第10章 空气调节

第10章空气调节10.1空气调节系统分类10.1.1按承担室内热负荷、冷负荷和湿负荷的介质分类10.1空气调节系统分类10.1.2按空气处理设备的集中程度分类10.1空气调节系统分类10.1.2按空调系统处理的空气来源分类10.1空气调节系统分类10.1.2按系统的用途不同分类舒适性空调工艺性空调（2）空气调节的基本参数①空调基数②空调精度10.1.2空调系统的组成及分类（1）空调系统的组成（2）空调系统的分类1）根据空调系统空气处理设备的设置位置分类①集中式空调系统10.2空调负荷计算与送风量1.空调负荷的计算1.1空调室内空气计算参数：室内温度，湿度及其允许波动的范围，室内空气流速、洁净度、噪声、压力和振动。舒适性空调室内计算参数如下表：1.2空调室外空气计算参数空调室外空气计算参数：依据《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）2）新风量1.3空调负荷空调房间的冷热湿负荷的计算是确定空调系统送风量和空调设备容量的依据。1）冷负荷：由空调系统的冷却设备除去的热流量。热量来源，冷负荷的计算注意以及事项。（具体算法）2）热负荷：计算原理同采暖热负荷3）湿负荷：4）空调冷负荷的估算10.3集中式空调系统冷热源中央空调系统半集中式空调系统集中式空调系统冷热媒管道空气处理设备送风管道风口空气处理设备新风机组喷水室换热器加湿器末端装置诱导器风机盘管加热器空调箱过滤器图10.1集中式空调系统集中式空调系统的组成：冷热源、冷热媒管道、空气处理设备（组合式空调器、柜式空调器等）,送风管道风口原理图如下:P195集中式空调系统集中式空调系统集中式空调的选择集中式空调的特点空气处理过程及设备10.2空气处理设备（1）喷水室图10.5喷水室的构造1—前挡水板；2—喷嘴与排管；3—后挡水板；4—底池；5—冷水管；6—滤水器；7—回水管；8—三通混合阀；9—水泵；10—供水管；11—补水管；12—浮球阀；13—溢水器；14—溢水管；15—泄水管；16—防水灯；17—检查门；18—外壳

图10.6挡水板的断面形状（a）前挡水板（b）后挡水板图10.7喷嘴排管的连接方式（a）下分式（b）上分式（c）中分式（d）环式2）表面式空气冷却器水冷式、直接蒸发式和喷水式图10.8喷水式表面冷却器（2）空气加热设备1）表面式空气加热器图10.9表面空气加热器（3）电加热器图10.10裸线式电加热器1—钢板；2—隔热层；3—电阻丝；4—瓷绝缘子（4）空气加湿和除湿设备1）空气加湿设备图10.11电极式加湿器1—进水管；2—电极；3—保温层；4—外壳；5—接线柱；6—溢水管；7—橡皮短管；8—溢水嘴；9—蒸汽出口2）空气除湿设备图10.12制冷除湿机流程图(5)空气过滤器1）除尘图9.13金属网格浸油过滤器图9.14高效过滤器构造示意图（2）除臭、消毒和离子化图9.15空气电离原理图1—脉冲发生器；2—金属网接地电极（6）空调机组（空调箱）图10.16装配式空调箱示意图图10.17使用表冷器的空调箱参考尺寸图10.18非金属空调机组示意图四.气流组织方式及风口布置气流组织方式

1.侧向送风2.散流器送风3.孔板送风4.下部送风5.中部送风6.喷口送风风口布置室内送排（回）风口布置建筑物外墙新风口、排风口布置10.4半集中式空调系统冷热源半集中式空调系统冷热媒管道送风管道风口空气处理设备新风机组末端装置诱导器风机盘管1.半集中空调系统的选择新风加风机盘管系统：能够实现居住者的独立要求，适用范围见课本。P204新风加诱导器系统：可用于多房间需要单独调节控制的建筑，也可用于大型建筑物的外区。（详细说明）2.风机盘管系统1）风机盘管机组：由风机、盘管、过滤器组成。图2）风机盘管空调机组的新风供给方式：见课本p2043）风机盘管水系统:双管制系统、三管制系统和四管制系统。具体如下：3）风机盘管水系统:双管制系统、三管制系统和四管制系统。具体如下：诱导器由外壳、盘管、喷嘴、静压箱和以此风连接管等组成。诱导器系统的工作原理：3.诱导器系统新风回风盘管空调房间回风口诱导器静压箱空气集中处理负压吸入处理（加热、冷却减湿）部分回风送风口以上为空气----水诱导器或冷热诱导器。10.5分散式空调系统1.特点：设备安装方便，占地面积较小，空间要求低。系统小，风管短，调节容易，可以独立使用，不会发生互相污染、串声，防火性能好，维修方便，使用方式灵活。2.局部空调机组的分类见表10-8。3.空调机组的应用空调机组应用方式见表10-9。4.几种新型的局部空调机组方式1）穿墙式机组：可应用于办公建筑作为外区空调方式，负担外区空调负荷。应注意建筑里免于装置的配合必须一致，设计时应预留进排风口。2）变冷机量（VRV）空调机组：属于制冷剂系统，该系统可多用于多居室或别墅以及中小型办公楼及其他类型的建筑物。3）环闭水源热泵系统：是一种局部机组系统化的形式。有水源热泵单元机组、辅助加热装置、冷却塔和水系统组成。各系统示意图如下：10.6几种新型的空调方式1.辐射供冷空调方式

辐射供冷是利用高温冷水（供水温度在16℃以上）作为空调冷源。辐射供冷仅仅负担室内显热负荷，不会在板面出现结漏现象。采用辐射冷盘管时，盘管多设在吊顶，利用吊顶作为送风静压箱，吊顶即构成了辐射面，突出了辐射换热效果。具有舒适节能的优点，有时还有蓄能的作用，且室内不易暴露末端装置。噪声易控制，风量小。10.6几种新型的空调方式2、”低温”空调系统在冰蓄冷系统能制备较低温度冷媒(1.1—3.3℃)的条件下，则有可能将冷却减湿后的空气温度降至3.5～10.5℃，相对于常规空调用7℃供水、12℃回水处理空气使其达到13~15'C而言，前者可谓是一种“低温”的空气处理，因而也使“低温”空调系统的设计具有某些特点:空调能耗问题和电力供应紧张问题成为人们关注的焦点．由于“低温”送风空调系统可以降低空调的初投资和运行费用，弥补由于采用冰蓄冷系境引起的投资增加，因此特冰蓄冷技术与“低温”送风空调技术相结合，能提高空调系统的整体性能水平，并且实现电力负荷的移峰填谷，所以，近年来这种系统得到了较大的发展。“低温”送风空调系统具有很多优点：(1)由于“低温”透风温度要比常规送风温度低10℃左右，因而同样冷热负荷条件下送风量要比常规送风量低，所需风机功率随之降低，节省了运行费用。(2)“低温”送风空调系统中，由于送风量的减少，空气处理设备及风遭尺寸相应减少，所占空间减少，可使空谓初投资、土建初投资都能减少．(3)采用“低温”送风空调系统的建筑物，其室内相对湿度低于常规空调系统的相对湿度．在相对湿度较低时，可以通过提高干球温度使空调房间内的有效温度与采用常规空调系统时室内空气的有效温度相同。因而可以防止室内人员有冷感，另一方面还可以节能．(4)由于低温抑制了有害细菌的生长及凝结水量大的问题，使得低温送风系统凝结水中的有毒物浓度低于常规空谓系统，因而提高了送风卫生质量。2.下送风复合型空调系统

下送风属全空气空调方式，在气流分布上有一定的特殊性，并可与“个人空调”相结合成为一种能明显改善室内工作人员热舒适和空气品质的空调方式．空调设备可采用专用的下送风空气处理箱。地板为架空结构，地板下即为送风静压箱，设地面送风口(带小型风机和不带风机的两种)，地下静压层高度一般在300mm左右．回风口设在吊顶上，可与灯具完美结合，有利排除余热．9.3空调房间的建筑设计9.3.1空调房间的设计参数（1）空调房间的设计参数1）空调房间的温、湿度设计标准10.7空调水系统

空调水系统包括冷、热水系统及冷却水系统、冷凝水系统。冷、热水系统∶空调冷，热源制取的冷、热水要用管道输送到空调机或风机盘或诱导器等末端处，输送冷、热水的系统称为冷、热水系统．冷却水系统：空调系统中专为水冷冷水机组冷凝器、压缩机或水冷直接蒸发式整体空调机组提供冷却水的系统称为冷却水系统。冷凝水系统：空调系统中为空气处理设备排除空气去湿过程中的冷凝水而设置的水系统称为冷凝水系统．10.7.1冷、热水和冷却水参数

一、冷、热水和冷却水参数(一)冷、热水参数空气调节冷、热水参数，应通过技术经济比较后确定．宜采用以下数值：空气调节冷水供水温度：5—9℃，一般为7℃，冷水供回水温差：5~10℃，一般为5℃：热水供水温度：40~65℃，一般为60℃热水供回水温差：4.2~15℃，一般为lO℃．(二)冷却水参数空气调节用冷水机组和水冷整体式空气调节器的冷却水水温，应按下列要求确定(不包括水源热泵等特殊系统的冷却水)：(1)冷水机组的冷却水进口温度不宜高于33℃；(二)冷却水参数

(2)冷却水进口最低温度应按冷水机组的要求确定：电动压缩式冷水机组不宜低于15.5℃，镍化锂吸收式冷水机组不宜低于24℃，冷却水系统，尤其是全年运行的冷却水系统．宜对冷却水的供水温度采取调节措施；(3)冷却水进出口温差应按冷水机组的要求确定，电动压缩式冷水机组宜取5℃，镍化锂吸收式冷水机组宜为5—7℃．10.7.2空调冷、热水系统空调冷、热水系统的形式空调冷、热水系统的分区10.7.3冷却水系统冷却水系统的分类

1．直流供水系统天然水如自来水、地下水、湖泊、江河或水库中的水，对于空调冷却水系统来说都是优良的冷潭。水经过设备后也不会产生污染，可综合利用．2．循环冷却水系统循环冷却水系统只需要补充少量水，但需要增设循环水泵和冷却塔等．循环水冷却系统如图10—37所示．冷却塔的布置

冷却塔应放在室外通风良好处，在高层民用建筑中，最常见的是放在裙房或主楼屋顶。布置时首先应保证其排风口上方无遮挡，在进风口应保证进风气流不受影响．另外，进风口不应邻近有大量高湿热空气的排口．布置在裙房屋顶时，应注意噪声对周围建筑和塔楼的影响，布置在主楼屋顶时，要满足冷水机组承压求．冷却塔的布置还会对结构荷载和建筑立面产生影响．10.7.4冷凝水系统空气处理设备在去湿工况下运行时，被处理的空气会产生冷凝水。使用表面式换热器的空气处理器，其凝水板收集在随机组配置的凝水盘中，然后由凝水管路系统及时排除，以确保空气处理器连续正常的运行。冷凝水系统一般有水平式、垂直式和单独(就近)排除等．因凝结水系统为重力非满管流，管道沿水流方向坡度较大，受建筑层离限制水平管路不宜太长。垂直冷凝水系统的水平支管一般较短，立管可与冷、热水管一同设在管井内，易于排除冷凝水，且占用建筑空间少，多用于宾馆客房和写字楼中新风机组及风机盘管凝水的排除．一台处理设备单独设置冷凝水排除系统的方式多见于大空间中的组合式空调箱，其冷凝水可就近排人空调机房的地漏．冷凝水排入污水系统时，应有空气隔断措施，冷凝水管不得与室内密闭雨水系统直接连接．10.8空调系统的冷热源10.8.1冷源天然冷源主要是地下水(深井水)、地道风和山涧水等．天然冷源的特点是节能，造价低，但由于受各种条件的限制，不是任何地方都可获得。人工冷源利用制冷设备和制冷剂制取冷量，其优点是不受条件的限制，可满足所需要的任何空气环境，其缺点是初投资大，运行费用高。制冷机种类(1)按工作原理分为压缩式、吸收式和蒸汽喷射式三类．目前压缩式制冷机的应用最为广泛．(2)按冷却介质分为水冷式制冷机和风冷式制冷机(3)按功能分为单冷式制冷机和冷热水机制冷机的原理与组成(1)压缩式制冷机由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器四个主要部件组成，工作循环如图10—38所示。制冷剂在压缩式制冷机中历经蒸发、压缩、冷凝和节流四个热力过程完成一次循环。

(2)吸收式制冷和压缩式制冷的机理相同，都是利用液态制冷剂在一定低温低压状态下吸热气化而制冷。但在吸收式制冷机中是利用二元溶液在不同压力和温度下能够吸收和释放制冷剂的原理来进行循环的。(3)蒸汽喷射式制冷机也是一种以热能为动力的制冷机，是用一台喷射器来代替一台压缩机．低压蒸汽由蒸发器压力提高到冷凝器压力的过程利用高压蒸汽的喷射、吸引及扩压作用来实现对工质的压缩。3．制冷剂、载冷剂和冷却剂制冷剂是制冷系统中完成制冷循环的工作物质．目前，常用的制冷剂有氨和卤代烃(又名氟利昂)．空调中使用较多的镍化锂吸收式制冷机是采用水和镊化锂组合的溶液，其中沸点低的水作制冷剂，沸点高的澳化悝作吸收剂，只能制取0℃以上的冷冻水。载冷剂是间接制冷系统中，用以吸收被制冷空间或介质的热量，并将其转移给制冷剂的一种流体，也称冷媒。常用的载冷剂有水、盐水和空气．冷却剂是在冷凝器中带走高温高压气态制冷剂冷凝为高温高压液态制冷剂时放出的热量的工作物质，常用的冷却剂有水(如井水、河水、循环冷却水等)和空气等．4．冷水机组的特性与用途冷水机组是把压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀以及电气控制设备组装在一起，为空调系统提供冷冻水的设备．特点是：结构紧凑，占地面积小，机组产品系列化，冷量可组合配套，便于设计造型，施工安装和维修操作方便；配备有完善的控制保护装置，运行安全；以水为载冷剂，可进行远距离输送分配和满足多个用户的需要；机组电气控制自动化，具有能量自动调节功能，便于运行节能。压缩式冷水机组特点是电作动力、设备体积小，运行可靠，制冷剂为氟利昂替代品。其中，活塞式冷水机组价格低廉、制造简单、使用灵活方便，但能效比低。螺杆式冷水机组结构简单、体积小、重量轻，可在15%一100%的范围对制冷量进行无级调节，且它在低负荷时的能效比较高，对民用建筑的空调负荷有较好的适应性。离心式冷水机组制冷量大、重量轻、结构紧凑，尺寸小，能效比高。热力式冷水机组特点是用燃油、燃气、蒸汽、热水做动力，用电很少，躁声低，振动小．其中，直燃式(燃抽、燃气)镊化锂吸收式冷水机有可靠的燃油，燃气源，并在经济上合理时采用．蒸汽(热水)式镊化锂吸收式冷水机以蒸汽作动力；有可靠的蒸汽或热水(高于80℃)源时采用．在有废热和低位热源的场所应用较经济，适用于大、中型容量且冷水温度较高的空谓系统．10.8.2空调系统的热源

空调系统的热源有集中供热，自备燃油、燃气、燃煤锅炉，直燃式(燃油、燃气)溴化锂吸收式冷热水机组(夏季制冷水、冬季生产空调热水)，各种热泵机组（利用各种废热如工厂余热、垃圾焚烧热或空气、水、太阳能，地热等可再生能源热）。热泵系统的冷热联供：

热泵是能实现蒸发器与冷凝器功能转换的制冷机，利用同一台热泵可以实现既供热又供冷．所有制冷机都可以用作热泵，以吸收低温的热量(输出冷量)为目的的装置叫制冷机；以输出较高温度的热量或同时(或交替)输出冷热量为目的的装置叫热泵。像水泵一样将水从低处提升到高处，热泵将热量从低温物体转移到高温物体。热泵的相关知识热泵的种类热泵的应用热泵的节能10.9空调系统的布置空调系统布置包括制冷和供热机房、空调机房、管道层、设备层水管和风管。10.9.1制冷和供热机房（空调主机房）1）制冷机房设计对土建的基本要求2）空调主机房面积的计算10.9.2空调机房1）空调机房设计对土建的基本要求2）空调机房面积和高度的概算指标3）小型空调设备安装与建筑设计的关系10.9空调系统的布置10.9.3管道层与技术层设置10.9.4风机房10.9.5空调系统管路的布置与敷设10.9.6建筑层高10.10建筑防排烟及通风空调系统的防火

建筑物防火及防排烟的概念如图10—44所示。为防止和减少建筑火灾的危害，保障人身和财产的安全，所采取的手段大致可分为预防(防止起火)和消防结合两类。10.10.1建筑设计防火分区和防烟分区1.防火分区2.防烟分区事例10.10.2防烟、排烟设施的设置部位10.10.3防烟、排烟方式防烟的概述防烟方式：机械加压送风的机械防烟，可开启外窗的自然排烟。自然排烟：利用机械作用将烟气排至室外；机械排烟：利用自然力排烟。排烟的部位：着火区和疏散通道。10.10.4自然排烟对建筑设计的要求10.10.4自然排烟对建筑设计的要求10.10.5机械排烟对建筑设计的要求一类高层建筑和建筑高度超过32m的二类高层建筑应设置机械排烟设施的部位如下表：10.10.5机械排烟对建筑设计的要求排烟口应设在顶棚上或靠近顶棚的墙面上，且与附近安全出口沿走道方向相邻边缘之间的最小水平距离不应小于1．5m．设在顶棚上的排烟口距可燃构件和可燃物的距离不应小于1.0m，排烟口应尽量布置在与人流疏散方向相反的位置处，见图10—51。10.10.5机械排烟对建筑设计的要求10.10.6机械加压送风对建筑设计的要求通风空调系统的防火地下汽车库防排烟10.10.8地下汽车库防排烟10.11空调系统的消声与减震建筑内部的噪声主要是由于设置空调、给排水、电气设备后产生，其中以空调设备产生的噪声影响最大。空调系统噪声的传递过程如下图，从图中可以看出，除通风机噪声由风道传入室内之外，设备的振动和噪声也可能通过建筑结构传入室内。10.11.1空调系统的噪声及其自然衰减1.空调系统设备的噪声2.空调系统气流噪声3.空调系统中噪声的自然衰减4.空气进入室内噪声的衰减10.11.2空调风道系统的消声10.11.2设备机房噪声控制措施机房设备产生的振动而引起的噪声则应用减震、隔声和吸声等措施来解决。10.12建筑设计与采暖空调系统运行节能的关系10.12.1采暖建筑具体规定见课本P236.10.12.2空调建筑建筑防热设计要求空调房间的布置要求空调建筑热工设计要求9.3.2空调房间的建筑布置和热工要求（1）空调房间布置要求①空调建筑或空调房间的建筑平面与体型设计应力求方正，避免狭长、细高和过多的凹凸。建筑物外表宜作浅色处理，且尽量避免东西朝向布置。②空调房间的建筑高度应考虑建筑、生产使用、气流组织和管道布置等方面的要求，在满足使用要求的前提下尽量降低。空调水管、风管所占吊顶内净空高度为空调面积（类型）管道所占净空高度＜1000m2500mm大面积空调600～800mm客房、办公等空调（风机盘管加新风）400～600mm③空调房间不宜布置在顶层，否则，屋顶必须有良好的隔热措施。对于洁净度和美观都有严格要求的空调房间，可采用设置技术阁楼或技术层的方法来处理。④空调房间应尽量集中布置。对于建筑物内空调房间的使用功能不相同时，应尽量把室内温湿度基数、使用班次和消声要求等相近的空调房间布置成上下对齐或是在平面上相邻的形式。对噪声和振动有严格要求的空调房间，应远离振源和声源。⑤空调房间应尽量被非空调房间所包围，但不宜与高温、高湿房间相毗邻。不宜与有产生大量粉尘或污染程度严重的气体的房间邻近，否则应布置在污染房间的风上侧。⑥空调房间不宜布置在外墙面较多的转角处和有伸缩缝、沉降缝的地方，如果设在转角处，不宜在转角的两面外墙上均开设外窗，以减少室内外之间的传热和渗透。（2）建筑热工要求9.3.3空调房间的气流组织与送回风方式①侧向送风方式图9.19侧送方式（a）单侧上送上回式（b）单侧上送下回式（c）单侧上送走廊回风式（d）双侧外送上回式（e）双侧内送上回式（f）双侧内送下回式（g）中部双侧内送上下回或上部排风②孔板送风方式图9.20孔板送风方式图9.21散流器下送的气流流型④喷口送风方式图9.22喷口送风流型⑤条缝形送风方式图9.23条缝形送风口⑥回风方式9.4空调冷源与制冷设备9.4.1空调冷源（1）天然冷源①地下水②地道风③其他（2）人工冷源1）制冷机①压缩式②吸收式③蒸汽喷射式2）制冷剂①氨②氟利昂③水和溴化锂组合的溶液9.4.2制冷设备（1）制冷系统的工作原理与制冷设备1）压缩式制冷图9.24压缩式制冷循环原理图2）吸收式制冷图9.25吸收式制冷工作原理示意图3）蒸汽喷射式制冷（2）制冷机组的选择①民用建筑应采用氨压缩式制冷机组或溴化锂吸收式机组；②生产厂房及辅助建筑物，宜采用氨压缩式制冷机组，也可采用溴化锂吸收式或蒸汽喷射式制冷机组。由于大气环境保护方面的要求和电力紧张等方面的原因，各使用单位和环保部门要求尽量少用氟利昂压缩式机组；③集中空调系统，宜选用结构紧凑、占地面积小，压缩机、冷凝器、蒸发器、电动机和自控元件都装在同一框架上的冷水机组；④小型全空气空调系统，宜采用直接蒸发式压缩冷凝机组；对有合适热源特别是有余热或废热的场所或电力缺乏的场所，宜采用吸收式制冷机组。9.4.3空调机房与制冷机房（1）机房的位置图9.26高层建筑机房配置的方案R—制冷机；B—锅炉（2）机房的内部布置图9.27单独建筑的氨制冷机房布置图1—8AS17压缩机；2—氨油分离器YF-125；3—立式冷凝器LN-150；4—氨储液器ZA-5.0；5—立式蒸发器LZ-240；6—空气分离器KF-32；7—水封；8—集油器JY-300；9—冷冻水泵；10—变电站；11—储存室；12—机器间；13—值班室；14—维修室；15—设备间9.5空调水系统9.5.1空调冷冻水系统1）根据空调设备的构造、蒸发器的形式不同分类①闭式冷冻水系统②开式冷冻水系统图9.28闭式冷冻水系统示意图图9.29单池开式水系统2）根据水流经过的途径路程是否相同分类①同程式②异程式图9.30同程式水系统图9.31异程式水系统③混合式3）根据系统供、回水管路根数不同分类①双管制图9.32同程和异程混合体系统图9.33双水管系统②三管制图9.34三水管风机盘管系统（独立新风）1—冷却水泵；2—制冷水器；3—次新风盘管；4，4′—二次水泵；5—水加热器；6—风机盘管；7—膨胀水箱③四管制