第十一章空气调节

第十一章空气调节

本章主要内容 • 11.1 空气调节系统概述 • 11.2 室内气流组织 • 11.3空气处理和消声减振 • 11.4 冷热源设备 • 11.5 常用的几种空调系统简介 • 11.6 施工图中常用图例、符号 • 11.7建筑节能简介

11.1 空气调节系统概述 • 主要内容： • 11.1.1 空气调节的任务和应用 • 11.1.2 空调系统的组成 • 11.1.3 空调系统的分类

11.1.1 空气调节的任务和应用 • 概念：空气调节（Air Conditioning）是指实现对某一房间或空间内的温度湿度、洁净度和空气流动速度等进行调节与控制，并提供足够量的新鲜空气。 • 任务：采用技术手段创造并保持满足一定要求的空气环境 • 应用：空气调节的应用范围十分广泛，应用于工业及科学实验过程一般称为“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”。

11.1.2 空调系统的组成 • 空气调节系统一般主要由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置等组成，根据需要，它能组成许多不同形式的系统。如图11-1。

图11-1 空调系统简图

空气处理设备：主要是对空气进行加热、冷却、加湿、减湿、净化等处理。空气处理设备：主要是对空气进行加热、冷却、加湿、减湿、净化等处理。 • 空气输送管道：经过处理的空气经过管道系统输送至工作区，并将室内需要处理的空气经过管道系统输送至空气处理设备中。 • 空气分配装置：包括各种送风口和送风装置等。 • 冷、热源设备：指为空气处理设备输送冷量和热量的设备。 • 电气控制装置：由温度、湿度等空气参数的控制设备及元器件等组成。

11.1.3 空调系统的分类 • 1.按空气处理设备的设置情况分类： • ⑴集中系统：集中系统的所有空气处理设备（包括风机、冷却器、加湿器、过滤器等）都设在一个集中的空调机房内。 • ⑵半集中系统：除了集中空调机房外，半集中系统还设有分散在被调房间内的二次设备（又称为末端装置），其中多半设有冷热交换装置（亦称为二次盘管。 • ⑶全分散系统（又称为局部机组）：这种机组把冷、热源和空气处理、输送设备（风机）集中设置在一个箱体内。

图11-3 分体式空调器原理图 1-离心式风机；2-蒸发器；3-过滤器；4-进风口；5-送风口；6-压缩机；7-冷凝器；8-轴流风机；9-制冷剂配管图11-2 诱导器系统原理图

2.按负担室内空调负荷所用的介质种类分类： • ⑴全空气系统：是指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。如图11-4a所示。 • ⑵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，如图11-4b所示。 • ⑶空气——水系统：以空气和水为介质，共同承担室内的负荷。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担空调的室内负荷，如图11-4c所示。 • ⑷冷剂系统：以制冷剂为介质，直接用于对室内空气进行冷却、去湿或加热，如图11-4d所示。

图11-4 按承担室内负荷所用介质的种类对空调系统分类示意图（a）全空气系统；（b）全水系统；（c）空气-水系统；（d）冷剂系统

⒊根据集中式空调系统处理的空气来源分类： • ⑴封闭式系统：它所处理的空气全部来自空调房间本身，没有室外空气补充，全部为再循环空气。因此房间和空气处理设备之间形成了一个封闭环路（图11-5a）。 • ⑵直流式系统：它所处理的空气全部来自室外，室外空气经处理后送入室内，然后全部排出室外（图11-5b）。 • ⑶混合式系统：从上述两种系统可见，封闭式系统不能满足卫生要求，直流式系统经济上不合理，所以两者都只在特定情况下使用，对于绝大多数场合，往往需要综合这两者的利弊，采用混合一部分回风的系统。这种系统既能满足卫生要求，又经济合理，故应用最广。（图11-5中c ）

图11-5 按处理空气的来源不同对空调系统分类示意图（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）

⒋按用途分类： • ⑴舒适性空调系统：简称舒适空调，为室内人员创造舒适健康环境的空调系统。办公楼、旅馆、商店、影剧院、图书馆、餐厅、体育馆、娱乐场所、候机或候车大厅等建筑中所用的空调都属于舒适空调。由于人的舒适感在一定的空气参数范围内，所以这类空调对温度和湿度波动的控制，要求并不严格。 • ⑵工艺性空调系统：又称工业空调，为生产工艺过程或设备运行创造必要环境条件的空调系统，工作人员的舒适要求有条件时可兼顾。由于工业生产类型不同、各种高精度设备的运行条件也不同，因此工艺性空调的功能、系统形式等差别很大。

11.2 室内气流组织 • 主要内容： • 11.2.1 室内气流分布 • 11.2.2 送风口和回风口 • 11.2.3 典型的气流分布模式

11.2.1 室内气流分布 • 一、对温度梯度的要求 • 在空调或通风房间内，送入与房间温度不同的空气，以及房间内有热源存在，在垂直方向通常有温度差异（即温度梯度）。在舒适的范围内，按照ISO7730标准，在工作区内的地面上方1.1m和0.1m之间的温差不应大于3℃（这实质上考虑了坐着工作的情况）；美国ASHRAE55-92标准建议1.8m和0.1m之间的温差不大于3℃（这是考虑人站立工作情况）。 • 二、工作区的风速 • 工作区的风速也是影响热舒适的一个重要因素。 • 各国的规范、标准或手册中对工作区的风速都有规定。我国规范规定：舒适性空调冬季室内风速不应大于0.2m/s，夏季不应大于0.3m/s；工艺性空调冬季室内风速不应大于0.3m/s，夏季宜采用0.2~0.5m/s。

三、吹风感和气流分布性能指标 • 人在空调房间内常见的不满是有吹风感。吹风感是由于空气温度和风速（房间的湿度和辐射温度假定不变）引起人体的局部地方有冷感，从而导致不舒适的感觉。美国ASHRAE用有效吹风温度EDT（Effective Draft Temperature）来判断是否有吹风感。对整个工作区的气流分布的评价则用气流分布性能指标ADPI（Air Diffusion Performance Index）来判断，它定义为工作区内各点满足EDT和风速要求的点占总点数的百分比。对于已有的房间，ADPI可以通过实测各点的空气温度和风速来确定。 • 四、通风效率 • 通风效率是指稀释通风时，参与工作区内稀释污染物的风量与总送入风量之比，或是污染物排风浓度与工作区浓度之比。由此可见，通风效率也表示通风或空调系统排出污染物的能力，因此通风效率也称为排污效率。 • 通风效率实际上也是一个经济性指标，通风效率愈大，表明排出同样发生量污染物所需的新鲜空气量愈少，因此相应的空气处理和输送的能耗愈小，设备费用和运行费也就愈低。

五、空气龄 • 空气质点的空气龄简称空气龄（Age of air），是指空气质点自进入房间至到达室内某点所经历的时间。局部平均空气龄定义为某一微小区域中各空气质点的空气龄的平均值。 • 空气从送风口进入室内后的流动过程中，不断掺混污染物，空气的清洁程度和新鲜程度将不断下降。因此，空气龄短，预示着到达该处的空气可能掺混的污染物少，排除污染物的能力愈强。 • 六、换气效率 • 换气效率（Air exchange efficiency）是评价换气效果优劣的一个指标，它是气流分布的特性参数，与污染物无关。它定义为空气最短的滞留时间与实际全室平均滞留时间之比。

11.2.2 送风口和回风口 图11-6 活动百叶风口（a）双层百叶风口；（b）单层百叶风口图11-7 喷口（a）固定式喷口；（b）可调角度喷口

图11-8 方形和圆形散流器 （a）平送流型方形散流器；（b）向下送流型的圆形散流器；（c）圆盘型散流器图11-9 可调式条形散流器（a）左出风；（b）下送风；（c）关闭；（d）多组左右出风；（e）多组右出风

图11-10 固定叶片条形散流器 （a）直流式；（b）单侧流；（c）双侧流图11-11 旋流式风口（a）顶送型旋流风口；（b）地板送风旋流风口 1——起旋器；2——旋流叶片；3——集尘箱；4——出风格栅图11-12 回风口（a）格栅式回风口；（b）为可开式百叶回风口 1——铰链；2——过滤器挂钩

11.2.3 典型的气流分布模式 • 气流分布的流动模式取决于送风口和回风口位置、送风口形式等因素。其中送风口（它的位置、形式、规格、出口风速等）是气流分布的主要影响因素。房间内空气流动模式有三种类型：（1）单向流—空气流动方向始终保持不变；（2）非单向流—空气流动的方向和速度都在变化；（3)两种流态混合存在的情况。

几种常见风口布置方式的气流分布模式 • 一、侧送风的气流分布图11-13 侧送风的室内气流分布（a）上侧送，同侧下回；（b）上侧送，对侧下回；（c）上侧送，上回；（d）双侧送，双侧下回；（e）上部两侧送，上回；（f）中侧送，下回，上排；（g）水平单向流

二、顶送风的气流分布 图11-14 顶送风的室内气流分布（a）散流器平送，顶棚回风；（b）散流器向下送风，下侧回风；（c）垂直单向流；（d）顶棚孔板送风，下侧回风

三、下部送风的气流分布 图11-15 下部送风的室内气流分布（a）地板送风；（b）下部低速侧送风

11.3空气处理和消声减振 • 主要内容： • 11.3.1 空气的热湿处理 • 11.3.2 空调系统的消声 • 11.3.3 空调系统的减振

11.3.1 空气的热湿处理 • 一、喷水室 • 喷水室是空气与水直接接触式的热湿处理设备。通过控制不同的喷水温度，喷水室可以实现加热、冷却、加湿和减湿等多种空气处理过程。图11-16 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——循环水管；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

二、表面式换热器 图11-17 肋片管式换热器图11-18 集水盘的安装

三、电加热器 图11-19 裸线式电加热器（a）裸线式电加热器；（b）抽屉式电加热器 1——钢板；2——隔热层；3——电阻丝；4——瓷绝缘子图11-20 管式电加热器 1——接线端子；2——瓷绝缘子；3——紧固装置；4——绝缘材料；5——电阻丝；6——金属套管

四、加湿器 • 1．干蒸汽加湿器图11-21 干蒸汽加湿器 1——喷管外套；2——导流板；3——加湿器筒体；4——导流箱；5——导流管；6——加湿器内筒体；7——加湿器喷管；8——疏水器

2.电加湿器 图11-22 电加湿器 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

五、空气过滤器 图11-23 初效过滤器（块状）（a）金属网格滤网；（b）过滤器外形；（c）过滤器安装方式图11-25 袋式过滤器（a）外形；（b）断面形状图11-24 抽屉式过滤器（a）外形；（b）断面形状

六、组合式空调箱 图11- 26 组合式空调箱

七、除湿机 • 1．除湿机的工作原理图11-27 冷冻除湿机工作原理

2.除湿机的使用和维护 • 除湿机在短时间内不可频繁开停，停机后应间隔3~4分钟才可重新启动。除湿机的排水管要接到地漏或盛水的容器中。对设有容器水量报警装置的除湿机，报警后应立即将机内盛水容器取出倒水。 • 除湿机的空气过滤网要保持清洁，一般每隔1-2周清洗一次，以减少空气流动的阻力。 • 使用单相电源的除湿机，应采用3芯接地软线、三脚插头和接地良好的三孔插座。使用三相电源的除湿机，接通电源后要注意风扇的旋转方向，如风扇倒转应立即停机，检查接线是否正确。否则不仅不能除湿，还可能烧坏风扇的电机。

11.3.2 空调系统的消声 • 一、噪声的主观评价和室内噪声标准 • 空调房间的消声要求大致可分为两类。 • 第一类是生产或工作过程对声音有严格要求的房间（如电台播音室、录音室等）。这类房间的噪声标准应由工艺需要提出，经协商确定。 • 第二类是生产或工作过程要求有较安静的操作环境（如仪表装配、测试、半导体器件生产车间等）。这类房间经多方面调研以后，根据技术经济的许可条件确定。

二、空调系统的噪声源 • 空调系统的噪声源除风机外，还有由于风管内气流压力表话引起钢板的振动而产生的噪声。尤其当气流遇到障碍物（如阀门）时，产生的噪声较大。在高速风管中这种噪声不能忽视，而在低速系统中，由子管内风速的选定已考虑了声学因素所以可不必计算。

三、消声原理和消声器 • ㈠阻性消声器图11-30 阻性消声器的工作原理图图11-31 管式、片式和格式消声器构造示意图

㈡抗性消声器 图11-32 抗性消声器构造示意图 • ㈢共振消声器图11-33 共振消声器（a）消声器示意图；（b）共振吸声结构；（c）消声特性

㈣复合消声器 图11-35 微穿孔板消声器图11-34 阻抗复合消声器

㈤其他类型的消声器 • ⒈消声弯头图11-36 消声弯头（a）普通消声弯头；（b）共振型消声弯头 • ⒉消声静压箱 • 在风机出口或空气分布器前设置内贴有吸声材料的静压箱，除了可以稳定气流外，还具有消声的作用。消声静压箱的消声量与吸声材料的性能、箱内贴吸声材料的面积、以及出口侧风管的面积等因素有关。

四、选择消声设备的原则 • 选择消声设备时，应根据系统所需消声量、噪声源频率特性和消声设备的声学性能及空气动力特性等因素，经技术经济比较确定。 • 选择消声设备时，首先应了解消声设备的声学特性，使其在各频带的消声能力与噪声源的频率特性及各频带所需消声量相适应。如对中、高频噪声源，宜采用阻性或阻抗复合式消声设备；对于低、中频噪声源，宜采用共振式或微穿孔板阻抗复合式消声设备；对于变频带噪声源，宜采用阻抗复合式或微穿孔板消声设备。其次，还应兼顾消声设备的空气动力特性，消声设备的阻力不宜过大。

11.3.3 空调系统的减振 图11-37 空调系统的噪声传递情况 1——噪声的空气传递；2——振动引起的固体传声；3——由风管传递的风机噪声

图11-38 几种不同形式的减振器结构示意图 （a）压缩型；（b）剪切型；（c）复合型

图11-39 管道辅助减振措施示意图 （a）管道穿墙隔振方法；（b）水管减振支座；（c）水平管道吊架减振措施；（d）水平管道支座减振措施；（e）垂直管道减振措施

11.4 冷热源设备 • 主要内容： • 11.4.1 热源种类 • 11.4.2 冷源种类 • 11.4.3 冷热源的组合方式及特点 • 11.4.4 典型制冷循环的工作原理及设备 • 11.4.5 冷水机组

11.4.1 热源种类 • ⒈局部锅炉房（分散供热锅炉房） • 局部锅炉房指的是为一个或几个建筑物服务的锅炉房。 • ⒉区域锅炉房（集中供热锅炉房） • 区域锅炉房指的是为城市（镇）或其中某些区域热用户供热的大型锅炉房。 • ⒊热电厂 • 热电厂是同时生产电能和热能的发电厂。 • ⒋热泵 • 热泵是消耗一部分高位能量使低位热源（如空气、水所含的热量）转变为高位热源的装置。

11.4.2 冷源种类 • 按驱动方式分有电动冷水机组和热驱动的吸收式冷水机组。 • 按冷却方式分，有水冷式冷水机组和风冷式冷水机组。 • 按结构形式分，有模块式冷水机组、整装式冷水机组和多机头式冷水机组；冷热源合一的主要有直燃式吸收式冷热水机组、空气源热源冷热水机组等。 • 在选择空调冷热源时，应该注意：使用能源的种类、占地面积、环境保护、安全、初投资和运行费用等问题。

11.4.3 冷热源的组合方式及特点 • 一、空调冷热源的组合方式 • ⒈电动冷水机组供冷、锅炉供热。 • 夏季用电动冷水机组供冷、冬季用锅炉供暖。 • ⒉溴化锂吸收式冷水机组供冷、锅炉供热。 • 溴化锂吸收式冷水机组按工作原理可分为单效型和双效型。

11.4.4 典型制冷循环的工作原理及设备 • 一、蒸汽压缩式制冷循环图11-40 液体汽化制冷原理示意图图11-41 蒸汽压缩式制冷系统

第十一章 空气调节