1、第三章 空气调节设备监控系统,第一节 空气调节设备基本知识,一、空气调节基本知识,(一)空气调节的任务和作用1、空气调节的任务空气调节是以人工方式创造和保持一定空间内的空气状态参数，以满足工艺设备或生活舒适的需要。,空气调节应用于工业及科学实际过程称为“工艺性空调”，而应用于以人为主的空气环境调节则称为“舒适性空调”。在公用与民用建筑中，如会议厅、图书馆、展览馆、影剧院、办公楼等均需设空气调节。随着人们生活水平的提高及旅游业的发展，宾馆、酒店、饭店、商场、游乐场所大都有空气调节设施。,交通运输工具如轿车、大型客车、飞机、客轮、火车等，空气调节的装备率也正在迅速提高。在现代农业及现代国防工业中，
2、如大型温室、禽畜养殖、粮种贮存、宇航器、舰船等，空气调节也都发挥着重要作用。在精密机械和仪表制造业，一般都严格规定空气环境的基准温度和湿度，并限定温度、湿度变化的偏差范围，如200.1，50%5%。在电子工业中，除有一定的温、湿度要求外，尤为重要的是保证室内空气的清洁度。,超大规模集成电路生产的某些工艺过程要求每升空气中大于或等于0.1甲直径的粒子总数不得超过435粒，而农村每升空气中含有大于或等于0.1m直径的粒子总数在35X105粒以上。在纺织、印刷、制药、胶片工业部门，对空气的相对湿度控制的要求较高。工业部门的计量室、控制室、计算机房均要有比较有效的空气调节措施。,2、空气调节的作用,空
3、气调节的作用是采用加热、冷却、加湿、减湿、空气过滤、控制流量、消除噪声等方法，对一定空间内空气的温度、湿度、气流速度、洁净程度(简称空调四度)进行调节，以满足人们生产和生活中对空气参数的特殊要求。,空气调节的作用是排除来自室内外的各种热湿干扰，而使温、湿度在一定范围内波动。所谓热、湿干扰就是指对空调不利的余热和余湿。这种干扰包括通过建筑物围护结构的传热、人员的发热、照明发热、电器设备发热等。,夏天室外空气处于高温、高湿状态，而空调房间内却要保持一定的温、湿度，低于室外空气的温、湿度，于是室外空气就会通过建筑物维护结构传人室内。再者，人体自身也需要的发热排汗、电器设备的散热构成了空调房间的热、湿
4、干扰。为了保持空调房间的温、湿度，就要降温去湿。,与夏季相反，冬天室外温度低、湿度低，而空调房间内温、湿度高于室外，这样热和湿就会由室内传动室外。为了保持房间内一定的温、湿度，就必须为房间进行加温、加湿。,由于空气调节能制造一种人工的气候环境，空调器是用于调节室内空气状态的设备。选择合适的温度、风速，就是要创造一个舒适性的室内环境。影响舒适度的有六个主要因素，即人体的活动量、着衣量、室内温度、湿度、气流的速度和方向、辐射热的大小。,在舒适的环境中，人体就能维持正常的散热量和散湿量。室温过高，人体热量散发不出去，就觉得热；湿度过大，即使温度适中，身上的汗也不易蒸发，就会有闷热的感觉；风速太大，散
5、热快，也会有不适的感觉；人的着衣量也会影响到人体对舒适性的感受，夏季衣着较少，人们习惯于高温，25左右也会觉得太凉，而春天，人体习惯于冬天寒冷，衣着较多，气温略有提高，20出头，就觉得热了。此外，人对温度的感觉与人在前一刻的体验有关，冬天从5室外进人1O的房间，会感到温暖，而从浴室出来进入1O的房间会感到寒冷。,我国国家标准规定了舒适性空调室内设定参数值：,夏季温度2428，相对湿度40%65% 空气流动风速一般在0.3m/s以下。 冬季温度1822，相对湿度40%60% 风速在0.2m/s以下。,上述规定是指导性的，不同的场合、不同功用的房间对温湿度有不同的要求，应具体分析选定，如：卧室:夏
6、季2529，相对湿度50%65%；冬季2025，相对湿度50%55%。客厅：夏季2628、相对湿度50%65%；冬季2225，相对湿度40%55%。病人、小孩、老年人卧室：夏季2627，相对湿度45%65%；冬季2223，相对湿度40%60%。,一般而言当室外温度较高时，如35以上，为避免室内外进出时温差太大不易适应的情况，夏季房间温度宜选择比室外温度低57；冬天室外温度较低，室内温度不宜太高，冬天比室外温度高8IO即可达到要求，这样也较经济、省电。,当傍晚或入夜时，气温比白天下降，为防止着凉，睡觉之时可按照睡眠控制模式工作，制冷时可以自动地将设定温度提高1，逐步适应气候温度的变化，也适应人体
7、活动逐步减少的规律。冬季则相反，设定温度会降低1，这有利于睡眠，有利于健康。对于老年人、儿童或病人身体调节适应环境温度变化的能力较差，特别要注意室内、外温差不可太大，即夏天不要太凉，冬天不要太热。,空调器使用时，风速在选择制冷模式时，如需要快速降温，风速取高，而接近温度值时，可以取低速，以提高舒适性，同时也可以降低室内噪声，还可节能。制热模式运行时，设定温度高于室内温度较多，房间内较冷时以高速为佳，当室温接近设定温度时选中速，为保证正常制热工作的进行，制热时很少选低速。,（二）湿空气的物理性质,自然界中的空气或多或少都含有水蒸气，如冷风机运行时，蒸发器表面就会有水析出，这说明空气中含有水蒸气，
8、水蒸气遇冷凝结成水。因此自然界中的空气是由干空气和水蒸气组成的混合物，称为湿空气，也就是我们常说的空气。湿空气是空气调节的对象。自然界中空气可以看成是干空气和水蒸气的均匀混合物，自然界中绝对的干空气是不存在的。,1、空气的组成,1)干空气 由氮气、氧气、二氧化碳及稀有气体组成的混合物，即不含水蒸气的空气。2)湿空气 干空气和水蒸气的混合物。也就是通常所说的空气。3)饱和空气 干空气具有吸收和容纳水蒸气的能力，并且在一定温度下只能容纳一定量的水蒸气。在一定温度下，空气中所含水蒸气达到最大值的空气称为饱和空气。,2、空气的温度,1)干球温度(tg) 干球温度是指用干湿球温度计测量空气温度时，干球温
9、度计所指示的温度。日常生活中我们所测得的空气温度就是干球温度。 2)湿球温度(ts) 湿球温度是指在稳定条件下，湿球温度计所指示的温度。湿球温度计是指在普通温度计的感温包上，裹上纱布，并将纱布浸于盛有蒸馏水的容器内。当空气处于未饱和状态时，湿纱布上的水会不断吸热汽化，因此温度计感温包上的温度就会下降，这时湿球温度低于干球温度。,3)干湿球温差 在用于湿球温度计测末饱和空气时，于湿球温度计所显示的温度不相同，湿球温度低于干球温度，二者之差叫做干湿球温差。干湿球温差越大，表示空气越干燥；干湿球温差越小，表示空气越潮湿。,4)露点温度(tl) 在一定大气压力下，含湿量不变时，空气中水蒸气冷凝为水时的
10、温度。空气达到露点温度状态时，空气由未饱和状态变为饱和状态。5)机器露点温度 在空调系统中，习惯上把接近饱和状态(=90%95%)的空气的温度称为机器露点温度。,3、空气的湿度,空气的湿度表示空气的干湿程度，即表示空气中含有的水蒸气量。1)绝对湿度 在标准状态下，每立方米湿空气中所含水蒸气的质量。单位：g/m3或kg/m3。绝对湿度只能反映空气中水蒸气实际含量，不能直接反映空气的干湿程度。,2)含湿量(d) 在湿空气中，每千克干空气中所含水蒸气的质量。单位g/kg干空气。在空调工程计算中，常用含湿量的变化来表示加湿去湿的程度。 3)相对湿度() 湿空气中水蒸气分压力与同温度下饱和水蒸气分压力之
11、比=0时，为干空气，=100%时，为饱和空气。 值能比较确切地反映空气的干燥和潮湿程度。,4、空气的比容和密度,1)质量体积(v) 单位质量空气所占的体积。单位：m3/kg。2)密度() 单位容积的空气所具有的质量。单位：kg/m3。,5、空气压力,湿空气是由干空气和水蒸气所组成的混合物，如果湿空气的总压力为p,则总压力为p应是由干空气分压力pg和水蒸气分压力pc叠加而成。即： p=pg+pc,（三）湿空气的焓湿图,在空气调节工程中，还可以在一定大气压力下，把温度、焓、含湿量、相对湿度、水蒸气分压力等湿空气常用参数之间的关系以及湿空气的处理过程用图线表示出h来，这就是湿空气的焓湿图。,1、焓湿
12、图的组成1)焓湿图的坐标 为了使图线更加清晰，焓湿图采用斜坐标形式，纵坐标为焓值(h)，斜坐标为含湿量值(d)，纵坐标与斜坐标之间的夹角为135。(见图2-3-1)。,图2-3-1 焓湿图的实际坐标,但在平时使用时，因为水平线以下很少用，所以习惯上用一个与纵坐标夹角成90的横轴代替斜坐标轴(见图2-3-2)。,图2-3-2 焓湿图 的应用坐标,2)等焓线(h)和等含湿量线(d) 等焓线是平行d轴实际轴(斜坐标轴)的等间距直线(见图2-3-3)。等含湿量线是平行于纵轴的等间距直线(见图2-3-3)。,图2-3-3 焓湿图中的等焓线和等含湿量线,3)等水蒸气分压力线(pc) 在一定大气压下，水蒸气
13、分压力pc与含湿量d值一一对应。将这种关系的交换线画在焓湿图的右下角，并在右侧标出坐标和压力值(kPa)。则水蒸气分压力线是一端起始于交换线与 d线交点的水平平行实线(见图2-3-4)。,图2-3-4 焓湿图中的等水蒸气分压力线,4)等相对湿度线() 等相对湿度线是一簇发散的曲线。其中=100时的曲线称为饱和空气曲线(见图2-3-5)。,图2-3-5 焓湿图中的等相对湿度线,5)等温度线(t) 等温度线是一系列直线，彼此不平行，温度越高越向上方倾斜， 虽然斜率不同，但彼此相差很微小，可近似看作是一蔟向上倾斜的平行实线（见图2-3-6）。,图2-3-6 焓湿图中的等温度线,2、焓湿图的应用,1)
14、空气状态点及其参数的查找 已知空气的两个参数，找到相应的参数线，两条线必在焓湿图上交于一点，则该点即为所求空气状态点。沿过该点的各参数线查找各参数。,例如: 已知有一空气状态点A，它的温度t=20,相对湿度=60%。求此空气状态点的焓值、含湿量和水蒸气分压力。解：如图2-3-7所示，20，相对湿度=60。求此空气的各个状态参数。,图2-3-7 利用焓湿图查找各参数,a.找到t=20和=60%参数线，交于一点Ab.过A点作出等焓线、等含湿量线和水蒸气分压力线，即可在坐标中查出各参数值。,2)空气露点温度的计算,例如 已知某空气状态点A，它的温度t=34，相对湿度=40，求A点所对应的露点温度。
15、解:如图2-3-8所示。根据已知条件在焓湿图上找到A点。过A点作等含湿量线交饱和空气曲线=100)交于一点L。则L点所对应的温度值即为所求空气状态。,图2-3-8 利用焓湿图求空气露点温度,3)空气湿球温度的计算,例如 已知某空气状态点A，它的温度t=20，相对湿度=60，求A点所对应的湿球温度。 解:如图2-3-9所示。 a.根据已知条件在熔湿图上找到状态点A。 b.过A点作等焓线交饱和空气曲线(=100)于一点S。 c.则S点所对应的温度值即为所求空气状态点A的湿球温度。,图2-3-9 利用焓湿图求空气湿球温度,（四）空调房间的热湿负荷估,空调的目的是要保持室内一定的温度和湿度。对房屋来说
16、，客观上存在一些干扰因素，使室内温度和湿度发生变化，而空调设备的作用就是平衡这些干扰因素，使室内温、湿度维持在要求的范围内。,1、空调器的热湿负荷,1）热负荷 使空调房间有热量增减的负荷称为热负荷。室内造成热负荷的主要因素有： a.人体散热。室内人员为维持正常体温而散发的热量。 b.外界渗入热。由建筑围护结构(屋顶、墙楼板、门窗等)与外界存在温差而传人的热量。 c.设备热。室内各种机电设备散发的热量。 d.照明热。室内照明灯具散发的热量。,2）湿负荷 由于人体散湿、室内湿表面散湿等造成空调房间空气含湿量增加，称为湿负荷。造成室内湿负荷的主要因素有：a.人体表面散湿。人体出汗、呼吸所散出的湿。b
17、.室内湿表面散湿。盛水容器、工艺用水、加湿器等蒸发出来的水蒸气。,2、空调负荷估算,在实际工作中，除了设计人员要对空调设备的热、湿负荷进行精确计算外,在房间配用空调设备时，可以根据表2-3-1和下列方法进行估算。,1）夏季冷负荷的估算方法,a.单位面积算法 面积估算法是一种将空调负荷单位面积上的指标，乘上建筑物内的空调面积，得出制冷总负荷的估算值的计法。,b.简单计算法 空调房间的冷负荷由外围结构传热、太阳辐射热、空气渗透热、室内人员散热、家内照明设备散热、室内其他电气设备引起的负荷，再加上新风量带来的空调系统负荷等构成。估算时，以围护结构和室内人员的负荷为基础，把整个建筑物看成一个大空间，按
18、各面朝向计算其负荷。空内人员散热量按人均116.3W计算，最后将各项数量的和乘以新风负荷系数1.5，即为估算结果。,=(W+116.3n)1.5W 式中 空调系统的总负荷(W)；W围护结构引起的总冷负荷；n室内人员数。,c.指标系数计算法 以国内现有的一些工程冷负荷指标为基础(一般按建筑面积的冷负荷指标)，以旅馆为基础(70-95W/m2)，对其他建筑则乘以修正系数小。,办公楼 =1.2 图书馆 =0.5 商店 =0.8(只营业厅有空气调节) =1.5(全部建筑空间有空气调节) 体育馆 =3.0(比赛场馆面积) =1.5(总建筑面积) 大会堂 =22.5=1.51.6 医院 =0.81.0,注
19、：上述数据在使用时，建筑物的总面积小于5000m2时，取上限值：大100000m2时，取下限值。,2）冬季供暖估算方法 已知空调房间的建筑面积可采用单位面积热指标估算法进行供暖负荷计算其计算方法可采用表2-3-2所提供的指标，乘以总建筑面积进行粗略的估算,二、空气调节原理,空气调节的任务，在于按照使用的目的，对房间或公共建筑物内的空气状态参数进行调节，为人们的工作和生活，创造一个温度适宜，湿度恰当的舒适环境。对舒适性空调，关键是空气温度、湿度的控制。,（一）温度调节,按照人类的生理特征和生活习惯，常要求居住和工作环境与外界的温差不宜过大，从保健的角度来看，以5左右对人体健康比较有益，夏日里，如
20、温差过大，则人由室外进入室内时将受到冷冲击，而由室内走到室外，又将受到冲击，这两种情况都会使人体感到不舒适。因此对于大多数人，居住室温夏季保持在2527，冬季保持在1620是比较适宜的。,（二）湿度调节,生活经验得知，空气过于潮湿或过于干燥都将使人感到不舒适。一般来说，相对湿度冬季在4050之间，夏季在5060之间，人的感觉比较良好。假如温度适宜，相对湿度即便在4070的范围内变化，人们也能基本适应。,（三）调温调湿设备,1、空气的加热设备 空气的加热是通过加热器来实现的。空调系统中所用的加热器一般是以热水或蒸汽为热煤的空气加热器或电加热器。 以热水或蒸汽为热煤的空气加热器一般均采用翅片管式换
21、热器。它是由几排(每排有数根)翅片管和联箱组成的。,当热水或蒸汽在管内流动，空气在翅片管间流动时，空气被高温的翅片表面及基管加热。管内水或排汽的流速越大，加热越快；热水与空气间的温差越大，加热越快；空气与加热器接触面积越大，加热也越快。因此可通过增加空气和水的流速，或靠增加排数来增大加热器面积的办法达到室内快速升温的目的，但此时加热器的空气阻力和水阻力均增加，风机和水泵的耗电也增加。,翅片管式空气加热器一般作为空调系统的一次或二次加热器。一次加热器的任务在冬季是负责将一次回风和新风混合后的空气加热到指定温度，以便于系统进入加湿处理。一次加热器多用于冬季室外所温较低的北方地区和全年一次回风混合比
22、不变的系统。对于冬季室外气温较高的南方地区和一次回风混合比可变的系统，可以通过调节一次回风混合比使一次回风和新风的混合温度达到设计值。,一次加热器夏季一般不使用，但有时也可将其内通自来水等作为新风预冷器，达到加热冷却两用的目的。但此时冷、热水管路上的阀门要严密，以防相互串通。二次加热器是用于将被表冷器冷却或与二次回风混合后(有二次回风时)的空气加热到所需的送风温度。,常用于各类小型空调机组内的电加热器是通过电阻丝将电能转化为热能来加热空气的设备。它具有加热均匀、加热量稳定、结构紧凑和易于控制等优点，在恒温恒湿精度较高的大型集中式系统中，常采用电加热器作为末端加热设备(或称为微调加热器，放在被调
23、房间风道入口处)来控制局部加热。电加热器的缺点是耗电量大、加热量大的场合不宜采用。,电加热器有裸线式和管式两种。抽屉式电加热器是一种常用的裸线式电加热器。裸线式加热器加热迅速、热惯性小、结构简单，但易断线和漏电，安全性差；管式电加热器加热均匀、热量稳定、经久耐用、安全性好、可直接装在风道内，但其热惯性较大、结构复杂。,2、空气的减湿冷却设备,空气的减湿与冷却可以通过表面冷却器(简称：表冷器)来实现。与空气加热器结构类似，表冷器也都是翅片管式换热器，它的翅片一般多采用套片和绕片，基管的管径也较小。,表冷器内流动的冷媒有制冷剂和冷水(深井水、冷冻水和盐水等)两种。以制冷剂为冷媒的表冷器称为直接蒸发
24、式表冷器，多用于各类单元式空调器和房间式空调器中。以冷水作为冷媒的表冷器称为水冷表冷器，多用于集中式空调系统和半集中式空调系统的末端设备中。,与加热器的工作原理类似，当空气沿表冷器的翅片间流过时，通过翅片和基管表面与冷媒进行热量交换，空气放出热量温度降低，冷媒得到热量温度升高。当表冷器的表面温度低于空气的露点温度时，空气中的一部分水蒸气将凝结出来，此时称表冷器处于湿工况，从而达到对空气进行降湿减湿处理的目的。,增大空气和冷水的流速，增加换热面积和空气与冷水间的温差，都可以提高传热量。但风速和水的速过大，风机和水泵耗电量增加，且在湿工况下，过大的空气流速容易将冷凝水带到表冷器后面的空气中，影响减
25、湿效果。设计时一般将表冷器迎面风速u控制在2.5m/s左右，管内水的流速控制在0.61.5ms。,表冷器的安装与以热水为媒的空气加热器安装方式基本相同，但表冷器下部应设积水盘，用来收集空气被表冷器冷却后产生的冷凝水。,表冷器的调节方法有3种：水量调节、水温调节和通风量调节。水量调节是改变进入表冷器的冷水流量，水温不变，使表冷器传热效果发生变化。水量减少，表冷器传热量降低，空气温降小，除湿量也少；反之，增大冷水量，空气经过表冷器后的温降大，降湿量也多。,水温调节是在水量不变的条件下，通过改变表冷器进水温度，改变其传热效果。进水温度越低，空气温降越大，除湿量也增加；反之供水温度提高，空气温降减小，
26、除湿量降低。该方式调节性能好，但设备复杂，运行也不太经济。水温调节一般多用于温度控制精度较高的场合。通风量调节就是控制通过表冷器的通风量。,3、空气的加湿设备,在建筑中常遇到的空调系统一般均采用向空气中喷蒸汽的办法进行加湿。常用的喷蒸汽加湿方法有干蒸汽加湿和电加湿两种。干蒸汽加湿是将由锅炉房送来的具有一定压力的蒸汽由蒸汽加湿器均匀地喷人空气中。而电加湿则是用于加湿量较小的机组或系统中。,电加湿器分为电热式加湿器和电极式加湿器两种。电热式加湿器是将电热元件直接放在盛水的容器内，利用加热元件所散出的热量加热水而产生蒸汽，并且其体积较大。,电极式加湿器是用3根不锈钢棒(也可以是铜镀铬)作为电极，放在
27、不易锈蚀的水容器中，以水作为电阻，通电后水被加热而产生蒸汽。通过调整水位的高低，可以改变水的电阻，从而改变热量和蒸汽发生量。电极式加湿器结构紧凑，多用于各类空调机组内，其加湿量较小。,4.空气状态调节,空气调节是对房间或公共建筑物内的空气状态参数进行调节,一般来说，空气调节主要是对空气的温度、相对湿度进行调节。空气调节的过程实际上是空气从一个状态变化到另一个状态的过程，当被调节的空气状态(温度、相对湿度)偏离了设定值时，就需要进行调节。,空气调节的原理就是应用空气状态参数相互间的关系，通过合理的加热、加湿、冷却、去湿步骤，使空气的状态发生人为的改变，达到设定状态。我们通过t、Pc三者之间关系的
28、图来说明。如图2-3-10所示，空气从状态A调节到状态E的状态变化过程。图2-3-11说明了整个处理流程。,图2-3-10 空气状态调节过程,图2-3-11 空气调节处理流程,1）冬季新风加热加湿处理 冬季室外新风的气温低，如果对新风加热至室内要求的标准，这时新风中的水气总量未发生变化，即Pc水气分压未变，因此加热后的空气相对湿度会大大降低。为了使加热后的空气的相对湿度也能达到室内空气湿度的标准，在调节的过程中必需要进行加湿处理。图2-3-12所示是冬季新风加热加湿处理的一种调节方法，其中的加湿是采用定温饱和加湿方式。这种调节方式可以不用测量Pc或相对湿度。新风首先加热至12，然后加湿至饱和，
29、再加热至20，这时的相对湿度即为60%。,2)夏季新风减温去湿处理 夏季新风的调节与冬季相反，新风的气温高于室内空气，需要对夏季新风进行减温去湿处理。如果对新风只进行降温至室内要求的标准，这时新风中的水气总量未发生变化，即Pc水气分压未变，因此降温后的空气相对湿度会大大增加。为了使降温后的空气的相对湿度也能达到室内空气湿度的标准，在调节的过程中必需要进行去湿处理。图2-3-13所示是夏季新风减温去湿处理的一种调节方法，其中去湿是采用定露点去湿方式。这种调节方式可以不用测量Pc或相对湿度。新风首先降温至12的露点，然后使表冷器的表面温度稳定在露点温度，让空气中的一部分水蒸气充分凝结出来，至空气饱
30、和，再加热至20，这时的相对湿度即为60。,2-3-12 冬季新风加热加湿处理 A点：气温25，相对湿度60%,图2-3-13 夏季新空气减湿去湿处理,三、空气调节设备基本形式,空气调节系统一般均由被调对象、空气处理设备、空气输送设备和空气分配设备所组成。空气调节系统的任务是对空气进行加热、冷却、加湿、干燥和过滤等处理，然后将其输送到各个房间，以保持房间内空气的温度、湿度与洁净度等稳定在一定的范围内，满足生产和生活的需要。,（一）空调系统的组成设备,一般空调系统设备包括以下几部分： 1、进风部分 根据人对空气新鲜度的生理要求，空调系统必须有一部分空气取自室外，常称新风。空洞的进风口和风管等，组
31、成了进风部分。 2、空气过滤设备 由进风部分引入的新风，必须先经过一次预过滤，以除去颗粒较大的尘埃。一般空调系统都装有预过滤器和主过滤器两级过滤装置。根据过滤的效率不同，大致可以分为初(粗)效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。,3、空气的热湿处理设备 将空气加热、冷却、加湿和减湿等不同的处理过程组合在一起统称为空调系统的热湿处理部分。热湿处理设备主要有两大类型：直接接触式和表面式。 直接接触式：与空气进行热湿交换的介质直接和被处理的空气接触，通常是将其喷淋到被处理的空气中。喷水室、蒸汽加湿器、局部补充加湿装置以及使用固体吸湿剂的设备均属于这一类。 表面式：与空气进行热湿交换的介质不和空气直接接触
32、，热湿交换是通过处理设备的表面进行的。表面式换热器属于这一类。,4、空气的输送和分配设备 将调节好的空气均匀地输入和分配到空调房间内，以保证其合适的温度场和速度场。这是空调系统空气输送和分配部分的任务，它由风机和不同型式的管道组成。 根据用途和要求不同，有的系统只采用一台送风机，称为“单风机”系统；有的系统采用一台送风机和一台回风机，则称之为“双风机”系统。管道截面通常为矩形和圆形两种，一般低速风道多采用矩形，而高速风道多用圆形。,5、冷热源部分 为了保证空调系统具有加温和冷却能力，必须具备冷源和热源两部分。冷源有自然冷源和人工冷源两种。 热源也有自然和人工两种。自然热源指地热和太阳能。人工热
33、源是指用煤、石油或煤气作燃料的锅炉所产生的蒸汽和热水，目前应用得最为广泛。这部分已经在本编第二章中详细叙述，本章不在赘述。,（二）空气调节方式,空调系统的种类很多，在工程上应考虑建筑物的用途和性质、热湿负荷特点、温湿度调节和控制的要求、空调机房的面积和位置、初投资和运行维修费用等许多方面的因素，选择合理的空调系统。因此，首先介绍一下空调系统的分类情况。,1、按空气处理设备的设置情况分类 1)集中式空调系统 这种系统的特点是所有的空气处理设备(加热器、冷却器、过滤器、加湿器等)以及通风机、水泵等设备都设在一个集中的空调机房内，处理后的空气经风道输送到各空调房间。通常，把这种由空气处理设备及通风机
34、组成的箱体称为空调箱或空调机，把不包括通风机的箱体称为空气处理箱或空气处理室。,这种空调系统处理空气量大，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。单风道空调系统、双风道空调系统以及变风量空调系统均属此类。 典型的集中式空调系统如图2-3-13所示。,加湿器 图2-3-14 典型的集中式空调系统,在建筑物中，一般采用集中式空调系统，通常称之为中央空调系统。对空气的处理集中在专用的机房里；对处理空气用的冷源和热源，也有专门的冷冻站和锅炉房。,2)半集中式空调系统 这种系统除了设有集中在空调机房的空气处理设备可以处理一部分空气外，还有分散在被调房间内的空气处理设备，其中多
35、数为冷热盘管，以便对室内空气进行就地处理或对来自集中处理设备的空气再进行补充处理，以满足不同房间对送风状态的不同要求。诱导器系统、风机盘管系统等均属此类。,3)分散式空调系统 分散式空调系统又称局部空调系统。这种系统的特点是将空气处理设备全分散在被调房间内或邻室内。空调房间使用空调机组者属于此类。空调机组把空气处理设备、风机以及冷热源、控制装置都集中在一个箱体内、形成了一个非常紧凑的空调系统，只要接上电源就能对房间进行空调。,在工程上，把空调机组安装在空调房间的邻室，使用少量风道与空调房间相连的系统也称为局部空调系统。 分散式空调系统使用灵活，安装简单，节省风道。系统的控制也采用就地控制，本书
36、不做详细论述。,2、按集中式空调系统处理的空气来源分类 按照所处理空气的来源，集中式空调系统可分为循环式（封闭式）系统、直流式系统和新、回风混合式系统。,1)封闭式空调系统 这种系统全部使用室内再循环的空气，没有室外空气补充，因此房间和空气处理设备之间形成了一个封闭环路(图2-3-15(a)。封闭式系统用于密闭空间且无法(或不需)采用室外空气的场合。这种系统冷、热消耗量最省，但卫生效果最差，当室内有人长期停留时，必须考虑空气的再生。这种系统应用于战时的地下蔽护所等战备工程以及很少有人进出的仓库。,2)直流式空调系统 这种系统所处理的空气全部来自室外(又称室外新风)，经处理后送入室内吸收余热、余
37、湿后全部排至室外，因而室内空气得到百分之百的交换(图2-3-15(b)。与封闭式系统相比，具有完全不同的特点。这种系统用于不允许采用回风的场合，如放射性实验室以及散发大量有害物的车间等。为了回收排出空气的热量或冷量用来加热或冷却新风，可以在这种系统中设置热回收设备。,图2-3-15空调系统分类示意图(按空气来源分) (a)封闭式；(b)直流式；(c)混合式(N表示室内空气，W表示室外空气， C表示混合空气，O表示冷却器后空气状态),3)新、回风混合式空调系统这种系统所处理的空气一部分来自室外新风，另一部分利用室内回风，见图2-3-15(c)。所以，它具有既经济又符合卫生要求的特点，因此是应用最
38、广的一类集中式空调系统。在工程上根据使用回风次数的多少又分为一次回风系统和二次回风系统两种形式。一种是回风与室外新风在喷水室(或空气冷却器)前混合，称为一次回风式；另一种是回风与新风在喷水室(或空气冷却器)前混合并经处理后，再次与回风混合，称为二次回风式。,3、按负担室内热湿负荷所用的介质分类 1)全空气式空调系统 在这种系统中，空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担。如图（2-3-15（a）所示，在室内热湿负荷为正值的场合，用低于室内空气焓值的空气送入房间，吸收余热余湿后排出房间。低速集中式空调系统、“全空气”诱导器系统均屑此类。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
39、湿的目的，因此要求有较大的风道断面或较高的风速。,图2-3-16 空调系统分类示意图(按介质分)(a)全空气系统：(b)全水系统；(c)空气水系统；(d)制冷剂式系统,2)全水式空调系统 这种系统中，空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担(图2-3-15(b)。由于水的比热及密度比空气大，所以在相同条件下只需较小的水量，从而使管道所占的空间减小许多。但是，仅靠水来消除余热余湿，并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法。,3)空气水空调系统 随着空调装置的日益广泛使用，大型建筑物设置空调的场合愈来愈多，全靠空气来负担热湿负荷，将占用较多的建筑空间，因此可以同时使用空气和水来负
40、担空调的室内负荷(图2-3-15(c)。由于使用水作为系统的一部分介质，而减少了系统的风量。诱导空调系统和带新风的风机盘管系统就属这种型式。,4)制冷剂直接蒸发式空调系统 在制冷剂直接蒸发式空调系统中；通过制冷剂的直接蒸发来负担空调房间的室内负荷(用2-3-15(d)。用于局部场合的空调机组一般属于此类。有的空调机组按制冷循环运行可以消除房间余热、余湿；按热泵运行可向房间供热。因此使用非常灵活、方便。,4、按风道中空气流速分类,1)高速空调系统 高速空调系统风道中的流速可达2030m斥。由于风速大，风道断面可以减少许多，故可用于层高受限，布置风道困难的建筑物中。,2)低速空调系统 低速空调系统
41、风道中空气流速一般只有812ms，风道断面较大，需占较大的建筑空间。 上面列举了四种主要的分类方法。实际上空调系统还可以根据另外一些原则进行分类。,例如： 按空调系统的风量固定与否，可分为定风量和变风量空调系统； 按空调系统的控制精度不同，可以分为一般空调系统和高精度空调系统； 按空调系统的用途不同，可以分为工艺性和舒适性空凋系统； 按空调系统的运行时间不同，可以分为全年性空调系统和季节性空调系统。 下面介绍一些典型的空调系统。,（三）典型的空调系统介绍,1、集中式空调系统 如前所述，按照所处理空气的来源，集中式空调系统可分为循环式（封闭式）系统、直流式系统和新、回风混合式系统。 由于封闭式空
42、调系统较简单，所以此处只介绍直流式系统和新、回风混合式系统的组成结构。,1)直流式空调系统,这种系统所处理的空气全部来自室外(又称室外新风)，所以，该系统又叫新风空调系统。经处理后送入室内吸收余热、余湿后全部排至室外，因而室内空气得到百分之百的交换，图2-3-17是常用新风空调系统的设备组成结构图，由进风口、进风风道、新风风门、过滤网、热处理室（冷热水盘管）、风机及送风风道组成。,图2-3-17 新风空调系统的设备组成结构图,2)新、回风混合式空调系统,这种系统所处理的空气一部分来自室外新风，另一部分利用室内回风，它具有既经济又符合卫生要求的特点，因此是应用最广的一类集中式空调系统。在工程上根
43、据使用回风次数的多少又分为一次回风系统和二次回风系统两种形式。一种是回风与室外新风在喷水室(或空气冷却器)前混合，称为一次回风式；另一种是回风与新风在喷水室(或空气冷却器)前混合并经处理后，再次与回风混合，称为二次回风式。图2-3-18是典型一次回风中央空调系统的组成结构图。,排风,新风,图2-3-18 一次回风中央空调系统的组成结构图,与新风空调系统相比，一次回风中央空调系统多了回风和排风部分。但有时排风部分不设置，排风通过门窗缝进行。,2、变风量空调系统,普通集中式空调系统的风量一般维持全年固定不变，并且是按房间最大热、湿负荷确定的送风量。实际上，在大多数情况下，空调房间的负荷低于最大负荷
44、。当实际负荷低于最大负荷时，为了维持室温设计水平，必须减小送风温差，其方法是通过再热或混合，以热量抵消部分冷量。这样无论在热量上还是在冷量上都造成一定浪费。其次，当室内负荷不是最大负荷时，送风量大于实际需要量。为了输送多余风量，风机要多消耗电能，为了克服定风量系统的这些缺点，便产生了变风量空调系统。,图2-3-19 变风量空调系统,图2-3-19 变风量空调系统,变风量系统采取的方法是全年保持送风温度不变，当实际负荷减少时，通过改变送风量维持室温不变。这样不但避免了无用的再热，同时风机耗能也少，从而节约了能源和运行费用。变风量系统对于室内负荷变化大的房间或系统中各房间负荷相差悬殊的情况，优越性
45、更为显著。,变风量空调系统也属全空气系统。从设备设置来看，有集中的空调机房，这一点与前面介绍的几种全空气系统类似。所不同的是，变风量系统在送风的末端设有特殊的送风装置，通过它可以按房间负荷变化的需要调节送风量。图2-3-19所示的是一个变风量系统简图。 变风量末端送风装置有三种较常用的类型：节流型、旁通型和诱导型。节能效果最好的是节流型。下面以文氏管型节流型变风量风口为例介绍节流型末端装置。,图2-3-20文氏管型节流型变风量风口 1-执行机构，2-限位器；3-刻度盘；4-文氏管；5-定流量控制和压力补偿时的位置；6-锥体；7-弹簧,典型的节流型变风量风口如图2-3-20所示。阀体4呈文氏管形
46、状，故又称“文氏管型变风量风口”。它内部具有弹簧7的锥体构件就是风量调节机构。它具有两个独立的动作部分：一个是随着负荷变化，由室内恒温调节器的信号来动作的电动(或气动)执行机构1，控制锥体6的阀杆，使锥体在文氏管内移动，调节锥体与管道之间的流通面积，从而调节风量。,另一部分是定风量机构，所谓“定风量”，就是指不会因为调节其它风口而引起风量的再分配。定风量机构是依靠锥体内的弹簧5来达到的。当上游静压变化时，可使机构内弹簧伸缩而使锥体沿阀杆位移，以平衡管内压力的变动，使锥体与文氏管之间的开度得到调节，因而维持了原来要求的风量。这种风口处理风量的范围是752000msh，简体直径自批50300mm多
47、种，上游压力在75750Pa之间变化时，都有维持定风量的能力。,3、风机盘管系统,风机盘管机组可用于全水系统或空气一水系统中。本节只考虑采用自动控制下风机盘管在两管系统中的应用。 风机盘管由翅片盘管、风机段和过滤段等组成。风机使空气从房间至供热水或冷冻水的盘管间不断循环。有的机组还配备有附加电阻用来避免两管制系统的转换问题。,内装一个可清洗或可更换的效率为35的标准过滤器(ASHRAE标准52-76)或效率为60的新型电子过滤器(ASHRAE52-76，CEN F5或EU5)，过滤器安装在风机的上游以防止循环空气中的灰尘或纤维阻塞盘管，提高使用区的室内空气品质，同时也净化了二次风。此时风机盘管
48、是惟一能提供使用者这种可能性来提高使用区的室内空气品质的设备，它强迫室内空气通过机组，除去其中携带的污染物而得到净化。,风机盘管配备有积水盘。风机与电机设计为可快速拆卸以便维护检修。图2-3-21显示了典型的风机盘管机组的设计。 通常按100600Ls的空气流量来给风机盘管定级。电机是多级变速或可调速的。两管制系统有3至4排翅片管而四管制系统为1加3排。,风机盘管有多种配置方法，图2-3-21显示了不同的机组方式。矮型立式机组适于安装在低窗台下，0.60.8m高度的立式机组使用更多(见图2-3-21a)。卧式机组可用于吊顶安装或连接风管(一台机组供应多个房间或狭长房间有多个送风口)。 地板一吊
49、顶式暗装机组其水管和凝结水排放立管可以是工厂组装机组的一部分(图2-3-21b)。这些机组的内部不用任何阀门或连接装置。它们占地面积小且泵送费用较低，便于安装和维护。,a)立式机组 b)地板一吊顶机组 图2-3-28 典型风机盘管机组,风机盘管的选择以冷负荷大小和机组性能数据为基础。当提供3档速度控制开关或可调速电机时，一些设计人员根据中档转速或中等电机速度下的额定冷量来选择风机盘管。这种方法既保证机组在室内运行起来较安静，而且在速度提高时能增大机组容量。,如果所提供的一次风在21，那么末端风机盘管就仅仅需要处理内部区域的冷热负荷。整幢建筑物使用区的湿度控制由一次风负担。内部潜热负荷较大相对湿度过高的房间可通过提高通风量来解决。各使用房间的温度控制是通过房间温度自动调节器或安装在风机盘管上的恒温器来单独进行的。 通过上述分析我们可以看到，利用风机盘管可以设计一个节能、使用灵活方便的空调系统。该系统具有较高的热舒适性和室内空气品质。,第二节 空气调节设备监控系统的原理及组成,空调机组有各种不同的功能，其控制上也应有所不同，但有两点原则应该是相同： 1)无论何种空调机组，温度控制时，宜采用PI型以上的控制器，其调节水阀应采用等百分比型阀门。 2)控制器与传感器分开设置，一般来说传感器设于要求控制的位置(或典型区域)；而控制器应设于该机组所在的机房内。,
