建筑设备概论 第11章

1、空气调节 第一节第一节概述概述一空调的任务与作用一空调的任务与作用 定义定义 采用技术手段，把其个特定空间内的空气环境控制在一定状态下，使其满足产品的生产工艺要求、或人们舒适要求。1、控制的参数：温度（t)，湿度(d)，空气流速(v)，空气压力(p)，空气的清洁度，空气的组成成分，噪音。2、上述干扰参数的来源：室外气候的变化，如热辐射，风室内人员的活动，机械设备的运转 作用作用1、工艺性空调 满足生产，实验，电子，医院手术，考古研究（防止氧化的保护气体空调）2、舒适性空调 满足人体舒适需求。 手段手段 将室外空气送到空气处理设备中进行冷却，加热，除湿，加湿，净化（过滤）后，达到所需参数要求，然

2、后送到室内，以消除室内的余热，余湿，有害物，从而得到新鲜的，所需的空气。冬季，也有通过用超声波加湿器，红外加热器等来改变室内的局部环境的方法。工艺空调，随工艺要求不同而不同。表15-1民用空调民用空调 例如：对舒适性空调的室内参数总的规定：1冬季：t = 18 22， = 40 60%， = 0.2m/s2夏季：t = 24 28， = 40 65%， = 0.3m/s 新风量：10100 m3/h人 如办公室50m3/h人大商场10m3/h人 这是的按其种方式测算出勤率人流量得到的。（人数/h）空调系统的分类与组成空调系统的分类与组成一基本组成部分：一基本组成部分：冷热源空气处理设备输送与输

3、配管道房间空调处理空调处理处理设备中还有净化设备处理设备中还有净化设备（加湿，减湿，除尘，隔噪音），以达到洁净度（要求）输配输配 包括风道，风机，风阀，风口，未端装置（风机盘管）热源热源 蒸汽锅炉，热水锅炉，热泵，电热。冷源，制冷机民用建筑空调室内设计参数推荐值二分类二分类按形式按形式1集中式 :所有设备设置在空调机房，（全风）2半集中式：空调机房处理风（空气），然后送到各房间，由分散在各房间的二次设备（如风机盘管）再进行二次处理3分散式（局部式）：柜机，分体机均为此类。按介质按介质1全空气系统： 完全由处理过的空气作为承载空调负荷的介质，由于空气的比热c较小，需要用较多的空气才能达到，消除余

4、热、余湿的目的，因此该系统要求风道断面较大，或风速较高，从而占据较多的建筑空间。2全水系统：完全由处理后的水作介质水的比热c大，因此管道所占空间小，但这种方式只能解决空气的温度（冷热），无法解决换气，故不能（很少）单独使用。3空气水系统：处理过后空气、水各担负一部分负荷，如新风+风机盘管系统，用水加热或冷却。 特点：风管可大大减小，调节温度也较方便。4制冷剂系统：（只有分散方式），分体机，窗机。三集中式空调系统三集中式空调系统构成与工作过程1构成：过滤器，一次加热器，喷水室，二次加热器，送风机，送风管，消声器，回风管，消声器，回风机混合室1定风量系统：总风量不随室内热、湿负荷的变化而变化，送风

5、量以房间的最大热、湿负荷确定。（浪费能源）2变风量系统：送风量随室内热、湿负荷的变化而变化，负荷大送风量就大，否则就小。该系统的最大的优点：在非高峰负荷期间节约了再热热量，及节约了风机的（风量）电的消耗。集中空调，根据风道数又分为：集中空调，根据风道数又分为：1单管系统：夏季送冷风，冬季送热风用同一条风管。缺点：各房间负荷变化不一致时，难以进行调节。2双风道系统：一根热风道，一冷风道，可通过调节二者比例控制各房间的参数，缺点：一次投资大，占用空间多，系统复杂，运行费高。根据新鲜空气分：全新风系统，不使用回风，而将室内空气全部排到室外，但除污染严重的场所，一般不采用。有回风系统，新风+回风。四半

6、集中式空调系统，四半集中式空调系统，风机盘管（风机盘管（fan-coil)+新风机组新风机组 空调机房处理新风后送入室内，室内空气由风机盘管处理（加热/冷却） 两者混合后送入室内。旧房改造，由于无法布置新风管，故通常在墙上开个风口，装上过滤器，以引入新风。Fig15-4。 该系统的优点：布置灵活，各房间可独立调节，噪音较小，占建筑空间少，运行经济。 缺点：机组分散设置，台数多时，维护工作量大，因有凝水，故需经常清理，以防霉菌产生。五空调机组：五空调机组： 冷却大多风冷，大容量水冷（压缩机，冷凝器，节流阀，蒸发器）冷冻机，空气过滤器，风机，热交换器。有的用电加热和加湿器。建筑布置与热工要求：建筑

7、布置与热工要求：一空调房间的建筑布置一空调房间的建筑布置 空调的热负荷，湿负荷与建筑布置及围护结构有很大关系。所以在布置上要：1远离产生大量污染物及高温高湿房间2远离噪音源（如水泵房）3各房间要尽量集中，且同参数要求的房间尽可能相邻或上、下布置4室内温湿度波动小的房间（如0.5)，应尽量在室温波动允许较大的空调房间内。第三节第三节室内气流组织室内气流组织二围护结构的热工要求二围护结构的热工要求空调房间的外窗面积应尽量减少，并应采取遮阳措施，外窗面积一般不超过房间面积的17%，东、西外窗最好采用外遮阳。内遮阳可采用窗帘或活动百叶窗。窗缝应有良好的密封，以防室外风渗透房间外门，门缝应该严密，以防室

8、外风侵入，当门两侧温差7 时，应采用保温门。围护结构的最大传热系数（与墙厚，材料在关）不宜大于表中数据。围护结构最大传热系数w/m2围护结构名称工艺性空调合适性空调室温允许波动范围（）0.10.20.5 1.0屋盖_0.81.0顶棚0.50.80.91.2外墙_0.81.01.5内墙与楼板0.70.91.22.0对房间波幅有要求的房间，在开窗上，楼层上有无外墙等方面。16-116-3均有要求。空调负荷的影响因素及气流分布：空调负荷的影响因素及气流分布：一影响空调负荷的内、外扰因素一影响空调负荷的内、外扰因素1冷负荷，需用供冷来消除的室内负荷称为 热负荷，需用供热的室内的室内负荷称为 湿负荷，需

9、要消除的室内产湿量称为2影响室内冷、热负荷的内、外扰因素通过围护结构（墙，窗，顶，地）的传热量透过外窗的日射得热量。（热辐射）空气浸透进来时，携带的热量。定内设备，照明等向房间的散热量。（内）人体散热（内）3湿负荷的内外扰因素湿负荷的内外扰因素人体出汗散湿设备散湿各种湿表面及液面散湿浸透空气的携带湿量二气流分布方式：二气流分布方式： 不同用途的建筑，对气流分布要求不同。空间大小送风口形式、数量、位置送风参数风量大小排风口位置，都会影响气流的分布1恒温、恒湿，均衡，稳定的温、湿度。2高洁净，要求工作区洁净，且为正压，（孔板）3舞台，乒乓球场对气流速度要求严格，（孔板）侧送风：侧送风： 风口，百叶

10、窗，最常用的气流组织方式，采用贴附射流型式，结构简单，布置方便，节省投资。其中小面积（空间），单侧送风跨度很大，双侧高大厂房，中部孔板送风孔板送风 将空调送风送入顶棚上的稳压层中，通过孔板均匀送入室内。全面孔板与局部孔板特点：工作区温度与速度分布均匀，区域温差小。散流器送风（喷头相象）散流器送风（喷头相象）平送，层高较低，室温波动有要求下送，使新风能较好 地覆盖整个工作区，风量较大喷口送风，喷口送风， 大礼堂，体育馆（场），高速喷口喷出，在室内空间形成大的回旋气流。条缝送风，条缝送风，属扁平射流，与喷口型相比，射流短，温差速度衰减快，适用于散热量大，只要求降温的房间或民用建筑的舒适性空调。大多

11、数纺织厂用此方式。回风口回风口回风口位置对气流的流型与区域温差影响很小，故除高大厂房空间外，一般仅在一侧集中布置，回风口。基本的空气处理手段：基本的空气处理手段： 首先介绍水蒸气，水相互转换时，能量变换的关系。对空气的处理主要包括： 热、湿处理（加热，冷却，加湿，除湿） 净化处理。请同学们谈一下降温的方法一加热：使空气的温度升高一加热：使空气的温度升高方法有：方法有： 1单独升温：热交换器（暖气包，板式换热器），电加热器，2加热，加湿：喷入50100的水蒸气，或喷入高于空气温度的热水。例如：开水房，浴室。第三节第三节空气处理空气处理二冷却二冷却表冷器（表面式空气冷却器）1单纯降温：t t器 t

12、d，2降温除湿：t td，（冬季，金属表面温度空气温度）喷淋水 t水 = td，降温，如夏天给房间洒水 t td 降温除湿，带走空气中水份，这就是冬季干燥，夏季润湿的原因。（问向空气中喷水，会有什么变化） 三加湿三加湿系统系统 单纯：向空气中加入干蒸汽（100水蒸汽） 打循环水，水汽，空气降温，湿度增加提供焓的概念：流动工质具有的本身的能量。h = u + pv非流动工质具有的本身的能量为内能。h空气 = hair + hvap，= 1.01t + 0.001d(2501 + 1.85t)故t,d四除湿四除湿表冷器，喷冷水除湿（属降温除湿）还附以用液体 吸湿剂用盐水喷淋空气固体孔隙固体吸附剂如

13、硅胶。 吸附时，会放热，故空气温度升高。典型的空气处理设备：典型的空气处理设备：一表面式换热器一表面式换热器构造简单，占地少，水质要求不高，（在处理箱中长度0.6m）换热器多用肋片管（也有用光管制造），钢、铜、铝材，管内流介质（冷、热水，蒸汽，制冷剂）管外流空气，中间流过热水，蒸汽，为加热用。 冷水，冷剂，为冷却用。冷水也称水冷式冷剂也称直接蒸发式。作用： 升温，纯降温，降温、除湿二喷水室：二喷水室：向渡过的空气直接喷大量的水滴，空气与水滴热湿交换。1组成：喷嘴（雾状水），管路，前后档水板（减少水损失），水池，壳体2特点：多种空气处理过程，具有一定的空气净化能力，耗材少，易加工，但占地大，对水

14、质要求高。水系统复杂，还需定期保养。现使用场合：纺织厂，卷烟厂等以调节湿度为主的场合。三加湿设备三加湿设备蒸汽加湿干蒸汽喷管fig17-3蒸汽在管网压力作用下，由供汽管的小孔喷出，（需要由集中热源提供蒸汽）1 1特点：特点： 节省动力，加湿迅速，稳定，设备简单，运行费用低。2 2工作过程：工作过程：蒸汽由进口1进入外套2内，对喷管内干蒸汽起加热，保温，防止蒸汽凝结的作用。外套与外界有一定的热传递，会使部分蒸汽凝结，则在分离室4中分离为凝水，与蒸汽。蒸汽由调节阀孔减压（汽化）后，再进入干燥室6，（减压，则t，而外部t外 t内)则全部为干燥汽喷入空气。电加湿器电加湿器缺点，易结垢缺点，易结垢1电热

15、器，由管状电热元件置于水槽中，使水沸腾产生蒸汽，该装置有补水装置，以免断水烧干。2电极式，由三根不锈钢棒或镀铬棒做为电极插入水中，通电后，电流从水中流过，加热水产生蒸汽。（三相电）请同学们考虑其道理。四除湿设备四除湿设备 除湿机（制冷系统与送风装置组成）工作原理图工作位置：档案馆，资料室等。压缩机冷凝器蒸发器节流阀换风扇凝水盘气流气流气流液体除湿系统液体除湿系统（常见的现象：白糖化了，（常见的现象：白糖化了，盐变软了）盐变软了）结构与喷水室类似，但多了一套液体吸湿剂的再生系统。工作原理：工作原理：盐水溶液表面的饱和水蒸气分压力低于同温下水表面的饱和水蒸气分压力，因此当空气中水蒸气分压力盐水表面

16、水蒸气分压力时，空气中的水蒸气将会析出被盐水吸收，（液体吸湿剂）。当盐水溶液的浓度下降后，需再生加热溶液，使一部分水分蒸发，而浓度增加。特点：特点：减湿幅度大，但盐水的腐蚀性大，维护麻烦。氯化锂转轮除湿机氯化锂转轮除湿机固体除湿设备固体除湿设备( (下图下图) )由转轮，传动机构，外壳，风机，再生电加热器组成。原理：利用含有Licl和Mncl2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，其中3/4的截面积的蜂窝状通道用于空气除湿，1/4面积的通道用于干燥。特点：特点：吸湿能力较强，维护简便。五电加热器五电加热器 通过电阻丝发热来加热空气的设备。特点：特点：加热均匀，热量稳定，易于控

17、制。耗电大。用于精度要求高的空调系统。六空气净化设备六空气净化设备（用于除去灰尘，飞尘）原理：原理：利用纤维对尘粒的惯性碰撞，拦截扩散，静电等作用，使得灰尘附在纤维布上，达到净化空气的目的。使用中的纤维布需定期清洗及更换。根据拦截灰尘颗粒的大小分为：根据拦截灰尘颗粒的大小分为：初效过滤，5m，一般净化要求，或I级处理。或作为中，高效要求的空调系统的前级保护。中效过滤，适用于中等净化要求的系统，如手术室。高效过滤，适用于超净空调系统，如实验室，微电子生产车间。组合式空气处理室：组合式空气处理室： 组合式空气处理室也称为组合式空调器或空调箱，是集中设置各种空气处理设备的专用小室或箱体。图示为两组空

18、调箱。Fig17-8图示带喷水室的空调箱空调机房：空调机房：为安装集中式空调系统或半集中式空调系统的空气处理设备及送、回风机的地方。机房在大、中型建筑中的位置十分重要。它既能决定投资的多少，又影响能耗的大小，还可能造成噪音，振动而影响空调房间的正常工作（使用）。一机房要求：一机房要求：1尽可能设置在负荷集中的地方，以缩短风管的长度，节省投资，降低能耗，减少风管对空间的占用。2远离对空调要求高的使用地点，如精密实验室，广播，电视，录音棚等建筑。3尽可能将机房布置在地下室，设备层。二机房内的要求：二机房内的要求：1机房有单独的出入口，2设备旁边要有0.71米的检修与操作距离。经常调节的阀门应布置在

19、便于操作的地方。空调箱，自动控制仪表等的操作面应有充足的光线，最好是自然光线。空调系统消声防振：空调系统消声防振： 动力设备在运行时会产生噪音与振动，并通过风管及建筑结构传入空调房间，源头主要有风机，水泵，压缩机，风管，送风末端装置。一消除通过风道传递的噪声一消除通过风道传递的噪声来源：来源：风机，气流流动声（尤其是遇到节流部件时），在高风速系统中，流动噪音是不可忽视的。根据消声原理，消声器可分为：1阻性消声器阻性消声器 有管式，片式，格栅式）借助于吸声材料的吸声作用，而达到消声的目的。消声材料通常为多孔性或松散性材料。第三节第三节 消声防振消声防振 当声波进入吸声材料的孔隙时，引进孔隙中空气

20、和材料产生的微小的振动，由于摩擦和粘滞阻力，使相当一部分声能被吸收。从而减产了声音的强度。（有兴趣的话，分别对着棉花和钢板喊叫，感受一下声音的大小。这种消声器主要对高，中频噪音的消声效果较好，对低频较差。2共振型消声器（低频）共振型消声器（低频） 通过管道上开孔并与共振腔相连接。 穿孔板小孔孔颈处的空气柱和空腔内的空气构成了一个共振吸声结构，当外界噪音频率与固有频率相同时，引起小孔处的空气柱强烈共振，空气柱与孔壁剧烈摩擦，从而消耗声能。 气 流小 孔共 振 腔气 流3膨胀型消声器（也称抗性消声器）膨胀型消声器（也称抗性消声器） 利用管内截面的突变，使沿管道传播的声波向声源方向反射回去而起到消声

21、作用。4复合型消声器复合型消声器二消除建筑结构传递的（振动）噪音二消除建筑结构传递的（振动）噪音各种介质（物质）中都传递声音，固体（尤其是刚性固体）对声音的传递最为明显。声音在刚性物体中的传播时，其能量衰减最小，传递的能量最大。同时传递的也最快。 刚性固体传声是将噪音源产生的振动，通过围护结构传至其它房间的顶棚，墙壁，地板等构件，使其振动并向室内辐射噪音。 消除方法：消除机器与基础之间的刚性连接，用柔性连接（在两者之间安装减振构件，弹簧，橡皮，软木）这样可以消除振动。空调建筑的防火排烟：空调建筑的防火排烟： 火灾发生时，对人们安全的最大威胁是烟气，其中人们气体中毒，而窒息为主要的威胁。故解决火

22、灾发生时的防，排烟问题是建筑防火的主要问题。良好的防火排烟设施与建筑设计和空调通风的设计密切相关。一空调系统的防火设计一空调系统的防火设计避免风道成为火灾时烟气扩散的通道。避免风道成为火灾时烟气扩散的通道。空调风道直接连接各房间，且风道截面积较大，所以当火灾发生时，风道极易传播烟气。因此综合考虑: 防灾性，耐久性，调节性等因素。 通常认为：一个空调系统在高层建筑中，负担四六层比较合理。空调系统的服务范围空调系统的服务范围 横向应与建筑上防火分区一致。风道不宜跨区作业，纵向不宜5层，fig19-4。 当风道不能避免穿越分区或变形缝时，风道上要设置防火，防烟风阀。风道穿越防火墙处要设置一个防火阀；

23、变形缝的两侧均要设置防火阀（变形缝有很强的抽拔作用）。管井壁管井壁 应为耐火极限 1h的耐火材料制作。 检查门检查门 采用两级防火门，防火时间0.9h 空调机房的楼板空调机房的楼板 耐火极限2h 空调机房的间墙空调机房的间墙 耐火极限3h 通风及空调送、回风总管在穿越机房和重要的或火灾危险性圈套的房间的隔墙，楼板等均应设防火，防烟风阀。 举例说明建材防火时间的重要性：举例说明建材防火时间的重要性： 2001年9.11美国世贸中心倒塌，2003年中国南方某商品市场建筑楼的倒塌，据专家们论证，主要因素都是火灾的燃烧时间超过了建材的耐火时间造成的。二防火、防烟、排烟阀二防火、防烟、排烟阀1防火阀：

24、其上装有易熔合金（熔断器），当管道内气温280时，熔断器熔断，关闭阀门，切断气流，防止为焰的蔓延。2防烟阀： 由烟感器信号控制自动关闭的风阀，可由电动机可电磁机构驱动。（通常此类阀门比较笨重），以阻断烟对空调房间的侵入。3排烟阀： 安装在排烟通道或排烟口，平时处于关闭状态，（似乎应为常开型）由风机，风道，风阀，水泵，水管，组成风机：输送空气的动力设备，通常有离心式，轴流式，贯流式几种形式，根据风的方向，又分为吹风机，引（吸）风机一般说来，风机运行时的实际风量随风机实际上所需要克服的阻力的上升而下降。而风机电耗以及噪音随风机的压头和风量的增加而增加。同一台风机，运行转速的提高，风机所能提供的风量

25、和压头随之提高。选用参数：额定风量，全压，转速，功率，效率，噪音。第四节第四节输配设备输配设备一离心式风机一离心式风机fig 18-1由叶轮，机壳，风机轴，进风口，电机等组成。工作原理：与离心泵相似，借助于叶轮的旋转时产生的离心力，使气体获得压力能和功。特点：噪音低，全压头高，用于低噪音，高风压的地方。高压：H 300mmH2O低压：H100mmH2O根据不同场合，又有：普通离心风机，排尘、防爆、防腐离心风机二轴流风机：二轴流风机： 叶轮，机壳，电机，机座等组成特点：特点：风压较低，噪音较高。风量大，占地小，电耗小，维修方便。用于大风量，短距离的风道。如锅炉三参数三参数1流量（h）：单位时间里

26、流过进（不是出风口）风口的气体容积2全压（H）：为静压动压之和，通常为进、出风全压之压差动压Hd：气体流动速度所产生的压力，通常为出口截面的气体速度压力。静压Hst：气体沿管壁平行流动时，作用于管壁的压力。3功率：风机对气体所做的有效功率轴功率：主轴输入功率4效率：功率/轴功率。管道：管道：一风道：一风道：空气输配系统的主要组成部分之一。 对于集中式，半集中式空调系统，风道的尺寸对建筑空间的使用有很大的影响，同时风道内风速的大小及风道的敷设影响电力消耗噪音水平。风道的材料与形状风道的材料与形状1形状形状圆形：圆形：强度大，省材，占空间，拐弯与三通需较长距离矩形：矩形：占空间小，易于布置，美观。

27、2材料材料薄钢板涂漆，或镀锌薄钢板制作。 = 0.51.2，风道截面积越大，采用钢板越厚输送腐蚀性气体用塑料或玻璃钢预制石棉水泥风道，（易破损）利用地沟做砖砌风道利用帆布，铝泊做软风道。风道截面积：风道截面积：圆形： = 1002000mm，矩形：120120 2000 1250mm。截面积F，风量L，风速v之间的关系：F = L / 3600由表18-1可看到v，dB ，但可减小风道的截面积，（噪音是以对数计算的）。风道的布置与敷设风道的布置与敷设1尽量减少其长度，和不很必要的拐弯。例如；机箱在地下室时，一般由主风道直上各楼层，再于各楼层内水平分配。2工业建筑的风道应避免与工艺过程，工艺设备

28、干涉，民用建筑的风道以不占用或少占用房间有效体积为宜，应充分利用建筑的剩余空间。3风道在吊顶内时，所需空间高度为风道高+100mm4公共建筑中，垂直砖风道最好砌在墙内，且尽量做在间壁墙内，以免结露。5钢板风道间法兰联接，为防止漏风，中间夹软衬垫，为防锈，内、外涂漆。6风道通常需做保温层，以防结露，而破坏吊顶的顶棚等。及保证空气的输送参数恒定。保温材料有聚苯乙烯泡沫塑料，岩棉，矿渣棉， 保温层包括防腐层，防潮层，保护层，保温层二水管二水管常见的公称直径为常见的公称直径为DN50DN50的焊接管或的焊接管或 DN50DN50的无缝管。的无缝管。冷热水通过水管从机房或热力站输送到空调箱或房间里的盘管

29、中。水管需做保温处理，通常为闭式循环，由水泵做动力源，且设有排气，泄水，膨胀水箱等装置。用喷水室的系统，则为开式系统。风机盘管，表面换热器等冷热共用时，双管制，双管制，供回水各一根，冬供热，夏供冷。三管制，三管制，冷、热供水管各一根，可同时供冷，热。但共同使用一根回水管 。四管制，四管制，冷，热供回各有一根，冷，热水完全独立。三管井三管井通常高层建筑内不可能在每层设空调机房，故必然有垂直走向的风道，故需留有管井。管井内可设风管，水管，及其它公用设施所需的管线（如电缆，电视线），管井应设在每区的中心部位，且在机房附近，以减少分支的管路长度。管井应从下向上，不得拐弯。风阀与室外风口：风阀与室外风口：一风阀一风阀一般装在风道或风口上，用于调节风量，关闭其支风道，风口分隔风道系统的各个部分，还可以启动风机或平衡风道系统的阻力，常用风阀有：插板阀，蝶阀，多叶调节阀三种。插板阀（亦称闸板阀），拉动手柄，改变闸板位置，即可调节通过风道的风量，且关闭时严密性好，多设在风机入口或主干风道上。体积大。上下移动（有槽道）。蝶阀：只有一块阀板，转动