空调基础知识

2019.12.16空调基础知识介绍目录第一章：空调系统第二章：全水系统第三章：全空气系统第四章：空气-水系统第五章：制冷剂系统第六章：气流组织第七章：负荷计算一、空气调节的基本概念1、空气调节概念：空气调节（简称空调）是为满足人们的生产、生活要求，改善劳动卫生条件，通过对空气的处理使某区域范围内空气状态参数达到一定要求的技术。2、空气调节的内容空气调节是实现对室内空气状态（温度、湿度、洁净度、空气流速等）参数的调节和控制。3、空气调节的任务采用人工的方法，创造和保持满足一定要求的空气环境。4、空气调节工作原理：当室内得到热量或失去热量时，从室内取出或像室内补充热量，使进出房间的热量相等，达到热平衡，从而保持室内一定温度。绪论：空气调节概述1二、通风与空调的区别与联系通风与空调同为建筑环境的控制技术，但是他们所控制的对象与功能有所不同。(1)通风（Ventilation)包括民用建筑通风和工业通风两大类，它是对人员活动或工业生产中产生的气体有害物进行控制和治理使其达到国家的卫生标准，形成适宜的空气环境。(2)空调（AirConditioning）对某一房间或空间内提供足够量的新鲜空气，并对空气参数进行调节与控制，使其达到规定的技术要求。通风的主要功能：提供人呼吸所需氧气、稀释室内污染物或气味、排除室内工艺过程产生的污染物、除去室内多余热量或湿量、提供室内燃烧设备燃烧所需的空气。通风与空调既有区别又有联系，你中有我，我中有你，实质上两者都是对空气环境进行调节和控制。因此，工程上常将两者结合在一起。绪论：空气调节概述2三、对空调参数的要求(1)空调基数空调基数是指空调房间所要求的基准温度和相对湿度。如20℃,40%。(2)空调精度空调精度是表示空调房间空气的温度、相对湿度在所要求的连续时间内允许波动的幅度。如±1℃,±5%。空调系统精度类型：（1）一般精度空调：凡是Δt>±1℃的空调系统；（2）自动控制空调：凡是Δt=±1℃的空调系统；（3）高精度空调：凡是Δt<±1℃的空调系统；

绪论：空气调节概述3四、空气调节的分类1、按用途两类：①、舒适性空调—涉及到与人类活动密切相关的所有建筑领域；②、工艺性空调—各种生产工艺、操作过程或产品储存及科研场所。2、按空气处理设备的集中程度分类：①、集中式系统—空气集中在机房内进行处理（冷却、去湿、加热、加湿等），而房间只有空气分配装置。常用的全空气系统大部分属于集中式系统。②、半集中系统—对室内空气处理（加热或冷却、去湿）的设备分设在各个被调节和控制的房间内，而又集中部分处理设备，如冷冻水或热水集中制备或新风进行集中处理等。如全水系统、空气—水系统、水环热泵系统、变制冷剂流量系统等。③、分散式系统—对室内进行热水处理的设备全部分散于各房间内，如家庭中常用的房间空调器属于此类系统。绪论：空气调节概述4按空气处理设备的集中程度分类第一章：空调系统53、按负担室内负荷所用的介质种类分类：①、全空气系统—是指空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统；②、全水系统—空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担。③、空气、水系统—同时使用空气和水来负担空调的室内负荷。④、冷剂系统—这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收余热余湿。4、根据集中式空调系统处理的空气来源分类：①、封闭式系统—所处理的空气全部来自空调房间本身，没有室外空气补充，全部为再循环空气。②、直流式系统—所处理的空气全部来自室外，室外空气经处理后送入室内，然后全部排出室外。③、混合式系统—综合以上两种系统，采用混合一部分回风的系统。绪论：空气调节概述6按负担室内负荷所用的介质种类分类第一章：空调系统7根据集中式空调系统处理的空气来源分类第一章：空调系统8一、全水系统概述：1、空调系统中传递冷（热）能的媒介物（介质）称为“冷（热）媒”。全部用水作为介质传递室内负荷或冷负荷的系统成为全水系统。全水系统由冷热源、输送冷热媒的管道和末端装置组成。2、全水空调系统中房间的冷负荷或热负荷全靠水来承担。由于目前全水空调系统的末端装置为风机盘管，因此全水系统又称为全水风机盘管系统，与其它空调系统相比，其优点：①由于水的比热比空气大得多，在相同的负荷下，该系统的水量比全空气空调系统中的空气量小得多，输送能耗低。②可兼备集中供冷和供热的优点，同时各末端装置又有独立开关和调节的功能。③各房间用各自末端装置处理空气，因此各房间的空气互不串通，防止了空气交叉污染，有利于保证空气品质。④水管所占空间比风管小得多，且比全空气系统占用建筑面积少。缺点：①比全空气系统运行维护量大。②有冷却去湿功能，无加湿功能；不能移入新风。③风机盘管运行时噪音。第二章：全水系统9二、全水系统的末端装置1、风机盘管机组是由小型通风机、电动机和盘管（空气热交换器）等组成。2、风机盘管机组氨结构形式可分为立式、卧式、壁挂式、立柱式、卡式等。按安装方式可分为明装、安装和半明装。暗藏机组根3、据机外静压分为高静压和标准型。4、风机盘管多采用多翼离心风机或贯流风机，每一台机组的风机可分为单台、两台或多台。可改变电机的输入电压变换电机转速，使提供的风量按高、中、低三档调节。盘管一般是用2~3排带铝合金翅片的铜管制成的换热器，其冷冻水或热水进、出口与水系统冷、热水管路相连。5、风机盘管的命名：我国部颁标准《风机盘管机组》中规定，用高档转速下风机盘管的风量（m3/h)标注其规格。例如FP-6.3，即高档风量为630m3/h的风机盘管。第二章：全水系统10一、分类全空气系统是完全由空气来担负房间的冷热负荷的系统。全空气系统的空气处理基本上集中于空调机房内完成，因此常称为集中空调系统。1、全空气系统分类：1）按送风参数的数量来分类：单参数系统—只处理一种送风参数（温度、湿度）；双参数系统—处理两种不同的参数（温度、湿度）。2）按送风量是否恒定分类：定风量系统、变风量系统。3）按所使用空气的来源分类：直流式系统（全新风系统）、封闭式系统（再循环式系统）、回风式系统（混合式系统）。第三章：全空气系统11二、全空气系统中的空气处理机组对空气进行处理的设备称为空气处理机组，或称为空调机组。主要有两大类组合式空调机组和整体式空调机组。下面介绍组合式机组中的各种功能段：1)空气过滤段：空气过滤段的功能是对空气的灰尘进行过滤。2)表冷器（冷却盘管）段：用于空气冷却去湿处理。3)喷水室：是利用水与空气直接接触对空气进行处理的设备，主要用于对空气进行冷却、去湿或加湿处理。4)空气加湿段：空气加湿。分类：①喷蒸汽加湿—向空气中直接喷蒸汽。②高压喷雾。③湿膜加湿—利用湿材料表面向空气中蒸发水汽进行加湿。④透湿膜加湿。⑤超声波加湿。⑥其他方法加湿：电热式、电极式、红外线加湿、PTC蒸汽加湿器、离心式加湿。5)空气加热段，有热水盘管、蒸汽盘管和电加热器三种形式。6)风机段：提供送风动力。7)其他功能段：混合段、中间段、消声段。第三章：全空气系统12一、空气—水风机盘管系统以及自动控制空气—水风机盘管系统习惯上称为风机盘管加独立新风系统。确定新风量的依据：①卫生要求;②补充局部排风量;③保持空调房间的“正压”要求。房间中新风供应有以下两种方式：①直接送到风机盘管吸入段，与房间的回风混合后再被风机盘管冷却（或加热）送入室内。②新风与风机盘管的送风并联送出，可以混合后再送出，也可以各自单独送入室内。空气—水风机盘管系统特点：空气—水风机盘管系统的大部分优点与全水风机盘管系统相同，但它解决了全水风机盘管系统室内无有组织供应新风的问题。新风系统的风量只有全空气系统风量的15%~30%，且无回风管路，因此与全空气系统相比，机房面积小，占用建筑空间小。自动控制系统由传感器、控制器、执行调节机构组成.调节对象在暖通空调中指室内热湿环境、空气品质、洁净度或冷热源的制冷量和制热量等.被调参数是指表征调节对象特征的可以被测量的量或物理特性,在暖通空调中被调参数是指房间热湿环境的温度和湿度,冷水机组的冷冻水供水温度,气体浓度等.第四章：空气-水系统13制冷式空调系统是空调房间的负荷由制冷剂直接负担的系统。制冷系统蒸发器或冷凝器直接从空调房间吸收热量。冷剂式空调系统也称机组式系统。目前空调工程中最常见的机组式系统有：①房间空调器系统；②单元式空调机系统；③VRF空调系统；一、制冷剂空调系统特点于集中式空调系统（中央空调系统）相比，机组式系统具有如下特点：①结构紧凑、体积小、占地面积小、自动化程度高。②机组系统使用灵活方便，可根据自己的需要停开各自的空调机组，各空调房间不会互相污染、串声。③机组安装简单、工期短、投产快。④一般来说，机组系统就地制冷、制热，冷、热量的输送损失少。⑤机组系统的能量消费计量方便，便于分户计量，分户收费。⑥空调机组的制冷性能系数较小，一般在2.5~3范围内。⑦整体式机组系统，房间内噪音大，但分体式机组系统房间的噪音低。⑧设备使用寿命较短，一般约10年。⑨机组系统对建筑物外观有一定影响。第五章：制冷剂系统14二、空调机组的分类1、按空调机组的外形分，可分为单元柜式空调机组、窗式空调器和分体式空调器。2、按空调机的用途分，可分为恒温恒湿空调机，冷风机、房间空调器和特殊用途的空调机组。3、按空调机组制冷系统的工作情况分，可分为热泵式空调机组和单冷式空调机组。4、按空调机组中制冷系统的冷凝器形式分，可分为水冷式空调机组和风冷式空调机组。三、房间空调器及其选择常见的房间空调器有窗式空调器和分体式空调器。房间空调器的选择步骤：1、首先了解空调器的性能指标，并了解安装、使用、保养、维修方面的知识2、根据房间功能、对空调的要求、安装条件、气候条件等选择空调器的机型（单冷或热泵，分体或窗式等）。3、根据房间的总冷量来确定空调器容量的大小。第五章：制冷剂系统15四、变制冷剂流量系统—VRV系统1、概述VRV系统是变制冷剂流量系统的简称（VariableRefrigerantVolume的简称）。VRV系统是由室外机、室内机、制冷剂配管（管道、管道分支配件等）和自动控制器等组成。VRV系统的室内机按期外形分为壁挂式、立式明装、立式暗装、卧式明装、卧式暗装、天花嵌入式等机型。2、配管连接方式分歧管连接（右下图左）、多支分歧器（右下图右）、两者混合连接。第五章：制冷剂系统163、特点：①设备少，管路简单，节省建筑面积。②布置灵活。③具有显著的节能效益。④运行管理方便。⑤VRV系统的经济效率显著。4、VRV系统新风的输送方式①室内机自吸新风。②利用可接风管的室内机处理新风送到每个房间。③利用全热交换器，用排风来预冷（热）新风。④采用自带制冷机的专用分体式新风机组。第五章：制冷剂系统17建筑物内空调效果的好坏及其经济性，不仅取决于风温、风量，还与空调房间的气流组织有关。所谓气流组织就是合理的布置送、排风口位置、分配风量以及选用风口形式，以便用最小的通风量达到最佳的通风效果。室内气流组织设计的任务是：合理地组织室内空气的流动与分布，使室内工作区空气的温度、湿度、速度和洁净度能更好地满足工艺要求及人们舒适感的要求。室内气流组织是否合理，不仅直接影响房间的室内空气质量，而且也影响暖通空洞系统的耗能量和初投资。空调房间内气流分布的相关因素：与送风口的型式、数量和位置，回(排)风口的位置，送风参数(送风温差Δt0，送风口速度vo)，风口尺寸，空间的几何尺寸及污染源的位置和性质等有关。房间气流组织按下属原则确定：1、排风口应尽量靠近有害物源或者有害物浓度高的区域，把有害物迅速从室内排出。2、排风口应尽量接近操作地点。送入通风房间的情节空气，要先经过操作地点，再经污染区与排至室外。3、在整个通风房间内，尽量使送风气流均匀分布，减少涡流，避免有害物在局部地区的积聚。第六章：气流组织18一、送风口的形式送风口及其紊流系数大小，对射流的扩散及空间内气流流型的形成有直接影响。因此，在设计气流组织时，应根据空调精度、气流形式和送风口安装位置以及建筑室内装修的艺术配合等要求选择不同形式的送风口。送风口的形式很多，典型的主要有以下几种：（1）散流器；（2）侧送风口；（3）孔板送风口；（4）喷射式送风口；（5）旋流送风口;（6）条形送风口等。空调风口代号遵照中国国家标准编制：第六章：气流组织19

散流器就是在同等面积下以四十五度分布的多层空气传导器，可以把风流均匀向四周分布，用在下送风。散气流送风均匀，外形简洁美观，噪声小，但是造价较百叶高。6.散流器类型第六章：气流组织应用于常规建筑，室内机装在层高3m以内；应用在假天花板或方形石膏板。应考虑到房间四周的出风角度。不建议应用于制热，因为垂直送风距离比较近。应用于常规建筑，室内机装在层高3m以内；应用在圆形假天花板或石膏板。应考虑到房间四周的出风角度。不建议应用于制热，因为垂直送风距离比较近。-通过调整圆盘上下结构提供了静压空气流-可以根据制冷制热气流特点调节圆盘，从而调节水平或者垂直方向的送风距离。-结构允许多种的射流角度-应用于当距离大于3.5m（相对比较远的地方）-送风角度可以在20～25°之间调节（上下左右方向）-圆盘可以根据制冷制热气流特点调节，可以选择垂直下送型或平送贴附流型-可调节风量类型图片使用方形散流器矩形圆盘散流器圆形散流器圆形喷嘴散流器圆盘型散流器散流器就是在同等面积下以四十五度分布的多层空气传导器，可以把风流均匀向四周分布，用在下送风。散气流送风均匀，外形简洁美观，噪声小，但是造价较百叶高。散流器类型20（2）侧送风口第六章：气流组织21各种送风口形式、特征和适用范围见表15.2。第六章：气流组织22第六章：气流组织23第六章：气流组织24二、回(排)风口由于回(排)风口的汇流场对房间气流组织影响较小，因而它的形式也比较简单，有的只在孔口加一金属网格，也有装格栅和百叶的，通常要与建筑装饰相协调。回(排)风口的形状相位置根据气流组织要求而定。若设在房间下部时，为避免灰尘和杂物被吸入，风口下缘离地面至少为0.15m，风速也应取得低些。回风口可以采取简单形式，但一般要求应有调节风量的装置。三、气流组织形式空调房间气流组织形式有多种，它取决于送风口的形式和送回(排)风口的布置。主要有以下几种形式：（1）上送下回式；（2）上送上回式；（3）下送上回式；（4）中送风式。第六章：气流组织25（1）上送下回式空气由房间上部送入，下部排出。在冬季运行时，易使热风送下。图6.8所示，(a)可根据房间的大小可扩大为双侧送风；(b)可根据需要确定散流器的数目；(c)尤其适用于温、湿度和洁净度要求较高的洁净室。（2）上送上回式图6.9所示3种上送上回气流组织形式。特点：为可将送回风管道集中布置在上部，且可设置吊顶，使管道暗装。第六章：气流组织26（3）下送上回式图6.10所示3种气流组织形式中，除方式(b)外，送风直接进人工作区，在置换通风系统中，新鲜的冷空气由房间底部以极低的速度送入，送风温差小。底层即人停留区，空气品质好；顶层为高温空气区，余热和污染物主要集中于此区内。因其排风温度高于工作区温度，故具有一定的节能效果。近年来国外相当重视，国内也在逐步推广和应用。（4）中送风式在某些高大空间内，不需要将整个空间作为主调控制区。可采用如图6.11所示的中送风方式，节省能量。但是，该种方式会造成空间温度分布不均，存在温度“分层”现象。第六章：气流组织27一、概述首先明确几个概念。冷负荷—是指为了保持建筑物的热环境，在某时刻需向房间供应的冷量。热负荷—是指为了补偿房间失热在某时刻需向房间供应的热量。湿负荷—是指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、湿负荷湿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、湿负荷的大小。空调冷（热）、湿负荷的计算是以室外气象参数和室内要求的空气条件（空气参数）为依据的。二、室内外空气计算参数1、室外空气计算参数①夏季空调室外计算干、湿球温度②夏季空调室外计算日平均温度和逐时温度③冬季空调室外计算温、相对湿度第七章：负荷计算282、室内空气计算参数①建筑房间使用功能对舒适性的要求。②地区、冷热源情况、经济条件和节能要求等因素。根据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）中规定，可按如下参数选取：夏季：温度24-28℃；相对湿度40%-65%；风速≯0.3m/s。冬季：温度18-22℃；相对湿度40%-60%；风速≯0.2m/s。三、空调负荷计算的基本构成1、房间冷负荷的构成①通过围护结构传入室内的热量；②透过外窗进入室内的太阳辐射热量；③人体散热量；④照明散热量；第七章：负荷计算29⑤设备、器具、管道及其它室内热源的散热量；⑥食品或物料的散热量；⑦渗透空气带入室内的热量；⑧伴随各种散湿过程产生的潜热量。确定房间计算冷负荷时，应根据上述各项得热量的种类和性质，以及房间的蓄热特性，分别逐时计算，然后逐时叠加，找出综合最大值。2、房间湿负荷的构成①人体散湿量；②渗透空气带入室内的湿量；③化学反应过程的散湿量；④各种潮湿表面、液面或液流的散湿量；⑤食品或其它物料的散湿量；⑥设备散湿量。第七章：负荷计算30确定房间计算湿负荷时，就根据上述湿源的种类，选用不同的群体系数、负荷系数和同时使用系数，分别逐时计算，然后逐时叠加，找出综合最大值。3、空调系统冷负荷的构成空调系统的计算冷负荷，应由下列各项组成：①建筑物（室内）的计算冷负荷；②新风计算冷负荷；③其它热量形成的附加冷负荷。空调系统冷负荷是确定空调制冷设备容量的依据。4、得热量和冷负荷得热量是指某时刻进入空调房间的总热量。有对流和辐射两种成分。冷负荷是指是指为了保持建筑物的热环境，在某时刻需向房间供应的冷量。两者不同但又互相关联。任一时刻房间瞬时的热量的总和未必等于同一时刻的瞬时冷负荷，只有得热量中不存在以辐射方式传递的得热量，或围护结构和室内物体没有蓄热能力的情况下，得热量的数值才等于瞬时冷负荷。第七章：负荷计算31建筑物空调室内冷负荷和制冷系统负荷的形成过程及组成。第七章：负荷计算32四、空调冷负荷的计算方法1、围护结构瞬间传热引起的冷负荷（1）外墙和层顶瞬间传热所引起的冷负荷在太阳辐射和室外气温的综合作用下，外墙和层顶瞬间传热所引起的冷负荷可按下式计算

Qi＝K1F1(t1－tn）K1—外围护结构的传热系数W/(m2•K)对于不同的围护结构可查附表得出F1—外墙和层顶的计算面积m2t1—外围护结构逐时冷负荷的计算温度ºC对于中等热容外墙和屋顶其t1可查附表得出tn—室内计算温度ºC第七章：负荷计算33（2）隔墙、楼板等内围护结构所引起的冷负荷夏季当空调房间与邻室的温差大于3ºC，需考虑通过隔墙、楼板等内围护结构传热所引起的冷负荷Qc可根据下式计算

Qc＝KcFc(tc－td）Kc—围护结构的传热系数W/(m2•K)Fc—围护结构的面积m2tn—室内计算温度ºC其值可查相关空调设计手册中我国各城市室外气象参数表tc—邻室的平均计算温度ºC其值可按tc＝t0＋Δt计算Δt—与邻室散热量有关的温度修正值、其值可查附表得出第七章：负荷计算342.玻璃窗的太阳辐射得热所形成得冷负荷透过玻璃窗进入室内得太阳辐射得热形成得逐时冷负荷，按下式计算

Qd＝FcCαCCiCnDj，maxCdFc—窗口面积m2Cα—玻璃窗得有效面积系数（FcCα玻璃窗得净面积）Cα的值可查表得出C—玻璃窗的综合遮挡系数C=CiCnCi—玻璃窗的遮阳系数可查表得出Cn—窗帘的遮阳系数可查附表得出Dj，max—最大的太阳辐射的因子W/m2其值可查附表得Cd—冷负荷系数其值根据南、北区和有无窗帘分别可查附表得出第七章：负荷计算353.室内各种热源散热所形成的冷负荷室内热源来自照明散热、设备散热和人体散热。上述三类热源散出的热量包括显热和潜热两部分。如前所述，潜热散热作为瞬时冷负荷，显热散热中的对流部分亦作为瞬时冷负荷，而辐射部分形成的滞后冷负荷，因此也必须采用相应的冷负荷系数。（1）照明散热形成的冷负荷照明灯具的电功率几乎全部转变成热根据照明灯具的类型和安装方式，其冷负荷Qz按下式计算白炽灯Qz＝NCZ荧光灯Qz＝n1n2NCZN—照明灯具的功率Wn1—镇流器消耗的功率系数

n1＝1.2明装荧光灯的镇流器设在空调房间

n1＝1.0暗装荧光灯的镇流器设在顶棚内n2—灯罩的隔热系数

n2＝0.5～0.6荧光灯罩上部有小孔(下部为玻璃板），可利用自然通风散热于顶棚内；n2＝0.6～0.8荧光灯无通风孔时，视顶棚的通风情况第七章：负荷计算36CZ—照明散热的冷负荷系数视荧光灯是明装还是暗装，以及空调设备的运行时间、开灯时间和开灯小时数，可查附表当开灯24小时或空调系统仅在有人时候才运行，则应取CZ＝1（2）设备散热引起的冷负荷•设备和用具散热所引起的冷负荷QS,可按下式计算

QS=QCS+QqQ—设备和用具的实际显热散热量WCS—设备和用具的实际显热散热的冷负荷系数，根据有罩无罩的情况可查附表Qq—设备和用具的潜热散热量W•常用家用电器的设备功率、运行时间、散热量和散湿量可查附表•设备和用具的显热散热量，也可根据其它类型按下述公式计算电动设备第七章：负荷计算37（3）人体散热形成的冷负荷Q可用下式计算

Q=Φn（qrcr＋qq）qr—不同室温和劳动条件下成年男子的显热散热量W/人qq—成年男子的潜热散热量W/人qr/qq值可查附表1-26n—室内全部人数考虑到室内各类人员的组成比例，其值可查附表1-27Φ—群集系数cr—人体显热散热的冷负荷系数可根据人员在室内停留时间以及进入室内时刻算起至计算时刻的时间，可查附表对于影剧院、音乐厅、阶梯教室、会堂等人员密集的场所，由于人体对围护结构和室内家具的辐射换热量相应减小，故