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空調系統介紹

yongfeng課程目標理解舒適性空調及工藝性空調的室內環境要求；理解空調系統中的5個不同循環；描述典型空調系統種類、系統結構、關鍵設備及典型應用；2023/2/4MicronFacilities2第一節：典型室內環境要求室內環境要求2023/2/4MicronFacilities41.熱舒適2.通風3.室內空氣質量4.室內空氣流通5.噪聲室內空氣環境要求按應用的不同可以分為：舒適性空調及工藝性空調。基本要求1.熱舒適2.通風舒適性空調更高要求工藝性空調潔凈室手術室1.傳染控制2.通風3.熱舒適4.噪聲1.室內顆粒物控制2.恒溫恒濕2023/2/4MicronFacilities5舒適性空調的典型室內環境要求熱舒適2023/2/4MicronFacilities6熱舒適與室內人員的冷熱感覺有關。當室內環境保持在一定的條件下大多數人都能接受時，則認為這時是“舒適的”。該舒適的環境條件則稱為“熱舒適區”。空調系統正是用來將室內環境維持在該區的范圍內。冷涼快舒適暖和熱熱舒適區2023/2/4MicronFacilities7與室內人員熱舒適性有關的因素有(在空調系統中可以調節)：人體的活動量衣著情況空氣溫度空氣濕度空氣流動速度平均輻射溫度ASHRAE標準

55-2004(室內人員的熱環境條件)討論了該問題。ASHRAE人體熱舒適區空氣狀態與熱舒適性的關系MicronFacilities8人們平時說的“空氣”，實際上是干空氣和水蒸氣混合而成的“濕空氣”。在空調系統中，我們可以通過控制室內溫度、濕度及空氣流動速度來使室內環境保持在熱舒適區內。溫度向空氣加熱則其溫度上升。單位：℃濕度向空氣中增加水蒸氣，其濕度上升；若水蒸氣冷凝出來，則其濕度下降。通常用含濕量（g/kg.干）或相對濕度（%）來描述。空氣流速描述室內空氣的流動速度。單位：m/s2023/2/4MicronFacilities9屋頂燈光設備地板外墻窗戶日照滲透人員內墻室內得熱、得濕量來源于：通過建筑圍護結構（圍墻，窗戶，屋頂，地板……）的得熱；建筑內設備的散熱，如燈光，計算機等；人員的散熱（也包括散濕）；通過室外空氣如通風及滲透的得熱。室內得熱、得濕量與熱舒適有關的空調處理過程MicronFacilities10

空調處理過程用來補償室內的熱濕的增加或減少，從而使室內環境達到設計的熱舒適區的室內條件。為了控制室內溫度、濕度及空氣流動速度，需要的空調處理過程包括：加熱——增加空氣的溫度；冷卻——降低空氣的溫度（顯熱）或去除空氣中的水蒸氣（潛熱）；加濕；氣流組織。空調處理過程——加熱MicronFacilities11

加熱盤管是常用的加熱設備，主要有：熱水盤管電加熱盤管制冷劑盤管冷空氣熱空氣空調處理過程——冷卻及除濕MicronFacilities12暖濕空氣干冷空氣冷凝水管集水盤當空氣流過冷卻盤管時，空氣被冷卻，其溫度下降，如果溫度降到露點溫度以下時，水蒸氣將從空氣中凝結出來，我們稱這一過程為冷卻及除濕。冷卻盤管是常用的空氣冷卻設備，主要有：冷凍水盤管制冷劑盤管空氣露點溫度(DP)

——空氣中水蒸氣開始凝結時的溫度。空調處理過程——氣流組織2023/2/4MicronFacilities13人員活動空間1.5~1.8m為滿足熱舒適性，氣流組織應該滿足：送風均勻。合適的送風速度避免有吹風感。空調房間內空氣流速不應大于0.3m/s(平均值)。室內空氣質量(IAQ)2023/2/4MicronFacilities14日常生活中，我們在室內停留的時間占到70%，如在家里，辦公室等。室內人員、設備、家具都有可能是室內污染物的散發源。受污染的室內環境可能導致如頭痛、眼鼻喉刺激、頭昏及乏力等即時的不良反應以及如呼吸道疾病和心臟病等慢性不良反應。改善室內空氣質量的空調處理過程2023/2/4MicronFacilities15改善室內空氣質量的三種基本方法：源頭控制——去除或減少室內污染源。加強通風——將足夠量的室外新鮮空氣引入房間內從而有效地稀釋或排出受污染空氣。空氣凈化——利用如過濾、生物凈化、紫外線、TiO2光催化氧化等方法凈化空氣。2023/2/4MicronFacilities16無塵潔凈室中典型的室內環境要求2023/2/4MicronFacilities17潔凈室——無塵區域高科技產品的生產過程可能要求有無塵區域——因為微粒可能會造成集成電路塊短路。為實現該目的，常用的空調處理過程有:

過濾送風，以送入無塵空氣。維持室內正壓防止室外污染物滲透進入房間。合適的氣流組織來有效地排出室內污染物。第二節：空調系統的5個循環2023/2/4MicronFacilities1913oC13oC12oC7oC3oC38oC49oC10oC35oC29oC34

oC,28oC7oC12oC29oC35oC27oC34

oC25oC控制系統空調系統——5個循環5個系統循環2023/2/4MicronFacilities20空氣側制冷劑冷凍水排熱控制空氣側循環——

空氣處理及輸送系統2023/2/4MicronFacilities21VAV

末端散流器柔性風管金屬片送風管中央空氣處理機組室外空氣入口回風口空氣側循環——

室內氣流組織2023/2/4MicronFacilities22送風顯熱水分(潛熱)回風空調房間2023/2/4MicronFacilities23空氣側循環——

室內熱濕負荷屋頂燈光設備地板外墻窗戶日照滲透人員內墻2023/2/4MicronFacilities2495°F(35°C)送風機空調房間RAOAEA75°F(23.9°C)80°F(26.7°C)SAMAfilter空氣側循環——關鍵設備

送風機及過濾器2023/2/4MicronFacilities25集管換熱管翅片95°F(35°C)RAOAEA75°F(23.9°C)80°F(26.7°C)SAMA冷卻盤管55°F(12.8°C)空氣側循環——關鍵設備

冷卻/加熱盤管2023/2/4MicronFacilities26干冷空氣集水盤熱濕空氣冷凝水排管空氣側循環——關鍵設備

冷卻/加熱盤管2023/2/4MicronFacilities27冷卻盤管加熱器送風機空氣過濾器混合腔新風閥回風閥送風口空氣側循環——關鍵設備

AHU(空氣處理機組)2023/2/4MicronFacilities28冷卻盤管送風機回風口送風口過濾器空氣側循環——關鍵設備

FCU(風機盤管)2023/2/4MicronFacilities2942°F(5.6°C)57°F(13.9°C)55°F(12.8°C)冷卻盤管80°F(26.7°C)冷水機組蒸發器冷凍水循環泵及閥門2023/2/4MicronFacilities3042°F(5.6°C)57°F(13.9°C)55°F(12.8°C)冷卻盤管80°F(26.7°C)冷水機組蒸發器控制閥泵雙向閥及三向閥2023/2/4MicronFacilities31帶雙向控制閥的盤管帶三向控制閥的盤管小型冷凍水系統2023/2/4MicronFacilities32泵冷卻盤管控制閥水冷卻器制冷劑循環2023/2/4MicronFacilities33壓縮機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)蒸發器冷凝器110°F(43.3°C)膨脹閥蒸發器2023/2/4MicronFacilities3438°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)蒸發器DX蒸發器2023/2/4MicronFacilities35制冷劑蒸汽冷凍水回水冷凍水供水換熱管液態及氣態制冷劑滿液式蒸發器

2023/2/4MicronFacilities36冷凍水供水冷凍水回水換熱管滿液式蒸發器2023/2/4MicronFacilities37Tubes制冷劑蒸汽液態及氣態制冷劑蒸發器壓縮機往復式渦旋式螺桿式離心式2023/2/4MicronFacilities38壓縮機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)蒸發器冷凝器2023/2/4MicronFacilities39壓縮機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)蒸發器冷凝器110°F(43.3°C)冷凝器的種類2023/2/4MicronFacilities40軸流風機集水盤泵翅片盤管液態制冷劑制冷劑蒸汽空冷式水冷式蒸發式室外空氣制冷劑蒸汽液態制冷劑換熱管風機冷凝水殼管式冷凝器2023/2/4MicronFacilities41冷凍水供水冷凍水回水換熱管液態制冷劑殼管式冷凝器2023/2/4MicronFacilities42Tubes制冷劑蒸汽液態制冷劑冷凝器節流裝置2023/2/4MicronFacilities43壓縮機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)蒸發器冷凝器110°F(43.3°C)節流裝置可變節流孔

2023/2/4MicronFacilities44Tubes可變節流孔直接蒸發制冷(DX)系統2023/2/4MicronFacilities45壓縮機冷卻盤管(蒸發器)節流裝置空冷式冷凝器組合式屋頂空調機組

2023/2/4MicronFacilities46冷卻盤管(蒸發器)水冷式冷凝器壓縮機送風機排風扇軸流風機過濾器組合式屋頂空調機組2023/2/4MicronFacilities47排熱循環2023/2/4MicronFacilities48冷卻塔冷凝器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)冷卻塔2023/2/4MicronFacilities49噴霧器自冷凝器去冷凝器集水盤軸流風機室外空氣填料水冷卻器及冷卻塔2023/2/4MicronFacilities50水冷式冷凝器冷卻塔旁通管控制閥泵泵及控制閥2023/2/4MicronFacilities51冷卻塔冷凝器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)控制閥泵組合式空冷式制冷機2023/2/4MicronFacilities52壓縮機蒸發器空冷式冷凝器節流裝置組合式空冷式制冷機2023/2/4MicronFacilities53空冷式冷凝器壓縮機蒸發器軸流風機控制循環2023/2/4MicronFacilities54建筑物自動控制系統網絡控制器控制循環——屋頂式VAV系統2023/2/4MicronFacilities55網絡控制器VAV末端組合式屋頂空氣處理機組控制循環

空冷式制冷機組，風機盤管系統2023/2/4MicronFacilities56網絡控制器空冷式制冷機組風機盤管專用新風機組熱水鍋爐泵排風機MicronFacilities57第三節：典型的空調系統種類空調系統的分類2023/2/4MicronFacilities58ASHRAE最常用的空調系統分類方法是按負擔室內負荷所用的冷卻/加熱介質種類分類。.

全空氣系統全水系統空氣-水系統冷劑系統2023/2/4MicronFacilities59全空氣系統全空氣系統——空調房間的室內負荷全部由經過處理的空氣來負擔的空調系統。2023/2/4MicronFacilities6013oC13oC12oC7oC3oC38oC49oC10oC37

oC32

oC7oC12oC32

oC37

oC27oC34

oC25oC全空氣系統——系統構成全空氣系統——典型應用2023/2/4MicronFacilities61典型應用——單風管，一次回風系統新風排風送風回風新風回風送風空氣處理機組全空氣系統——關鍵設備AHU2023/2/4MicronFacilities62空氣處理機組的功能部件全空氣系統——關鍵設備AHU盤管:直接接觸式熱交換器。空氣流過盤管外部，而水、制冷劑、蒸汽或鹽水在盤管內部的非接觸式熱交換器。翅片：擴展受熱面水循環——換熱水管數目2023/2/4MicronFacilities63全空氣系統——關鍵設備AHU直接蒸發式

(DX)盤管制冷劑(如：R-22及R-134a)空氣和制冷劑通常逆流和交叉流動換熱。典型的蒸發溫度在3-10oC。凝結水集水器（用來收集凝結水）。性能參數：迎風速度，傳熱系數，空氣側壓降，體積大小。2023/2/4MicronFacilities64全空氣系統——關鍵設備AHU水冷卻盤管冷凍水溫：4-10oC鹽水或乙二醇溶液

1-4oC溫升（典型值）=7-14oC水加熱盤管蒸汽加熱盤管2023/2/4MicronFacilities65MicronFacilities66空氣過濾器空氣潔凈及過濾運行性能除塵效率或效果除塵量初始及最終壓降壽命種類：低、中及高效過濾器+活性炭過濾器全空氣系統——關鍵設備AHU2023/2/4MicronFacilities67

全空氣系統——關鍵設備AHU噴淋室加濕器蒸汽加濕全空氣系統——定風量系統（CAV）2023/2/4MicronFacilities68冷凍水出水溫度

12℃送風13℃新風32℃排風

26℃回風27℃冷凍水進水溫度

7℃26℃如何控制室內環境？送風量保持恒定。空氣處理機組中冷卻盤管內的冷凍水量由室內溫度控制。全空氣系統——變風量系統（VAV）2023/2/4MicronFacilities6912℃送風13℃新風32℃排風

26℃回風27℃7℃26℃如何控制室內環境？送風溫度恒定。

靜壓箱根據室內負荷來調節送風量。

AHU盤管冷凍水量由送風溫度控制。利用AHU風機來維持風管內合適的壓力。調節排風風機的速度來維持室內合適的壓力。26℃全空氣系統的優缺點2023/2/4MicronFacilities70優點：送風集中處理，空氣處理過程更為節能，房間內沒有凝結水，濕度易于控制，季節性調節易于控制。設備置于人員活動區之外，操作及維護方便，噪聲低。送風進入空調房間，便于空氣流通，及實現分區壓力控制和熱回收。送風進入空調房間-便于室內氣流組織。缺點:風管占據大量空間——減少了室內屋頂可利用空間。對于定風量系統，不易實現對空調房間的單獨控制。全空氣系統的應用2023/2/4MicronFacilities71常用于舒適性空調房間，如學校，寫字樓，商場等。

有分區壓力控制需求的工藝性空調，如潔凈室，制藥廠，手術室等。

需進行精確控制的空調房間，如高科技加工制造業。全水系統2023/2/4MicronFacilities72全水系統——空調房間的熱濕負荷全靠水作為冷熱介質來負擔。2023/2/4MicronFacilities7312oC7oC3oC38oC49oC10oC37

oC32

oC7oC12oC32

oC37

oC全水系統——系統構成全水系統——關鍵設備2023/2/4MicronFacilities74風機盤管由風機、電機、盤管、外殼及集水盤組成。

房間溫度通過控制冷熱水流量來控制。由于沒有新風供給，可能需要一下空氣凈化措施來改善室內空氣質量：過濾器——靠物理阻攔方式來濾去如空氣顆粒物及灰塵等。生物進化——

利用TiO2

光催化氧化將空氣中的病原體如細菌、病毒及揮發性有機化合物分解為CO2

和H2O。風機盤管——全水系統中用于制冷制熱及除濕的末端設備。全水系統——關鍵設備2023/2/4MicronFacilities75

單元式供暖機組——只用于供熱的末端設備。單元式通風機組——一種用于制熱制冷的末端設備。它通過與外界大氣相連而引入新風。全水系統的優缺點2023/2/4MicronFacilities76優點：與風管相比占用更少的空間，從而可以靈活布置，并能滿足各種建筑方式的需求。可以為每一分區提供特定的制冷制熱量。為用戶提供多種功能，結構緊湊，在一定程度上節省成本。各房間可以獨立調節。