《建筑设备与识图》课件-12空气调节系统

建筑设备与识图项目四：通风空调系统空气调节系统的任务：在任何自然环境下，采用人工的方法，创造和保持一定的温度、湿度、气流速度及一定的室内空气洁净度，满足生产工艺和人体的舒适要求。

空气调节是通风的高级形式目录01.空调系统的工作原理03.空调系统的处理设备02.空调系统的组成及分类空调系统的工作原理PARTONE空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备液体蒸发时吸热在说制冷和制热原理之前，我们需要引入一个制冷剂（也有叫氟利昂、冷媒、雪种）的概念，现在常见的制冷剂有R22、R410a、R32等，空调主要利用这些热力学定律来实现制冷制热。制冷剂要求：易凝结、冷凝压力不要太高，大气压力下，沸点较低，单位容积制冷量大，汽化潜热大，无毒、不燃烧、不爆炸、无腐蚀、价格低廉蒸发吸热：我们都有打针的经历，酒精涂到我们身上时，我们会感到淡淡的凉意，这是因为酒精蒸发会吸热，酒精从我们身上吸走的热量，所以我们感到凉意。冷凝放热：家里煮饭时，锅盖上产生的气温度很高，但是在过一会儿，锅盖上的气会变成水，锅盖温度也会逐渐下降，这就是因为气向空气中放热，水蒸气冷凝成了水，温度下降。压力越低沸点越低：我们都学过水在标准大气压下水的沸点是100℃，在高原地区，气压下降时，水在95℃或者更低的温度就会沸腾，这是因为压力变低，水对应的沸点降低了，就是说压力越低，水就能在越低的温度下变成气态。空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备热力学第二定律：不可能把热量从低温物体传向高温物体而不引起其它变化。自然情况下，热量是从高温物体向低温物体转移，我们冬天会抱着暖宝宝就是利用这个原理来取暖，暖宝宝的热量会自发的向我们手或者身体转移。但是空调是从低温环境向高温环境转移热量，要想实现这个过程，不能自发进行，就必须有其他能量帮助空调实现这个过程，所以就需要耗电驱动压缩机，来帮助空调实现这个过程，所以空调的制热制冷，产生的热量冷量不是压缩机产生的，压缩机只是帮助空调来搬运热量空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备空调还有一个名字叫“热泵”，“热泵”就是泵送热量的，空调制冷制热的工作原理就是以制冷剂为载体将热量来回搬运，制冷时制冷剂从室内吸收热量搬运到室外，使室内温度降低；制热时制冷剂从室外吸收热量搬运到室内，使室内温度升高，热量并不是凭空产生也不是凭空消失。空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备空调系统的组成与分类PARTTWO一、空调系统的基本组成1.冷源和热源：夏季降温用冷源为制冷机组或自然冷源。空调再热或冬季加热用热源可以是蒸汽锅炉、热水锅炉、热泵。冷媒（雪种）：是一种容易吸热变成气体，又容易放热变成液体的物质。空调系统中，通过蒸发与凝结，使热转移的一种物质。2.空气处理设备：过滤器、表冷器、空气加热器、空气加湿器等空气热湿处理和净化设备。空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备空调系统的工作原理一、空调系统的基本组成空调房间冷热源空气处理设备空气输配输送系统3.空气输配系统：由送风机、送风管道、送风口、回风口、回风管道等组成。4.空调房间：可以是封闭式也可以是敞开式，有一个房间或多个房间组成。空调系统的组成与分类空调系统的处理设备二、空调系统的分类空气调节系统分类集中程度集中式空调系统介质用途空气来源半集中式空调系统分散式空调系统全空气系统空气水系统全水系统制冷剂系统舒适性空调系统工艺性空调系统封闭式系统直流式系统混合式系统空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备1.根据其使用环境、服务对象分（1）舒适空调：以室内人员为服务对象（2）工业空调：以保护生产设备和有益于产品精度或材料为主。（3）洁净空调：对空气尘埃浓度有一定要求而设置的空调。空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备二、空调系统的分类2.按空气处理设备的位置来分类（1）集中式空调系统：空气处理设备、制冷系统，水系统及控制设备均集中设置于空调机房内，将处理过的空气用送风机通过管道系统分别送到各个房间。可以满足各种调节范围和空调精度及洁净度要求，也便于集中管理和维护，是工业空调和大型民用公共建筑采用的最基本的空调形式。特点：集中式空调系统设备集中布置，便于管理和控制，处理空气量大，但机房占地面积较大。空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备集中式空调系统的工作原理二、空调系统的工作原理工作原理：将主要的冷热源设备和空气处理设备集中在一个或几个机房内，然后通过管道网络将处理好的冷/热介质（通常是冷水/热水和空气）输送到建筑的各个区域。空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备组成：风系统冷冻水系统

冷却水系统二、空调系统的工作原理冷却塔空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备二、空调系统的分类根据集中式空调系统处理的空气来源分类：直流式系统封闭式系统混合式系统封闭系统直流系统混合系统空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备二、空调系统的分类一次回风空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备全新风系统二次回风二、空调系统的分类（2）半集中式空调系统：具有集中的空气处理室（主要用于处理室外新鲜空气）和送风管道，同时又在各空调房间设有局部处理装置。设在房间的局部处理装置又称未端装置，如风机盘管。特点：占建筑空间少，各空调房间可根据需要独立调节室温，房间无人时，可单独关闭室内机组的风机，节省运行费用，但布置分散，维护管理不便，水系统复杂。空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备半集中式空调系统的工作原理二、空调系统的工作原理（1）水路循环：由集中冷源或热源提供的冷水或热水，在水泵的作用下输送到盘管内循环流动。（2）气路循环：空气由风机经回风口吸入室内，横掠过盘管时与盘管内的冷（热）媒水进行换热，从而降温除湿或加热升温，再由送风口送入室内。如此反复循环，达到调节室内温湿度的目的。

空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备半集中式空调系统的工作原理二、空调系统的工作原理风机盘管加新风系统具有半集中式空调系统和空气-水系统的特点。目前这种系统已广泛应用于宾馆、办公楼、公寓等商用或民用建筑。组成：盘管是风机盘管的核心部分，主要用于换热；风机则负责驱动空气流动，以增加换热效率；控制器用于调节温度和湿度，以确保室内空气舒适度；空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备二、空调系统的工作原理冷冻水进水冷冻水回水空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备半集中式空调系统的工作原理二、空调系统的分类3.局部式空调系统（1）空气处理设备、制冷系统、水系统组合在一起，成为一个整体式空调机组。直接置于被调空间内或相邻房间，再通过比较短的风道将空气送入被调空间，也可置于外墙或外窗上。不用单独机房，使用灵活，移动方便，可以满足不同的空调房间不同送风要求，是家用空调及车辆空调的主要形式。但会影响建筑的立面美观。空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备二、空调系统的分类（2）组成：室内机部分（主要包括进、送风口，过滤网，离心式风机、膨胀节流阀、蒸发器等），室外机部分（主要包括压缩机、冷凝器、轴流风机等），同时，室内外两部分之间有必要的连接管组件。空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备二、空调系统的分类空调系统的工作原理空调系统的组成与分类空调系统的处理设备1.按负担室内负荷所用介质分类（1）全空气系统：室内空调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：室内空调负荷全部由经过处理的水来负担的空调系统。（3）空气-水系统：室内空调负荷是由空气和水来负担的空调系统。（4）制冷剂系统：制冷剂直接作为负担室内空调负荷介质的空调系统。蒸发器直接在室内吸收室内的余热余湿。集中式空调系统半集中式空调系统局部式空调系统风机盘管+新风系统空调系统的处理设备PARTTHREE空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备一、空调冷源1.天然冷源：包括一切可能提供低于正常环境温度的天然物质，如深井水、天然冰等。其中地下水是常用的天然冷源。2.人工冷源：用于空调工程的主要冷源依然是人工冷源。人工制冷的设备叫做制冷机。3.制冷机分类：压缩式制冷机，吸收式制冷机，蒸汽喷射式制冷机。一、空调冷源1.压缩式制冷机工作原理：利用“液体气化时要吸收热量”这一物理特性，通过制冷剂的热力循环，以消耗一定量的机械能作为补偿条件来达到制冷的目的。组成：由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等四个主要部件，并用管道连接，构成一个封闭的循环系统。制冷剂在制冷系统中历经蒸发、压缩、冷凝和节流等四个热力过程。制冷剂：氨、氟利昂。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备一、空调冷源1.压缩式制冷机工作流程：

在蒸发器中，低温低压的制冷剂液体吸收其中被冷却介质(如冷水)的热量，蒸发成低温低压的制冷剂蒸汽。低温低压的制冷剂蒸汽被压缩机吸入，并被压缩成高温高压的蒸汽后排入冷凝器。在冷凝器中，高温高压的制冷剂蒸汽被冷却水冷却，冷凝成高压的液体，放出热量。从冷凝器排出的高压液体，经膨胀阀节流后变成低温低压的液体，进入蒸发器再行蒸发制冷。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备一、空调冷源2.制冷压缩机种类根据工作原理的不同，可分为：（1）容积型压缩机：靠改变工作腔的容积，周期性的吸入气体并压缩。活塞式压缩机螺杆式压缩机（2）速度型压缩机：靠机械的方法使流动的蒸汽获得很高的流速，然后再急剧减速，使蒸汽压力提高。离心式和轴流式空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备二、制冷系统其他部件1.蒸发器直接蒸发式表面冷却器：直接用来冷却空气，这种类型的蒸发器只能用于无毒害氟里昂系统，直接装在空调机房的空气处理室中。冷却盐水或普通水用的蒸发器：在这种类型的蒸发器中，氨制冷系统常采用一种水箱式蒸发器，其外壳是一个矩形截面的水箱，内部装有直立管组或螺旋管组。卧式壳管型蒸发器：可用于氨和氟利昂制冷系统。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备二、制冷系统其他部件2.冷凝器原理：这两种冷凝器都是以水作为冷却介质，冷却水通过圆形外壳内的许多钢管或铜管内，制冷剂蒸汽在管外空隙处冷凝。分类：立式壳管式、卧式壳管式立式冷凝器：用于氨制冷系统，它的特点是占地小，可以装在室外，可以在系统运行中清洗水管，对冷却水水质的要求可以放宽一些。缺点是冷却水与氨只能进行比较有效的热交换，因而耗水量比较大，适用于水质较差、水温较高而水量充足的地区。卧式冷凝器：在氨和氟里昂制冷系统中均可使用。这种冷凝器可以装于室内或室外，也可装置在贮液器的上方。必须停止运行才能清醒水管。适用于水质较好、水温较低、水量充足的地区。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备二、制冷系统其他部件3.膨胀阀作用：(1)保证冷凝器和蒸发器之间的压力差。这样可以使蒸发器中的液态制冷剂在要求的低压下蒸发吸热；同时，使冷凝器中的气态制冷剂在给定的高压下放热、冷凝。

(2)供给蒸发器一定数量的液态制冷剂。供液量过少，将使制冷系统的制冷量降低；供液量过多，部分液态制冷剂来不及在蒸发器内汽化，就随同气态制冷剂一起进入压缩机，引起湿压缩、甚至冲缸事故。分类：手动膨胀阀、浮球式膨胀阀、热力膨胀阀等。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备三、空气处理设备1.空气处理的分类：热湿处理、净化处理（热湿处理是最基本的处理方式）2.空气热湿处理过程：加热：主要的实现途径是用表面式空气加热器、电加热器加热空气冷却：采用表面式空气冷却器或温度低于空气温度的水喷淋空气都可使空气温度下降。加湿：单纯的加湿过程可通过向空气加入干蒸汽来实现。直接向空气喷入水雾可实现等焓加湿过程。除湿：除了可用表冷器与喷冷水对空气进行减湿处理外，还可以使用液体或固体吸湿剂来进行除湿。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备三、空气处理设备空气处理设备主要有以下七类：空气加热设备、空气冷却设备、空气加湿和减湿设备、空气净化设备、消声和减振设备。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备三、空气处理设备1.空气冷却和加热设备表面式换热器：由肋片管组成，管内流通冷水、热水、蒸汽或者制冷剂，空气经过管外通过管壁与管内介质换热。(1)表面式空气加热器：用热水或蒸汽做热媒，可实现对空气的等湿加热。(2)表面式空气冷却器：用冷水或制冷剂做冷媒，可分为冷水式与直接蒸发式两种。2.优点：结构简单、占地少、水质要求不高，水侧的阻力小。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备三、空气处理设备2.喷水室（1）空气处理方法：喷水室的空气处理方法是向流过的空气直接喷淋大量的水滴，被处理的空气与水滴接触，进行热湿处理，达到要求的状态。（2）组成：喷嘴、水池、喷水管路、挡水板、外壳等。（3）优点：能够实现多种空气处理过程，具有一定的空气净化能力，耗费金属少，容易加工。（4）缺点：占地面积大，对水质要求高，水系统复杂，水泵耗电大等，而且要定期更换水池中的水，耗水量比较大。喷水室又称喷淋室，既能加湿又能减湿，它是将水喷成雾状，当空气通过时，空气和水进行热湿交换，从而达到处理目的。按喷水室内空气流动方向分为卧式（空气流动为水平方向，水以顺喷或逆喷方向喷出）和立式（空气流动由下向上或由上向下，水由上向下喷出）两类。

被处理的空气经过导流板（或前挡水板）均匀地进入喷水室，与喷嘴排管喷出的水滴直接接触进行热湿交换，然后经过后挡水板过滤掉夹在空气中的水滴后，被风机送入空调房间。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备三、空气处理设备3.加热与除湿设备：向空调房间送入热风或直接在空调房间进行加热来降低室内空气的相对湿度，当室内的含湿量一定时，空气的温度每升高1℃，相对湿度约降低5％。但空气的等湿升温过程并不能减少含湿量，只能降低相对湿度，也就是不能真正的除湿。（1）喷蒸汽加湿：（2）电加湿器（3）冷冻除湿机（4）氯化锂转轮除湿机（5）电加热器空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备三、空气处理设备3.加热与除湿设备（1）喷蒸汽加湿：蒸汽喷管是最简单的加湿装置，它由直径略大于供汽管的管段组成，管段上开有多个小孔。蒸汽在管网压力作用下由小孔喷出，混入空气中。为保证喷出的蒸汽中不夹带冷凝水滴，蒸汽喷管外有保温套管。使用蒸汽喷管需要由集中热源提供蒸汽，它的优点是节省动力用电，加湿稳定迅速，运行费用低，因此在空调工程中应用广泛。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备三、空气处理设备3.加热与除湿设备（2）电加湿器原理：电加湿器是一种喷蒸汽的加湿器，它是利用电能使水汽化，然后用短管直接将蒸汽喷入空气中。分类：电热式、电极式电热式加湿器是由管状电热元件至于水槽中做成的。电热元件通电后加热水至沸腾产生蒸汽。电极式加湿器是利用三根不锈钢棒或镀铬铜棒做电极，插入水容器中组成。以水做电阻，通电之后水被加热产生蒸汽。缺点：耗电量大，电热元件与电极上易结垢。优点：结构紧凑，加湿量易于控制，经常应用于小型空调系统中。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备三、空气处理设备3.加热与除湿设备（3）冷冻除湿机组成：制冷系统、送风装置其中制冷系统的蒸发器能够吸收空气中的热量，并通过压缩机的作用，把所吸收的热量从冷凝器排到外部环境中去。工作原理：由制冷系统的蒸发器将要处理的空气冷却除湿，再由制冷系统的冷凝器把冷却除湿后的空气加热。这样处理后的空气虽然温度较高，但湿度很低，适用于只需要除湿，而不需要降温的场合。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备三、空气处理设备3.加热与除湿设备（4）氯化锂转轮除湿机组成：除湿转轮、再生风机、再生电加热器原理：利用含有氯化锂和氯化锰晶体的石棉纸来吸收空气中的水分。吸湿纸做的转轮缓慢转动，要处理的空气流过3/4面积的蜂窝状通道被除湿，再生空气经过滤器与加热器进入另1/4面积通道，带走吸湿纸中的水分排出室外。优点：吸湿能力强，维护管理简单。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备三、空气处理设备3.加热与除湿设备（5）电加热器电加热器是让电流通过电阻丝发热来加热空气的设备。优点：加热均匀、热量稳定、易于控制、结构紧凑，可以直接安装在风管内。缺点：电耗高。因此一般用于温度精度要求较高的空调系统和小型空调系统，加热量要求大的系统不宜采用。分类：裸线式、管式裸线式电加热器的电阻丝直接暴露在空气中，空气与电阻丝直接接触，加热迅速，结构简单，但容易断丝漏电，安全性差。管式电加热器是将电阻丝装在特制的金属套管内，中间填充导热性能好的电绝缘材料，如结晶氧化镁等。这种电热管有棒形、蛇形和螺旋形等多种形式。空调系统的组成与分类空调系统的工作原理空调系统的处理设备4.空气的净化设备

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