第五章-空调系统...ppt

1、建筑设备工程,中国建筑工业出版社,第五章 空调系统,空调系统概述,1,空调房间的气流组成,2,中央空调系统的组成及主要设备,3,中央空调监控系统的硬件设备,4,主要内容,5,空调系统的运行操作,5.1 空调系统概述,空调系统的作用及任务 作用：为建筑物提供舒适、低能耗的室内环境 空调系统的分类 常见的空调系统分类：,5.1 空调系统概述,空调系统的其他分类方式： 1.空调系统的基本结构 （1）全空气方式： 利用空调机送出冷 风，使室内空气的 温、湿度等达到控 制要求。,图1 全空气系统组成,5.1 空调系统概述,（2）全水方式： 利用冷冻机制造出的 冷水(或锅炉制出的热 水)，通过空调房间的

2、风机盘管，使室内空 气的温、湿度适宜。 （3）空气水方式 ： 利用空调机、冷水机 组锅炉和风机盘管对 房间进行空气调节。,图2 全水系统组成,图3 空气水系统组成,5.1 空调系统概述,（4）直接冷却方式： 利用直接蒸发式表面 冷却器和热交换器中 的制冷剂来冷却室内 空气的一种方式。 （5）集中式空调系统： 主要由风机、加热器冷却器、过滤器、加湿器等组成，这些 设备都集中在一个空调机房内，其冷、热源一般也集中设置。 （6）半集中式空调系统： （7）分散式空调系统：,图4直接冷却(或加热)方式,5.2 空调房间的气流组织,2.气流组织的形式 （1）上送下回形式： 由空间上部送入空气， 由下部排出

3、。 （2）上送上回形式：,图5 上送下回形式,图6 上送上回形式,5.2 空调房间的气流组织,（3）下送上回形式： （4）中送风形式：,图7 下送上回形式,图8 中送风形式,5.2 空调房间的气流组织,3.风口布置,（1）室内送、回风口布置 对室内气流流场起决定作用的是送风口形式的选择与布置，它应根据房间的大小、使用功能要求来选择。 （2）建筑物外墙新风口、排风口布置 新风口是指通风空调系统从室外取新风的入口；排风口是指室内空气排至室外的风口。建筑设计时，均需在外维护结构上预留孔洞。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,一、冷热源设备 1.冷热源设备的分类 1）按用途分 2）热泵按低位热源分

4、 3）按驱动能源分 4）按换热器的布置情况分,图9 中央空调系统的基本组成,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,2.蒸汽压缩式制冷系统 （1）工作原理： 按照热机的逆循环工作，并且都是利用某些液体（即制冷剂）在汽化时会从周围环境中吸收大量热量这一性质制成的。,图10 蒸汽压缩式制冷系统工作原理图,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,（2）系统类型 活塞式,工作原理： 制冷剂在蒸发器内蒸发后，由回气管进入压缩机吸气腔，经压缩机压缩后，进入冷凝器，蒸气冷凝成液体后，进入气液交换器中，被来自蒸发器的蒸气进一步过冷，过冷后的液体，流入经干燥过滤器及电磁阀，并在热力膨胀阀内节流，达到蒸发压力后，进入

5、蒸发器。,图11 活塞式压缩机结构示意图,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,螺杆式,工作原理： 机组由蒸发器出来的状态为气体的冷媒；经压缩机绝热压缩以后，变成高温高压状态。被压缩后的气体冷媒，在冷凝器中，等压冷却冷凝，经冷凝后变化成液态冷媒，再经节流阀膨胀到低压，变成气液混合物。其中低温低压下的液态冷媒，在蒸发器中吸收被冷物质的热量，重新变成气态冷媒。气态冷媒经管道重新进入压缩机，开始新的循环。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,图12 螺杆式冷水机组平面结构图,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,离心式,工作原理： 利用电作为动力源，氟利昂制冷剂在蒸发器内蒸发吸收制冷剂水的热量进行

6、制冷，蒸发吸热后的氟利昂湿蒸汽被压缩机压缩成高温高压气体，经冷凝器冷凝后变成液体，通过膨胀阀进行流量控制，进入蒸发器再循环。,图13 离心式冷水机组原理图,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,3.吸收式制冷系统,（1）工作原理 吸收式制冷系统由发生器、 冷凝器、蒸发器和吸收器等 四个热交换设备组成，四个 热交换设备组成了两个循环 环路：制冷剂环路和吸收剂 环路。 （2）系统分类 溴化锂吸收式冷水机组类型很多，根据使用的热源不同可分为蒸汽型、热水型和直燃型几种。,图14 简单吸收式制冷系统,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,4.热泵机组 （1）空气源热泵 其工作原理是：冬天热泵以制 冷剂为

7、热媒，在空气中吸收热 能，经压缩机将低温位热能提 升为高温热能；夏天热泵以制 冷剂为冷媒，在空气中吸收冷 量，经压缩机将高位热能降为 冷能，制冷系统循环水，从而 使不能直接利用的热能或冷能 再生为可直接利用的热能或冷 能。,图15 空气源热泵系统原理图,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,（2）水源热泵,水源热泵系统以地下水（或湖水、海水）作为热源。冬天制热工况时，阀门2、3、7、6关闭，阀门1、4、5、8开启，水泵将地下水送到蒸发器，被吸取热量的地下水经阀门8再排回地下，从空调用户来的循环水在冷凝器中被加热到4550，再经阀门5送到空调用户中。夏天制冷工况时，阀门1、4、5、8关闭，阀门2

8、、3、7、6开启，水泵将地下水送到冷凝器，地下水成为机组的冷却水，从空调用户来的循环水在蒸发器中吸热成为空调冷冻水再供给空调用户使用。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,二、空气处理设备 1.空气加热设备 （1）表面式空气加热器,表面式空气加热器以热水或蒸汽作为热源，是通过金属表面传热的一种加热设备。在进行空气加热处理时，工作介质不与被处理的空气直接接触，而是通过换热器的金属表面与被处理的空气进行热湿交换，当表面式加热器中通入热水或蒸汽时，根据热交换原理，利用边界的温度与周围空气温度差，实现热能交换，从而可以实现对空气的加热。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,（2）电加热器,电加热器

9、是利用电能加热空气的设备，其工作原理是：在电阻丝两端输入交流电，则电阻丝产生电流，而使电阻丝发热，通过热传导对空气加热。电加热器可分为裸体线加热器和管式电加热器两种。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,2.空气加湿设备 （1）干蒸汽加湿器,它将锅炉等加热设备生产的蒸汽通过蒸汽喷管引入到加湿器中，对空气进行加湿处理。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,（2）电加湿器,电加湿器是使用电能产生蒸汽来对空气加湿的装置。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,3.空气除湿设备 （1）冷冻除湿设备,冷冻除湿机由制冷压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀以及送风机、风阀等部件组成。整个除湿过程可分为内循环和

10、外循环两个循环过程，从而使能量转换，完成整个特定空间的除湿过程。,（2）固体除湿 固体除湿是利用固体吸湿剂吸湿。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,4.空气净化设备 由于室内外环境中的尘埃或空调房间内环境影响均会造成 不同程度的污染，所以，需要采用空气净化处理设备除去空气 中的尘埃，以及对空气进行消毒、除臭和离子化处理。 （1）除尘,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,粗效过滤器,其工作原理是：新过滤材料装在上料箱，当空调进风带有高浓度含尘空气通过卷绕式过滤器后，过滤器前后压差随滤尘增加而逐步上升，当过滤器阻力上升到设定的阻力值时，压差开关开始动作，当控制器接收到运转信号后，立即接通电机

11、电源，启动电机，带动下料箱内卷轴转动，从而将脏的滤料卷起来，同时过滤截面上更换成干净的滤料。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,中效过滤器,该过滤器在净化系统中用作高效过滤器的前级预过滤，对高效过滤器起到保护作用，也可以在一些要求较高的空调系统中单独使用，以提高空气的洁净度。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,高效过滤器,高效过滤器（包括亚高效过滤器）主要用于过滤0.1 m以下的微粒，同时还能有效地滤除细菌，以满足超净化和无菌净化要求，主要由过滤器的箱体、接管、扩散孔板等组成。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,5.组合式空调机组,该空调机组是将各种空气处理设备、风机、阀门等组合成

12、一个整体的箱形设备，箱内的各种设备可以根据空气调节系统的组合顺序排列在一起，以实现加热、冷却、加湿、净化、喷水、混风、过滤等各种空气的处理功能。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,6.新风机组,其工作原理是：在室外抽取新鲜空气，经过除尘、除湿（或加湿）、降温（或升温）等处理后，通过风机送到室内，以替换室内原有空气，从而提高室内空气质量。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,7.风机盘管系统,其工作原理是：风机不断循环所在房间的空气，使之不断地通过通有冷水或热水的盘管冷却或加热，以保证房间的温度，在风机盘管系统中安装的过滤器，主要是过滤室内循环空气的灰尘，以改善房间的空气质量，同时还可以保

13、护盘管不被灰尘阻塞，确保风量和换热效果。,8.空气幕,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,三、空气输送和分配设备 （1）风机 风机是输送空气的动力装置，在空调工程中常用的风机有 离心式、轴流式、贯流式三种。 （2）风口 送风口是空气分配设备,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,四、空调水循环系统,空调水循环系统主要由冷冻泵、冷却泵、分水器、集 水器、除污器、水过滤器及水管等构成。其中冷冻泵用于 向用户供给冷冻水，冷却泵将冷却水送至冷却塔，分水器 向用户分配冷却水，集水器收集用户冷却回水返回制冷机 组。,5.3 中央空调系统的组成及主要设备,五、冷却塔,它主要由塔体、风机、电动机和风叶片减速

14、器、布水器、淋水装置、填料、进出水管和塔体支架等组成。塔体一般由上塔体、中塔体及进风百叶窗组成，其材料为玻璃钢，风机为立式全封闭防水电动机，圆形冷却塔的风叶直接装于电动机轴端，而对于大型冷却塔风叶则采用减速装置驱动，以实现风叶平稳运转。,5.4 中央空调监控系统的硬件设备,1.直接数字控制器（DDC） 是一种特殊的计算机，其基本结构与普通计算机相同，同 样有中央处理器CPU、存储设备和输入、输出设备，具有可靠 性高、控制功能强、可编写程序等优点，既能独立监控有关设 备，又可通过通信网络接受中央管理计算机的统一管理与优化 管理。,（1）霍尼韦尔（Honeywell）公司Excel5000系统的D

15、DC,（2）西门子楼宇科技（Simens）公司APOGEE顶峰系统的DDC,（3）江森自控（Johnson Controls）公司Metasys系统的DDC,5.4 中央空调监控系统的硬件设备,2.传感器,传感器是一种能把非电信号转化为电信号的器件，它是控制系统的重要前端设备之一，主要用于输入信号的检测。,5.4 中央空调监控系统的硬件设备,（1）温、湿度传感器 1）温度传感器 温度传感器用于测量室内、室外、风管及水管的平均温度，通常以铂、镍、热电阻或热电偶作为传感元件。 2）湿度传感器 湿度传感器用于测量室内、室外和管道的相对湿度。 （2）压力、压差传感器及压差开关 压力、压差传感器是将流体

16、压力转换为电信号的装置，压 差开关是随着空气或液体的流量、压力或压差引起开关动作的 装置。 （3）防冻开关 防冻开关应用于北方地区空调机组或新风机组在冬季运 行时的防冻保护。,5.4 中央空调监控系统的硬件设备,3.阀门和执行器,阀门是用来控制流体的方向、压力和流量的装置；执行器是接受控制信息并对被控对象施加控制的装置。,（1）阀门的分类,5.4 中央空调监控系统的硬件设备,（2）常用的阀门 1）电磁阀 电磁阀是用来控制 流体流动的元件，属于 执行器。 2）电动阀 电动阀由电动执行机构和阀门组成，由执行机构控制阀门，实现阀门的开和关，通常在自动化程度较高的设备上配套使用。,5.4 中央空调监控

17、系统的硬件设备,4）球阀 球阀在管路中主要用来做 切断、分配和改变介质的流动 方向，是近年来广泛采用的一 种新型阀门。,3）蝶阀 是一种结构简单的调节阀，可用于低压管道的开关控制。,5.5 空调系统的运行操作,1.空调系统调试及运行管理 （1）空调系统调试 空调系统安装完，必须进行系统的试运转与调试，以检查 系统的制作安装质量，保证系统正常使用。 （2）空调系统的运行管理 主要对系统的运行进行调节。 2.空调系统的维护 空调系统的维护主要有空调机房、制冷机房及设备的维护，主要包括灰尘的清理、巡回检查、仪表检定及系统检修五个方面。 （1）空调机组的维护 （2）风机盘管的维护 （3）换热器的维护

18、（4）风机的检修 （5）制冷机组的维护,5.6 空调系统节能控制技术及措施,1.空调系统的节能运行措施 （1）启停的最佳控制 不同场所根据自己的空调负荷进行详细的调查分析， 寻求最佳启停控制方式，既满足对空调的需求，又符合节 能的要求。 （2）针对具体负荷选择运行主机 空调机组运行时，要考虑负荷的变化情况适时调整，在负荷较大的时，启动“大型”的机组，在负荷较小时启动“小型”机组，这样可以保证主机的高效率运行，达到节能的目的。,5.6 空调系统节能控制技术及措施,（3）输送过程的节能措施 1）做好输送冷、热量的水管、风管的保温 2）采用输送效率高的载能介质 3）采用变频风机、变频水泵调节流量 4

19、）采用大温差 5）采用减阻技术 6）添加相变材料提高其携带热量能力,6.1 空调系统节能控制技术及措施,2.空调系统节能控制技术 （1）中央空调冷冻水系统节能控制 1)常规控制方法 恒压差变频控制,在变流量空调水系统中，末端盘管使用电动二通调节阀，该调节阀可根据负荷的变化调整其开度或状态，引起冷冻水系统流量的变化，从而引起系统分配环路的流量变化，形成供、回水之间的压力差变化。,恒温差变频控制 恒温差变频控制是指在冷冻水的供、回水干管上分别装设温度传感器，检测供、回水温度并传送至控制器，将实测的温差值与设定的温差值相比较，采用相应的控制策略控制变频器，驱动水泵变速运行，从而实现流量调节的目的。,

20、5.6 空调系统节能控制技术及措施,2）节能控制-负荷预测模糊控制策略,该控制方式主要是根据压差及温差进行控制，不能根据空调系统的负荷状况进行工程参数动态修正或在线调节，以达到控制输出能量与载荷所需能量的匹配，实施有效的节能控制。,5.6 空调系统节能控制技术及措施,系统组成 系统主要控制器、负荷预测器、执行器、被控对象等组成。 系统的工作原理 通过各种传感器采集与控制相关的各运行参量并传送至信息处理器，采集的参量包括从冷水机组蒸发器流出来的冷冻水供水温度，从末端换热器流回冷水机组蒸发器的冷冻水回水温度，冷冻水流量，冷冻水供、回水压差。,5.6 空调系统节能控制技术及措施,（2）中央空调冷却水系统节能控制 1）空调冷却水系统的工作原理及特点 空调制冷工程中应用最广泛的是蒸气压缩式制冷和吸收式制冷。前者利用制冷剂产生潜热，通过压缩、冷凝、节流、蒸发4个过程组成封闭循环实现制冷。后者由吸收剂和制冷剂组成二元工质对溶液，利用热能驱动，通过发生、冷凝、节流、蒸发、吸收等几个过程组成封闭循环实现制冷。,5.6 空调系统节能控制技术及措施,2）节能控制-自适应模糊控制技术,自适应模糊控制系统采用计算机技术和模糊控制技术