要求的场所，如高级宾馆、高档写字楼、冋级公寓、医院等；造价比低噪声型高约 0其余性能与普通型相同。横流式普通型、低噪声型相同条件下，冷却效果低于逆流塔；进风风速低，气流阻力小；

塔体高度较逆流塔小，有利于建筑物立面布局；维护检修方便；外形为长方形，塔体由零部件构成，运输方便，在现场还可多台组装；噪声值比逆流塔低；占地面积比逆流塔大；由于塔身低，风机排气回流影响较大。喷射式与常规冷却塔比，没有风机、填料，结构简单，省水、故障少，运输、安装、维修方便；无震动、噪声低，造价较机械通风冷却塔低；该塔喷射出流，水泵扬程较高，能耗较大，喷嘴处压力不能小于 ；喷嘴易堵，对水质要求较咼。2冷却塔按出水方式分类冷却塔按照冷却水出水方式还可分为水力散水式、自溢式、水力驱动风机式及喷雾式等。水力散水式：通过水力驱动布水器旋转，使冷却水均匀散布。风机由电动机带动，进水管一般从塔底通入，塔身一般为圆形，空气的流动方式一般为逆流。结构图如下：

电机支袈电机支袈-JT.\■:Jr 护*■S-_ -■■水力散水式自溢式：冷却水从配水盘上方流出，由配水盘使水均匀散布。风机由电动机带动，进水管一般从塔上方侧面通入，塔身一般为方形，横流式与逆流式都有。结构图如下：

ajnajn_—.—■腔恳门喘理L：.衣□塔和匕瓷悴自溢式3水力驱动风机式：进水管一般从塔底通入，由水压推动位于冷却塔中部的风叶旋转，使空气流动,将水的热量带出。冷却塔不带有电机，多为方形。喷雾式：在塔体内设置一个或多个喷雾抽风装置，该装置是利用水的压力作动力而产生旋转，装置上配有旋流雾化喷嘴和叶片，喷雾和抽风同时进行，冷风与热水在雾状和大气液比的条件下进行对流传热传质，冷风带走水中的热量，使热水降温。结构图如下:1风筒收水箱2弧形板3风箱1风筒收水箱2弧形板3风箱4喷雾推进雾化装置5淋水板6降噪填料4 ■丿4喷雾推进雾化装置5淋-16-水板7进水管 8水箱9回水管 6重力喷水系统7进水管10框架 8水箱9出水管10框架空调风系统空调风系统由输送空气的管道和风管附件组成的。风管附件主要由各种调节活门、闸板、导流叶片和防雨格栅、风口等组成，送回风口型号及布置决定送回风方式。这章简单介绍一下空调风系统的送风方式和回风方式。一、 空调常用的送风方式空调常用的送风方式主要有侧送风、孔板送风、散流器送风、条缝送风、喷口送风五种，对室内温度波动范围要求严格的大多采用前三种方式。1、侧送风侧送风是指送风口位于房间侧壁上方，向房间横向送出气流。一般以贴附射流形式出现，工作区的气流通常是回流，回风口设于送风口同侧。侧送风的管道布置简单，施工方便，能满足房间对射流扩散、温度衰减、速度衰减的要求，因此被广泛用于空调房间送风。由于贴附射流具有射程长、射流衰竭充分等优点，因此可以用于高精度的空调房间和工艺空调中。2孔板送风孔板送风口是在平板上布满小孔的送风口，速度分布均匀，衰减快。3、散流器送风散流器位于顶棚，有平送和下送两种送风方式。散流器平送：气流沿顶棚和墙面形成贴附射流，扩散效果好，在工作区形成回流，回风口位于房间侧下方或下方，散流器应对称布置，其轴线与侧墙距离不小于一米。散流器下送：在工作区形成直流，回风口位于房间侧下方、下方或顶棚。与散流器下送相比，散流器平送的送风射流的射程和回流的流程较短，因此要求的房间高度下限较低。散流器平送用于一般空调。顶棚密集布置散流器下送风用于净化空调和工作区要求保持平行流和建筑层高较大的空调房间。由于散流器送风需设置顶棚或技术夹层，让管道暗装在顶棚内，因而导致了建筑层高的增加。4条缝送风条缝送风是指位于顶棚的条缝形的送风口向房间下方送出的扁平射流。射程较短，送风温差和速度衰减较快，工作区温度分布均匀，回风口位于房间侧下方。这种送风方式适用于民用建筑和工业厂房的一般空调中，在高级公共建筑中还可以与灯具配合布置。5喷口送风大空间空调或通风常用喷口送风，可以侧送，也可以垂直下送。喷口通常是平行布置的，当喷口相距较近时，射流达到一定射程时会相互重叠而汇合成一片气流。二、 常用的空调回风方式常用的空调回风方式包括上回风、下回风和走廊回风。1上回风上回风的回风口位于房间上部或顶棚。采用顶棚回风时，回风口与照明灯具可以组合为一整体。2下回风下回风的回风口位于房间下部或地板附近，孔板送风或散流器送风形成直流流型时，常采用下回风方式。3走廊回风有走廊的多房间的空调工程，如果对消声、洁净度要求不高，室内又不产生有害气体时，可以采用走廊回风，即在走廊端部布置回风口，集中回风，而在各房间与走廊相邻的内墙或内门下部设置可-17-调节百叶格栅，使室内回风通入走廊后再进入总回风道；走廊两端应设密封性较好的门。上回风方式可以将整个顶棚作为一个大回风静压箱，回风经顶棚上的回风口进入顶棚，再因静压作用回到空调箱、风机盘管或风机动力箱内。空调负荷计算对建筑物来说，总存在一些干扰因数使室内温度和湿度发生变化。空调系统的任务就是平衡这些干扰因数的作用，使室内温、湿度维持在所要求的范围之内。在空调技术中将上述的干扰因数称之为负荷。为了保持建筑物的热湿环境，在某一时刻需向房间供应的冷量称为冷负荷；相反，为了补偿房间失热需向房间供应的热量称为热负荷;为了维持房间相对湿度恒定需从房间除去的湿量称为湿负荷。热负荷、冷负荷与湿负荷的计算是以室外气象参数和室内要求保持的空气参数为依据。热负荷、冷负荷与湿负荷是暖通空调工程设计的基本依据，暖通空调设备容量的大小主要取决于热负荷、冷负荷与湿负荷的大小。本章从采暖通风与空调工程设计角度，重点介绍一下冷负荷。第一节 室内外空气计算参数一、 室外空气计算参数室外空气计算参数是指现行的《采暖通风与空气调节设计规范》（简称《规范》）中所规定的用于采暖通风与空调设计计算的室外气象参数。这些计算参数主要有：夏季空调室外计算干、湿球温度；夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度；冬季空调室外空气计算温度、相对湿度；冬季采暖室外计算温度和冬季通风设计温度；夏季通风室外计算温度和夏季通风室外计算相对湿度。这些参数都是由《规范》规定，按各个城市的不同的室外条件进行查阅便可。二、 室内空气计算参数室内空气计算参数的选择主要取决于：1建筑房间的使用功能及人体对舒适性的要求。影响人体舒适度的主要因数首先是室内空气的温度、相对湿度和空气流动速度，其次是衣着情况、空气新鲜程度、室内物体表面的温度等。2根据我国国家标准《采暖通风与空气调节设计规范》的规定，对舒适性空调和采暖，室内计算参数如下：夏季：温度 应采用24〜28°C相对湿度 应采用40%〜砧％风速 不应大于0.3m/s冬季：温度 应采用18〜22C相对湿度 应采用40%〜60%（采暖不要求）风速 不应大于0.2m/s（采暖不要求）标准中给出的数据是概括性的。对于具体的民用和公用建筑而言，由于建筑房间的使用功能各不相同，其室内计算参数也会有较大的差异，对较高星级宾馆夏季设计温度为25C，相对湿度为50%。第二节 制冷系统冷负荷图5-1给出了建筑物空调制冷系统的组成框图。图中表示出建筑物空调室内的冷负荷与制冷系统冷负荷的形成过程及组成。由图可看出：空调制冷系统的冷负荷主要由建筑物的计算冷负荷；新风计算冷负荷；风系通过送回风管和送回风机产生温升引起得附加冷负荷；供冷装置的附加冷负荷；水系统通过水管、水泵、水箱产生的附加冷负荷。其中建筑物冷负荷的室内冷负荷与新风冷负荷是制冷系统冷负荷中的主要部分。一、 建筑物冷负荷建筑物中的房间冷负荷包括：1由于室内外温差和太阳辐射作用，通过建筑物围护结构传入室内的热量形成的冷负荷；2透过外窗进入室内的太阳辐射热量形成的冷负荷；3灯光照明散热形成的冷负荷；4人体散热形成的冷负荷；5设备、器具、及其它室内热源的散热量形成的冷负荷；6食品或物料的散热量形成的冷负荷；7渗透空气带入室内的热量形成的冷负荷；8伴随各种散湿过程产生的潜热量形成的冷负荷。空调室内计算冷负荷的确定方法是：将上述分各项冷负荷按照各不同的计算时刻累加，得出房间冷负荷的逐时值，然后取其中的最大值。空调室内负荷是确定房间空调送风处理过程和空调设备容量的依据之一。空调建筑物的计算冷负荷应该按照下列情况分别确定：（1）当空调系统末端装置不能随负荷变化而自动控制时，应该采用同时使用所有房间最大冷负荷的累加值；⑵当空调系统末端装置能随负荷变化而自动控制时，应将同时使用的所有房间各计算时刻冷负荷累加，得出建筑物冷负荷的时间序列，然后取其中的最大值。二、 新风冷负荷对引入空调房间的新风进行处理的冷负荷。空调处理新风所消耗的能量是十分可观的，所以空调系统中新风量的大小要在满足空气品质的前提下，应尽量选用较小的必要的新风量。否则，新风量过多，将会增加空调制冷系统与设备的容量。三、 其他热量形成的冷负荷其他热量形成的冷负荷如：1制冷量输送过程的传热和输送设备（风机、泵）的机械能所转变的得热量；2某些空调系统因采用了冷、热量抵消的调节手段而得到的热量，例如空调系统中的再加热系统；3其他进入空调系统的热量，例如采用顶棚回风时，部分灯光热量被回风带入系统。四、 制冷系统冷负荷由上面的表述可以看出，制冷系统提供的冷量除了满足房间冷负荷和处理新风的冷负荷外，还应考虑各项冷量损失和各种系统对冷量的其他需求。但必须指出，一个制冷系统通常为一栋建筑物或多栋建筑物的许多个房间的空调系统服务，制冷系统的总装机冷量并不是所有空调房间的最大冷负荷的叠加。因为各空调房间的朝向、工作时间并不一致，他们出现最大冷负荷的时刻也不会一致，简单地将各房间最大冷负荷叠加势必造成制冷系统装机冷量过大。因此，应对制冷系统所服务的空调房间的冷负荷逐时进行叠加，以其中出现的最大冷负荷作为制冷系统选择设备的依据。空气处理设备和冷热源设备的选择都是根据系统负荷来确定的。流体力学基本知识及空调水系统阻力计算第一节流体基本性质液体和气体，统称为流体。流体力学是力学的一个分支，它研究流体静止和运动的力学规律及其在工程技术中的应用。热的供应，空气的调节，燃气的输配，排毒排湿，降温除尘等等，都是以流体作为工作介质，通过流体的各种物理作用，对流体的流动有效的加以组织来实现。一、 流体的主要力学特性1惯性惯性是物体维持原有运动状态的能力的性质。2重力特性流体受地球引力作用的特性，称重力特性，常用容重来表征。对于均质流体，作用于单位体积流体的重力称为容重。3粘滞性流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内力以反抗相对运动的性质。叫做粘滞性。此内力为粘滞力。4表面张力特性由于分子间的吸引力，在液体的自由表面上能够承受极其微小的张力，这种张力称为表面张力。液体的毛细管现象就是液体表面张力的体现。表面张力是液体特有的性质，气体不存在表面张力。二、 流体力学的三种力学模型1我们将流体视为连续介质我们知道，不论是液体或气体，总是由无数的分子所组成，分子之间有一定的间隙，也就是说，流体实际上是不连续的。但是，流体力学是研究宏观的机械运动（无数分子总体的力学效果），而不是研究微观的分子运动。因此，我们将流体认为是占据空间无任何间隙的质点所组成的连续体。2将流体视为无粘性流体一切流体都具有粘性，提出无粘性流体，是对流体物理性质的简化。因为在某些问题中，粘性不起作用或不起主要作用。这种不考虑粘性作用的流体，称为无粘性流体。3将流体视为不可压缩流体这是不计压缩性和热胀性而对流体物理性质的简化。液体的压缩性和热胀性均很小，密度可视为常数，通常用不可压缩流体模型。气体在大多数情况下也可采用不可压缩流体模型。提出流体力学模型的概念是因为客观上存在的实际流体，物质结构和物理性质是非常复杂的，如果我们考虑它的所有因数，将很难提出它的力学关系式，为此，我们在考虑流体力学问题时，根据抓主要矛盾的原则忽略掉一些次要因数建立力学模型，对流体加以科学的抽象，简化流体的物质结构和物理性质，以便于列出流体运动规律的数学方程式。第二节 空调水系统阻力计算一、流体输配管网1定义许多公用设备工程，如通风空调、采暖供热、燃气供应、建筑给排水等，需要将流体输送并分配到各相关设备，或者从各接受点将流体收集起来输送到指定点。承担这一功能的管网系统称为流体输配管网。2管网水力计算的目的流体输配管网水力计算的主要目的是根据要求的流量分配，确定管网的各段管径和阻力，求得管-21-网特性曲线，为匹配管网动力设备准备好条件，进而确定动力设备（泵、风机等）的型号和动力消耗;或者根据已定的动力设备，确定保证流量分配的管道尺寸。水力计算的基本理论依据是流体力学一元流动连续性方程和能量方程及串、并联管路流动规律。二、 水力计算过程中常碰到的几个基本概念动力设备提供的压力等于管网总阻力；若干管段串联后的阻力，等于各管段阻力之和；各并联管段的阻力相等。管段阻力是构成管网阻力的基本单元。管段中的阻力有两种，一种是摩擦阻力，也称沿程阻力;另一种是局部阻力。沿程阻力实际工程中，液体管网流量常用单位 。单位长度管道摩擦阻力计算式如下：X入P・入一管道摩擦阻力系数；P—液体密度， /—管内流量， ；—管道内径，。局部阻力局部阻力通用的计算公式Z•PV计算局部阻力的关键是确定局部阻力系数Z。这些系数可以在暖通空调、给排水设计手册中查取。除上述两个常用公式外，再介绍几个水力计算中常用的重要公式：平均比摩阻进行水力计算时，可以预先求