理论教育 空调系统分类:建筑设备中的重要章节

空调系统分类:建筑设备中的重要章节

时间:2023-09-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:空调系统根据不同的分类标准,有不同的分类。工艺性空调可分为一般降温性空调、恒温恒湿空调和净化空调等。恒温恒湿空调室内空气的温、湿度基数和精度有严格要求,如某些计量室,室温要求全年保持℃,相对湿度保持%。图7.2集中式空调系统示意图根据集中式空调系统处理的空气来源情况不同,集中式空调系统又可分为封闭式系统、直流式系统和混合式系统3类,如图7.3所示。

空调系统分类:建筑设备中的重要章节

空调系统根据不同的分类标准,有不同的分类。

7.1.2.1 按使用目的分类

按其使用的目的要求可分为舒适性空调与工艺性空调两大类。

1.舒适性空调

舒适性空调是控制温度以使人体感觉舒适的空气调节设备,目的是创造一个舒适的工作或生活环境,以利于提高工作效率或维持良好的健康水平。办公楼、住宅、宾馆、商场、餐厅以及体育场馆等公共场所的空调,都属于这一类。卫生部颁布的《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》和相配套的3个技术规范所指的空调即为这一类空调。是专门为人而设计的空调,与其他专门为控制设备温度而设计的空调(精密空调、专用空调)不同,它风量小、降温快、除湿能力强,可以使闷热室内环境很快达到人们感觉舒适的状态。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的波动要求并不严格。

2.工艺性空调

工艺性空调使用的目的是为研究、生产、医疗或检验等过程提供一个有特殊要求的室内环境。例如,电子车间、制药车间、食品车间、医院手术室以及计算机房、微生物试验室等使用的空调就属于这一类。工艺性空调可分为一般降温性空调、恒温恒湿空调和净化空调等。降温性空调对温、湿度的要求是夏季人工操作时手不出汗,不使产品受潮。因此,一般只规定温度或湿度的上限,不再注明空调精度。如电子工业的某些车间,规定夏季室温不大于28℃,相对湿度不大于60%即可。恒温恒湿空调室内空气的温、湿度基数和精度有严格要求,如某些计量室,室温要求全年保持(20±0.1)℃,相对湿度保持(50±5)%。也有的工艺过程仅对温度或者相对湿度中的一项有严格要求,如纺织工业某些工艺对相对湿度要求严格,而空气温度则以劳动保护为主。净化空调不仅对空气温、湿度提出一定要求,而且对空气中所含尘粒的大小和数量有严格要求。工艺性空调在满足特殊工艺过程特殊要求的同时,工作人员的舒适性要求有条件时可兼顾,如工厂、仓库和电子计算机房的空调。

7.1.2.2 按其空气处理设备的集中程度分类

按其空气处理设备的集中程度来分,可以分成集中式、局部式和半集中式3种。

1.集中式空调系统

集中式空调系统是将各种空气处理设备和风机都集中设置在一个专用的机房里,对空气进行集中处理,然后由送风系统将处理好的空气送至各个空调房间中去。如图7.2所示,空调主机提供冷热源给空调机组,空调机组对空气集中进行处理,经送风管道输送到各处,通过出风口出风。空调机组可根据客户的要求实现空气的混合、过滤、升温、降温、除湿、加湿、降噪、热回收等功能,形式分为卧式、立式及吊顶式3种,实际应用中,根据对空气处理要求的不同,会选择不同形式的空调机组。集中式空调系统(即全空气系统)一般用于房间面积大,热湿负荷变化类似,新风量变化大及对温湿度洁净度等要求严格的场所,如体育馆、影剧院、会展中心厂房及超市等。

图7.2 集中式空调系统示意图

根据集中式空调系统处理的空气来源情况不同,集中式空调系统又可分为封闭式系统、直流式系统和混合式系统3类,如图7.3所示。

图7.3 各类集中式空调系统

N—室内空气;W—室外空气;C—混合空气;O—冷却器空气状态

(1)封闭式空调系统。封闭式空调系统又称为循环式空调系统,或全回风式空调系统。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,整个房间和空气处理设备之间形成了一个封闭的环路。这种系统冷热消耗量最省,但卫生条件差,这种系统主要用于人员很少进入或不进入,只需要保障设备安全运行而进行空气调节的特殊场合。

(2)直流式空调系统。直流式空调系统又称为全新风空调系统,这种系统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,因此具有供风质量高,但是供冷供热负荷大,一次投资成本较低,但运行成本高的特点。这种系统适用于需要严格保证空气质量或产生有毒有害气体、不宜使用回风的场所,如洁净室等。

(3)混合式空调系统。这种系统处理的空气一部分来自室外的空气,一部分来自室内的回风。回风式空调系统又按送风前在空气处理过程中回风参与的混合次数不同,分为一次回风式和二次回风式。让回风与新风先混合,然后加以处理,达到送风状态,这种只混合一次的集中式系统,称为一次回风式系统。让新风与部分回风混合并经处理后,再次与部分回风混合而达到要求的送风状态,称为二次回风式系统。这种系统适用于绝大多数的场合,即能满足卫生要求,又经济合理,故应用最广。目前大部分公共建筑都采用这种形式的系统。

2.局部式空调系统

这种系统没有集中的空调机房,空气处理设备全分散在被调房间内,因此局部式空调系统又称为分散式空调系统。空调器可直接装在房间里或装在邻近房间里,就地处理空气。适用于面积小、房间分散和热湿负荷相差大的场合,如办公室、机房及家庭等。其设备可以是单台独立式空调机组,如窗式、分体式空调器等。

局部空调机组实际上是一个小型空调系统,它将空气处理设备各部件(包括空气冷却器、加热器、加温器、过滤器)与通风机、制冷机组组合成一个整体,具有结构紧凑、安装方便、使用灵活的特点,所以在空调工程中得以广泛应用。

(1)局部空调机组的类型。

1)按结构形式不同分为分体式和整体式。分体式将蒸发器和室内风机作为室内侧机组,把制冷系统的蒸发器之外的其余部分置于室外,称作室外机组,如图7.4所示。室内机有吊顶、壁挂、落地、嵌入等型式,根据室外机和室内机的对应配置数量又分为一拖一和一拖多型式。按控制方式有转速恒定(简称定频)和转速可控(简称变频)之分。整体式是将空气处理部分、制冷部分和电控系统的控制部分等安装在一个罩壳中形成一个整体。它的结构紧凑、操作灵活,其制冷量一般在50kW 以下。

图7.4 分体式空调机组

1—送风口;2—至室内机;3—蒸发器;4—制冷剂配管;5—离心式风机;6—至室外机;7—轴流风机;8—进风口;9—压缩机;10—冷凝器;11—室内空气;12—室外空气;13—过滤器

2)按冷凝器的冷却方式不同分为风冷式和水冷式。容量较小的机组,其冷凝器大都采用风冷却。风冷式空调机,可不受水源条件限制,在任何地区都可使用。它不需冷却塔和冷却水泵,给使用维修带来很大的方便。在水源紧张的地区和家用小型空调机上使用都很普遍。容量较大的机组,其冷凝器一般都用水冷却。一般用于水源充足的地区,为节约用水,大多数使用循环水。

3)根据用途不同,有多种空调机组。如常见的有恒温、恒湿机组,其用于全年要求恒温、恒湿的房间,它能控制房间的基准温度在20~25℃之间,波动范围不超过±1℃,控制相对湿度在50%~70%,波动范围在±10%;用于解决夏季降温用的冷风机组,其组成与恒温、恒湿机组相比,没有加热、加湿设备;热泵式空调机组,这种机组可作降温、采暖和通风之用。

(2)局部空调机组的特点。

1)结构紧凑、安装方便,空调机组由于把空气处理系统和制冷系统组合为一个整体,其结构紧凑,不需要另接管道和电路,一般不需设专门机房,也不需要对安装基础作特殊处理,可直接安装在房间的地板上或房间的窗台、墙孔中。(www.daowen.com)

2)操作方便、节约能源,空调机组一般不需专业的操作人员,一般人员都可以通过转动旋钮进行操作,十分方便。空调机组各自配备有控制系统,可以由用户根据自己的需要启动和停机,使能量消耗得以人为地控制。

3)设备利用率高,便于维修,小型空调机组分散在每个房间,可以在发生故障时,随时进行修理。由于零配件结构简单、维修不需要太长时间,设备使用率很高。

4)机组系统对建筑物外观有一定影响。安装房间空调机组后,会破坏原有的建筑立面,噪声、凝结水、冷凝器热风对环境会造成污染。另外,故障率高,设备使用寿命短,一般约10年。

3.半集中式空调系统

半集中式空调系统,是在克服集中式和局部式空调系统的缺点而取其优点的基础上发展起来的。半集中式空调系统除了有集中的空气处理室外,还在空调房间内设有二次空气处理设备(风机盘管机组)。这种对空气的集中处理和局部处理相结合的空调方式,克服了集中式空调系统空气处理量大,设备、风道断面积大等缺点,同时具有局部式空调系统便于独立调节的优点。半集中式空调系统因二次空气处理设备种类不同而分为风机盘管空调系统和诱导器系统。其中新风加风机盘管系统为最常用的半集中式空调系统,如图7.5所示。经处理的新风通过新风送风管送到房间,室内的风通过回风口与送入的新风混合再经过风机盘管处理,达到要求后再送入房间,这样不断的循环,达到房间的使用要求。半集中式空调系统一般用于多层多室,层高较低,热湿负荷不一致,各室空气不要串通及要求调节风量的场所,如宾馆、酒店、写字楼等。

图7.5 风机盘管加新风系统

图7.6 风机盘管机组构造

1—盘管;2—吸声材料;3—风机;4—出风口;5—凝水盘;6—箱体;7—空气过滤器

(1)风机盘管机组的组成及工作原理。风机盘管机组是半集中式中央空调理想的终端设备,相当于家用空调的室内机组,其结构形式常见有立式、卧式、卡式。风机盘管机组由风机、风机电动机、盘管、空气过滤器、凝水盘和箱体等组成,如图7.6所示。风机有离心式和贯流式两种形式,风机电动机通过调节电动机的输入电压来改变风机电动机的转速,使风机具有高、中、低3档风量,以实现风量调节的目的。盘管一般采用铜管,用铝片作其肋片。在制造工艺上,采用胀管工艺,这样既能保证管与肋片间的紧密接触,又提高了盘管的导热性能。盘管的排数有两排、三排或四排等类型。其工作原理是风机一般通过进风口直接从室内抽取所需的风量,然后经过风机主体段后从出风口吹出高速的气流,气流横掠过循环冷水(热水)盘管后被冷却(加热),被冷却(加热)的空气吹入房间以达到调节房间空气参数的目的。

(2)风机盘管的新风供给方式。风机盘管的新风供给方式有以下几种,如图7.7所示。

图7.7 风机盘管的新风供给方式

1—排风管道;2—新风管道;3—风机盘管

1)如图7.7(a)所示为室外新风靠房间的缝隙自然渗入(室内机械排风)补充新风,机组处理的空气基本上是再循环空气,这种方式投资和运行费用低,但室内卫生条件差,因受无组织渗透风影响,室内温度场不均匀,这种系统适用于室内人少的场合。

2)如图7.7(b)所示为墙洞引入新风直接进入机组,新风口可调节进风量,这种方式能保证室内新风量的要求,但新风负荷的变化会影响室内状态,这种系统适用于室内参数要求不高的建筑物。

3)如图7.7(c)所示为由独立的新风系统提供新风,新风可经过新风机组处理到一定的状态后,由送风风道直接送入空调房间,也可送入风机盘管机组如图7.7(d)所示,这种独立新风系统提高了空调系统的调节和运转的灵活性,目前应用广泛。

选择空调系统时,应根据建筑物的用途、规模、使用特点、室外气象条件、负荷变化情况和参数要求等因素,通过技术经济比较确定。这样就可在满足使用要求的前提下,尽量做到投资省、系统运行经济和能耗小。空调系统的常见选择原则见表7.1。

7.1.2.3 按负担室内负荷所用的工作介质分类

空调系统按负担室内负荷所用的工作介质不同分为以下几类,如图7.8所示。

(1)全空气系统。如图7.8(a)所示是指室内负荷全部由经过处理的空气承担的空调系统,集中式中央空调即为全空气系统。由于空气比热较小,需要较多的空气量才能满足室内消除余热、余湿,或补给房间所需热量和湿量的要求。因此通常风道断面尺寸较大,在体育馆、候车室、候机大厅、商场、剧场民用建筑和某些要求空调的车间采用这种形式。

(2)全水系统。如图7.8(b)所示的风机盘管系统即为全水系统,这种系统由经过处理的水负担室内热湿负荷,利用冷冻机处理后的冷冻水(或锅炉制出热水)送往空调房间的风机盘管中对房间的温度、湿度进行处理。

(3)空气—水系统。如图7.8(c)中由经过处理的空气和水共同负担室内热湿负荷,带新风的风机盘管系统属于这种空调方式。它既不完全依靠空气来负担热、湿负荷,可以减小风道,少占建筑空间,又避免了全水系统不能够满足卫生、正压等要求的弊病。是目前公用建筑空调系统最广泛的采用形式。

(4)制冷剂系统。如图7.8(d)中利用直接蒸发的制冷剂吸热来调节室内温度、湿度,局部式空调系统属于此类。制冷机组蒸发器中的制冷剂直接与被处理空气进行热交换,以达到调节室内空气温度、湿度的目的。

表7.1 空调系统的常见使用条件

图7.8 不同介质的空调系统

Q—热量;W—水蒸气

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