HVAC空调系统介绍

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空调系统介绍

yongfeng课程目标理解舒适性空调及工艺性空调的室内环境要求；理解空调系统中的5个不同循环；描述典型空调系统种类、系统结构、关键设备及典型应用；2024/5/16MicronFacilities2第一节：典型室内环境要求室内环境要求2024/5/16MicronFacilities41.热舒适2.通风3.室内空气质量4.室内空气流通5.噪声室内空气环境要求按应用的不同可以分为：舒适性空调及工艺性空调。基本要求1.热舒适2.通风舒适性空调更高要求工艺性空调洁净室手术室1.传染控制2.通风3.热舒适4.噪声1.室内颗粒物控制2.恒温恒湿2024/5/16MicronFacilities5舒适性空调的典型室内环境要求热舒适2024/5/16MicronFacilities6热舒适与室内人员的冷热感觉有关。当室内环境保持在一定的条件下大多数人都能接受时，则认为这时是“舒适的”。该舒适的环境条件则称为“热舒适区”。空调系统正是用来将室内环境维持在该区的范围内。冷凉快舒适暖和热热舒适区2024/5/16MicronFacilities7与室内人员热舒适性有关的因素有(在空调系统中可以调节)：人体的活动量衣着情况空气温度空气湿度空气流动速度平均辐射温度ASHRAE标准

55-2004(室内人员的热环境条件)讨论了该问题。ASHRAE人体热舒适区空气状态与热舒适性的关系MicronFacilities8人们平时说的“空气”，实际上是干空气和水蒸气混合而成的“湿空气”。在空调系统中，我们可以通过控制室内温度、湿度及空气流动速度来使室内环境保持在热舒适区内。温度向空气加热则其温度上升。单位：℃湿度向空气中增加水蒸气，其湿度上升；若水蒸气冷凝出来，则其湿度下降。通常用含湿量（g/kg.干）或相对湿度（%）来描述。空气流速描述室内空气的流动速度。单位：m/s2024/5/16MicronFacilities9屋顶灯光设备地板外墙窗户日照渗透人员内墙室内得热、得湿量来源于：通过建筑围护结构（围墙，窗户，屋顶，地板……）的得热；建筑内设备的散热，如灯光，计算机等；人员的散热（也包括散湿）；通过室外空气如通风及渗透的得热。室内得热、得湿量与热舒适有关的空调处理过程MicronFacilities10

空调处理过程用来补偿室内的热湿的增加或减少，从而使室内环境达到设计的热舒适区的室内条件。为了控制室内温度、湿度及空气流动速度，需要的空调处理过程包括：加热——增加空气的温度；冷却——降低空气的温度（显热）或去除空气中的水蒸气（潜热）；加湿；气流组织。空调处理过程——加热MicronFacilities11

加热盘管是常用的加热设备，主要有：热水盘管电加热盘管制冷剂盘管冷空气热空气空调处理过程——冷却及除湿MicronFacilities12暖湿空气干冷空气冷凝水管集水盘当空气流过冷却盘管时，空气被冷却，其温度下降，如果温度降到露点温度以下时，水蒸气将从空气中凝结出来，我们称这一过程为冷却及除湿。冷却盘管是常用的空气冷却设备，主要有：冷冻水盘管制冷剂盘管空气露点温度(DP)

——空气中水蒸气开始凝结时的温度。空调处理过程——气流组织2024/5/16MicronFacilities13人员活动空间1.5~1.8m为满足热舒适性，气流组织应该满足：送风均匀。合适的送风速度避免有吹风感。空调房间内空气流速不应大于0.3m/s(平均值)。室内空气质量(IAQ)2024/5/16MicronFacilities14日常生活中，我们在室内停留的时间占到70%，如在家里，办公室等。室内人员、设备、家具都有可能是室内污染物的散发源。受污染的室内环境可能导致如头痛、眼鼻喉刺激、头昏及乏力等即时的不良反应以及如呼吸道疾病和心脏病等慢性不良反应。改善室内空气质量的空调处理过程2024/5/16MicronFacilities15改善室内空气质量的三种基本方法：源头控制——去除或减少室内污染源。加强通风——将足够量的室外新鲜空气引入房间内从而有效地稀释或排出受污染空气。空气净化——利用如过滤、生物净化、紫外线、TiO2光催化氧化等方法净化空气。2024/5/16MicronFacilities16无尘洁净室中典型的室内环境要求2024/5/16MicronFacilities17洁净室——无尘区域高科技产品的生产过程可能要求有无尘区域——因为微粒可能会造成集成电路块短路。为实现该目的，常用的空调处理过程有:

过滤送风，以送入无尘空气。维持室内正压防止室外污染物渗透进入房间。合适的气流组织来有效地排出室内污染物。第二节：空调系统的5个循环2024/5/16MicronFacilities1913oC13oC12oC7oC3oC38oC49oC10oC35oC29oC34

oC,28oC7oC12oC29oC35oC27oC34

oC25oC控制系统空调系统——5个循环5个系统循环2024/5/16MicronFacilities20空气侧制冷剂冷冻水排热控制空气侧循环——

空气处理及输送系统2024/5/16MicronFacilities21VAV

末端散流器柔性风管金属片送风管中央空气处理机组室外空气入口回风口空气侧循环——

室内气流组织2024/5/16MicronFacilities22送风显热水分(潜热)回风空调房间2024/5/16MicronFacilities23空气侧循环——

室内热湿负荷屋顶灯光设备地板外墙窗户日照渗透人员内墙2024/5/16MicronFacilities2495°F(35°C)送风机空调房间RAOAEA75°F(23.9°C)80°F(26.7°C)SAMAfilter空气侧循环——关键设备

送风机及过滤器2024/5/16MicronFacilities25集管换热管翅片95°F(35°C)RAOAEA75°F(23.9°C)80°F(26.7°C)SAMA冷却盘管55°F(12.8°C)空气侧循环——关键设备

冷却/加热盘管2024/5/16MicronFacilities26干冷空气集水盘热湿空气冷凝水排管空气侧循环——关键设备

冷却/加热盘管2024/5/16MicronFacilities27冷却盘管加热器送风机空气过滤器混合腔新风阀回风阀送风口空气侧循环——关键设备

AHU(空气处理机组)2024/5/16MicronFacilities28冷却盘管送风机回风口送风口过滤器空气侧循环——关键设备

FCU(风机盘管)2024/5/16MicronFacilities2942°F(5.6°C)57°F(13.9°C)55°F(12.8°C)冷却盘管80°F(26.7°C)冷水机组蒸发器冷冻水循环泵及阀门2024/5/16MicronFacilities3042°F(5.6°C)57°F(13.9°C)55°F(12.8°C)冷却盘管80°F(26.7°C)冷水机组蒸发器控制阀泵双向阀及三向阀2024/5/16MicronFacilities31带双向控制阀的盘管带三向控制阀的盘管小型冷冻水系统2024/5/16MicronFacilities32泵冷却盘管控制阀水冷却器制冷剂循环2024/5/16MicronFacilities33压缩机120°F(48.9°C)38°F(3.3°C)50°F(10°C)42°F(5.6°C)57°F(13.9°C)55°F(12.8°C)80°F(26.7°C)蒸发器冷凝器110°F(43.3°C)膨胀阀蒸发器2024/5/16MicronFacilities3438°F(3.3°C)50°F(10°C)42°F(5.6°C)57°F(13.9°C)55°F(12.8°C)80°F(26.7°C)蒸发器DX蒸发器2024/5/16MicronFacilities35制冷剂蒸汽冷冻水回水冷冻水供水换热管液态及气态制冷剂满液式蒸发器

2024/5/16MicronFacilities36冷冻水供水冷冻水回水换热管满液式蒸发器2024/5/16MicronFacilities37Tubes制冷剂蒸汽液态及气态制冷剂蒸发器压缩机往复式涡旋式螺杆式离心式2024/5/16MicronFacilities38压缩机120°F(48.9°C)38°F(3.3°C)50°F(10°C)42°F(5.6°C)57°F(13.9°C)55°F(12.8°C)80°F(26.7°C)蒸发器冷凝器2024/5/16MicronFacilities39压缩机120°F(48.9°C)38°F(3.3°C)50°F(10°C)42°F(5.6°C)57°F(13.9°C)55°F(12.8°C)80°F(26.7°C)蒸发器冷凝器110°F(43.3°C)冷凝器的种类2024/5/16MicronFacilities40轴流风机集水盘泵翅片盘管液态制冷剂制冷剂蒸汽空冷式水冷式蒸发式室外空气制冷剂蒸汽液态制冷剂换热管风机冷凝水壳管式冷凝器2024/5/16MicronFacilities41冷冻水供水冷冻水回水换热管液态制冷剂壳管式冷凝器2024/5/16MicronFacilities42Tubes制冷剂蒸汽液态制冷剂冷凝器节流装置2024/5/16MicronFacilities43压缩机120°F(48.9°C)38°F(3.3°C)50°F(10°C)42°F(5.6°C)57°F(13.9°C)55°F(12.8°C)80°F(26.7°C)蒸发器冷凝器110°F(43.3°C)节流装置可变节流孔

2024/5/16MicronFacilities44Tubes可变节流孔直接蒸发制冷(DX)系统2024/5/16MicronFacilities45压缩机冷却盘管(蒸发器)节流装置空冷式冷凝器组合式屋顶空调机组

2024/5/16MicronFacilities46冷却盘管(蒸发器)水冷式冷凝器压缩机送风机排风扇轴流风机过滤器组合式屋顶空调机组2024/5/16MicronFacilities47排热循环2024/5/16MicronFacilities48冷却塔冷凝器100°F(37.8°C)85°F(29.4°C)120°F(48.9°C)38°F(3.3°C)50°F(10°C)42°F(5.6°C)57°F(13.9°C)55°F(12.8°C)80°F(26.7°C)110°F(43.3°C)冷却塔2024/5/16MicronFacilities49喷雾器自冷凝器去冷凝器集水盘轴流风机室外空气填料水冷却器及冷却塔2024/5/16MicronFacilities50水冷式冷凝器冷却塔旁通管控制阀泵泵及控制阀2024/5/16MicronFacilities51冷却塔冷凝器100°F(37.8°C)85°F(29.4°C)120°F(48.9°C)38°F(3.3°C)50°F(10°C)42°F(5.6°C)57°F(13.9°C)55°F(12.8°C)80°F(26.7°C)110°F(43.3°C)控制阀泵组合式空冷式制冷机2024/5/16MicronFacilities52压缩机蒸发器空冷式冷凝器节流装置组合式空冷式制冷机2024/5/16MicronFacilities53空冷式冷凝器压缩机蒸发器轴流风机控制循环2024/5/16MicronFacilities54建筑物自动控制系统网络控制器控制循环——屋顶式VAV系统2024/5/16MicronFacilities55网络控制器VAV末端组合式屋顶空气处理机组控制循环

空冷式制冷机组，风机盘管系统2024/5/16MicronFacilities56网络控制器空冷式制冷机组风机盘管专用新风机组热水锅炉泵排风机MicronFacilities57第三节：典型的空调系统种类空调系统的分类2024/5/16MicronFacilities58ASHRAE最常用的空调系统分类方法是按负担室内负荷所用的冷却/加热介质种类分类。.

全空气系统全水系统空气-水系统冷剂系统2024/5/16MicronFacilities59全空气系统全空气系统——空调房间的室内负荷全部由经过处理的空气来负担的空调系统。2024/5/16MicronFacilities6013oC13oC12oC7oC3oC38oC49oC10oC37

oC32

oC7oC12oC32

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oC27oC34

oC25oC全空气系统——系统构成全空气系统——典型应用2024/5/16MicronFacilities61典型应用——单风管，一次回风系统新风排风送风回风新风回风送风空气处理机组全空气系统——关键设备AHU2024/5/16MicronFacilities62空气处理机组的功能部件全空气系统——关键设备AHU盘管:直接接触式热交换器。空气流过盘管外部，而水、制冷剂、蒸汽或盐水在盘管内部的非接触式热交换器。翅片：扩展受热面水循环——换热水管数目2024/5/16MicronFacilities63全空气系统——关键设备AHU直接蒸发式

(DX)盘管制冷剂(如：R-22及R-134a)空气和制冷剂通常逆流和交叉流动换热。典型的蒸发温度在3-10oC。凝结水集水器（用来收集凝结水）。性能参数：迎风速度，传热系数，空气侧压降，体积大小。2024/5/16MicronFacilities64全空气系统——关键设备AHU水冷却盘管冷冻水温：4-10oC盐水或乙二醇溶液

1-4oC温升（典型值）=7-14oC水加热盘管蒸汽加热盘管2024/5/16MicronFacilities65MicronFacilities66空气过滤器空气洁净及过滤运行性能除尘效率或效果除尘量初始及最终压降寿命种类：低、中及高效过滤器+活性炭过滤器全空气系统——关键设备AHU2024/5/16MicronFacilities67

全空气系统——关键设备AHU喷淋室加湿器蒸汽加湿全空气系统——定风量系统（CAV）2024/5/16MicronFacilities68冷冻水出水温度

12℃送风13℃新风32℃排风

26℃回风27℃冷冻水进水温度

7℃26℃如何控制室内环境？送风量保持恒定。空气处理机组中冷却盘管内的冷冻水量由室内温度控制。全空气系统——变风量系统（VAV）2024/5/16MicronFacilities6912℃送风13℃新风32℃排风

26℃回风27℃7℃26℃如何控制室内环境？送风温度恒定。

静压箱根据室内负荷来调节送风量。

AHU盘管冷冻水量由送风温度控制。利用AHU风机来维持风管内合适的压力。调节排风风机的速度来维持室内合适的压力。26℃全空气系统的优缺点2024/5/16MicronFacilities70优点：送风集中处理，空气处理过程更为节能，房间内没有凝结水，湿度易于控制，季节性调节易于控制。设备置于人员活动区之外，操作及维护方便，噪声低。送风进入空调房间，便于空气流通，及实现分区压力控制和热回收。送风进入空调房间-便于室内气流组织。缺点:风管占据大量空间——减少了室内屋顶可利用空间。对于定风量系统，不易实现对空调房间的单独控制。全空气系统的应用2024/5/16MicronFacilities71常用于舒适性空调房间，如学校，写字楼，商场等。

有分区压力控制需求的工艺性空调，如洁净室，制药厂，手术室等。

需进行精确控制的空调房间，如高科技加工制造业。全水系统2024/5/16MicronFacilities72全水系统——空调房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担。2024/5/16MicronFacilities7312oC7oC3oC38oC49oC10oC37

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oC7oC12oC32

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oC全水系统——系统构成全水系统——关键设备2024/5/16MicronFacilities74风机盘管由风机、电机、盘管、外壳及集水盘组成。

房间温度通过控制冷热水流量来控制。由于没有新风供给，可能需要一下空气净化措施来改善室内空气质量：过滤器——靠物理阻拦方式来滤去如空气颗粒物及灰尘等。生物进化——

利用TiO2

光催化氧化将空气中的病原体如细菌、病毒及挥发性有机化合物分解为CO2

和H2O。风机盘管——全水系统中用于制冷制热及除湿的末端设备。全水系统——关键设备2024/5/16MicronFacilities75

单元式供暖机组——只用于供热的末端设备。单元式通风机组——一种用于制热制冷的末端设备。它通过与外界大气相连而引入新风。全水系统的优缺点2024/5/16MicronFacilities76优点：与风管相比占用更少的空间，从而可以灵活布置，并能满足各种建筑方式的需求。可以为每一分区提供特定的制冷制热量。为用户提供多种功能，结构紧凑，在一定程度上节省成本。各房间可以独立调节。