暖通系統(tǒng)理論介紹【高教知識】

1、暖通系統(tǒng) 理論介紹,1,全面分析,2,全面分析,暖通,01,02,03,制程排氣系統(tǒng),3,全面分析,1.空調(diào)系統(tǒng)概念 空調(diào)系統(tǒng)是指用人為的方法控制室內(nèi)空氣的溫度、濕度、潔凈度和氣流速度等參數(shù)，使之達(dá)到一定的要求范圍，以滿足生產(chǎn)過程的工藝要求和人員舒適度,2.空調(diào)系統(tǒng)分類： 根據(jù)不同的依據(jù)，空調(diào)系統(tǒng)可以有多種分類,常見的分類有8種，即,4,全面分析,5,全面分析,6,全面分析,7,全面分析,3.空調(diào)處理設(shè)備及其結(jié)構(gòu) 空調(diào)系統(tǒng)中涉及到的處理設(shè)備有很多，主要包括MAU、RCU、AHU、FCU、FFU 、DCC、OAU 、PAU等，這些設(shè)備各有各的功用，但總的來說，都是通過不同技術(shù)手段將空氣處理到要求

2、的狀態(tài)送入車間，以達(dá)到控制車間溫濕度的目的。 了解各種處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)及其處理原理，有利于加深對暖通系統(tǒng)的了解以及為設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)和異常事件的解決處理提供方向,對于一個既定的空調(diào)系統(tǒng)來說，它可能只有一種空調(diào)處理設(shè)備，也可能是幾種設(shè)備的組合，較為常見的組合是MAU+RCU、 MAU+ FFU 、MAU+ AHU等,8,全面分析,1）MAU（新風(fēng)機(jī)組） Make-up Air Unit的簡稱，主要功用按使用環(huán)境的需求輸送滿足一定技術(shù)參數(shù)的新鮮空氣。工作原理是在室外抽取新鮮的空氣經(jīng)過除塵、除濕（或加濕）、降溫（或升溫）等處理后通過風(fēng)機(jī)送到室內(nèi)，在進(jìn)入室內(nèi)空間時替換室內(nèi)原有的空氣,9,全面分析,2）RC

3、U（循環(huán)空調(diào)箱） Recycel Air Handing Unit的簡稱，主要功用為抽取潔凈室內(nèi)的空氣經(jīng)過降溫、除濕、過濾之后再次送入車間，以滿足潔凈室對溫度、濕度、潔凈度的要求,10,全面分析,3）AHU（混合空氣機(jī)組） Air Handing Unit的簡稱，主要功用為抽取室內(nèi)空氣（return air）和部分新風(fēng)混合后經(jīng)過除塵、除濕（或加濕）、降溫（或升溫）等處理后通過風(fēng)機(jī)送到室內(nèi)，以控制潔凈室內(nèi)的溫度、濕度和潔凈度,循環(huán)風(fēng),11,全面分析,4）FCU（風(fēng)機(jī)盤管） Air Handing Unit的簡稱，其工作原理為機(jī)組通過風(fēng)機(jī)不斷將房間內(nèi)的空氣抽取經(jīng)過降溫或加熱之后再送入房間，以控制房

4、間內(nèi)的溫度，滿足人員舒適的要求,12,全面分析,5）FFU（風(fēng)機(jī)濾器單元） Fan Filter Units的簡稱，即將風(fēng)機(jī)和過濾器（高效過濾器（HEPA）或超高效過濾器（ULPA）組合在一起構(gòu)成自身提供動力的末端凈化設(shè)備。FFu設(shè)有初、高效兩級過濾網(wǎng)。風(fēng)機(jī)從FFU頂部將空氣吸入并經(jīng)初、高效過濾器過濾，過濾后的潔凈空氣在整個出風(fēng)面以0.45M/S20%的風(fēng)速勻速送出。主要功用為控制車間內(nèi)的潔凈度,13,全面分析,6）DCC（干冷盤管） Dry Cooling Coil的簡稱，其工作原理為機(jī)組通過風(fēng)機(jī)不斷將房間內(nèi)的空氣抽取經(jīng)過降溫之后再送入房間，以控制房間內(nèi)的溫度，滿足工藝需求和人員舒適，所用冷

5、源為中高溫冷凍水，在處理過程中沒有冷凝水產(chǎn)生，可以有效避免滴水的情況發(fā)生。 7）OAU（外氣空調(diào)箱） 處理的氣體全部是新鮮空氣，可以理解為MAU的另一名稱 8）PAU（預(yù)冷空調(diào)箱） Pre-Cooling Handing Unit的簡稱，主要功用為對室外新風(fēng)進(jìn)行預(yù)處理，再送至風(fēng)機(jī)盤管（FCU,14,全面分析,空調(diào)水系統(tǒng)是暖通的一個重要系統(tǒng)，如果將暖通這個大系統(tǒng)看做是人體的話，空調(diào)水系統(tǒng)就是人體內(nèi)的血液系統(tǒng)，它是空調(diào)系統(tǒng)冷負(fù)荷、熱負(fù)荷以及濕負(fù)荷的重要載體，是進(jìn)行冷熱交換的媒質(zhì)。 1.系統(tǒng)組成 空調(diào)水系統(tǒng)主要 由四個部分，即冷水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、冷凝水系統(tǒng)。 1）冷凍水系統(tǒng) 冷凍水是指由

6、冷水機(jī)組制備出的低溫水，主要作用是在空調(diào)末端設(shè)備通過換熱器等釋放冷量，達(dá)到降溫除濕的目的。一般來說該系統(tǒng)通常采用閉式循環(huán)，并設(shè)有膨脹水箱補(bǔ)水。 冷凍水供水溫度可以根據(jù)不同的設(shè)備需求進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般來說，供水溫度控制在7 左右，供回水溫差在5 左右,15,全面分析,2）熱水系統(tǒng) 熱水主要是提供空調(diào)設(shè)備所需的熱量，作加熱空氣用，一般也為閉式系統(tǒng)，設(shè)有膨脹水箱補(bǔ)水。 空氣調(diào)節(jié)中熱水的供水溫度在4065 之間，一般為60 ，供回水溫差在4.215 之間，一般為10 3)冷卻水系統(tǒng) 冷卻水系統(tǒng)是指利用冷卻塔向冷水機(jī)組的冷凝器供給循環(huán)冷卻水的系統(tǒng)。主要作用是轉(zhuǎn)移冷水機(jī)組中冷凍水的熱量，達(dá)到降低冷凍水溫度的目

7、的。一般采用開式循環(huán)，通過冷卻水塔利用水蒸發(fā)吸熱的原理降低溫度。 4）冷凝水系統(tǒng) 冷凝水系統(tǒng)是指空調(diào)末端裝置在夏季工況時用來排出冷凝水的管路系統(tǒng),16,全面分析,2.水系統(tǒng)形式分類,17,全面分析,1）按循環(huán)方式分類 a.閉式循環(huán)系統(tǒng) 管路中的水在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行密閉循環(huán)，不與大氣接觸，僅在系統(tǒng)最高點(diǎn)設(shè)膨脹水箱（其功用是接納水體積的膨脹，對系統(tǒng)進(jìn)行定壓和補(bǔ)水）。 閉式循環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)是： 水泵揚(yáng)程低，輸送耗電量?。?循環(huán)水不與大氣接觸，管路與設(shè)備不易被腐蝕； 不需要建設(shè)回水池，占地面積較小，但要設(shè)置膨脹水箱；蓄冷能力小,18,全面分析,b.開式循環(huán)系統(tǒng) 管路之間有貯水箱或水池，管路中水與大氣相通。 開

8、式循環(huán)系統(tǒng)的特點(diǎn)是： 水泵揚(yáng)程高，輸送耗電量大； 循環(huán)水與大氣接觸，含氧量高，管路與設(shè)備易被腐蝕； 蓄冷能力較大,19,全面分析,2）按供、回水管路的布置方式分類 a.同程式系統(tǒng) 同程式系統(tǒng)是指水流通過各末端空調(diào)設(shè)備時的路程相同或基本相等的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)個末端的水流阻力較為接近，有利于水力平衡，系統(tǒng)穩(wěn)定性好，流量分配均勻。但管路布置較為復(fù)雜，管路較長，水阻力增加，水泵能耗較高，初期投資也比較大,20,全面分析,b.異程式系統(tǒng) 異程式系統(tǒng)指水流經(jīng)過每個末端設(shè)備的路程不同的系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是管路配置簡單，管路長度短，初期投資低，但是由于各環(huán)路的總長度不同，股各環(huán)路的阻力不平衡，從而導(dǎo)致了流量分

9、配不均勻，可以在支管上安裝流量調(diào)節(jié)裝置，增大并聯(lián)支管的阻力，來改善流量分配不均的情況,21,全面分析,3）按供回水制式（管數(shù)）分類 a.兩管制水系統(tǒng) 冷水系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)采用相同的供水管和回水管路，只有一供一回兩根水管系統(tǒng)。該種系統(tǒng)簡單，施工方便，但不能用于同時需要供冷和供熱的場所,22,全面分析,b.三管制水系統(tǒng) 三管制系統(tǒng)是指冷水和熱水供水管路分開設(shè)置，而回水管路共用的系統(tǒng)。 這種系統(tǒng)存在明顯的問題，比如冷、熱量相互抵消，能量浪費(fèi)嚴(yán)重；較高溫度回水直接進(jìn)入冷水機(jī)組，不利于冷水機(jī)組的正常運(yùn)行，故，目前在空調(diào)系統(tǒng)中幾乎不用了,23,全面分析,c.四管制水系統(tǒng) 四水管制水系統(tǒng)是指冷水和熱水的供回水

10、管路全部分開設(shè)置的水系統(tǒng)。冷水和熱水可以同時獨(dú)立送至各個末端設(shè)備。 這種設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)在于各末端設(shè)備可以隨時自由選擇供冷和供熱模式，控制的精度較高,24,全面分析,4）按循環(huán)水泵配置方式分類 a.單式泵系統(tǒng) 冷、熱源側(cè)與負(fù)荷側(cè)共用一組循環(huán)水泵。該系統(tǒng)初期投資較少，但是不能調(diào)節(jié)系統(tǒng)流量，在低負(fù)荷時不能調(diào)節(jié)水流量以節(jié)省能耗。 b.復(fù)式泵系統(tǒng) 冷、熱源側(cè)與負(fù)荷側(cè)分別配備循環(huán)水泵。該系統(tǒng)通過設(shè)置二次泵，能夠調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)水量，節(jié)約能耗，能夠適應(yīng)空調(diào)分區(qū)的負(fù)荷變化，適用于大型空調(diào)系統(tǒng),單式泵,復(fù)式泵,25,全面分析,5）按運(yùn)行調(diào)節(jié)的方法 a.定流量系統(tǒng) 定流量系統(tǒng)是指系統(tǒng)中循環(huán)水量保持不變，當(dāng)空調(diào)負(fù)荷變化

11、時，通過改變供、回水的溫度來適應(yīng)。 這種系統(tǒng)操作簡單、方便，不需要復(fù)雜的自控設(shè)備，但輸水量是按照最大空調(diào)負(fù)荷來設(shè)定的，因此循環(huán)水泵的輸送能耗處于最大值，運(yùn)行費(fèi)用較大。 該系統(tǒng)一般用于間歇性使用的建筑。 b.變流量系統(tǒng) 變流量系統(tǒng)是指系統(tǒng)中供、回水溫差保持不變，當(dāng)空調(diào)負(fù)荷變化時，通過改變供水量來適應(yīng)。 該種系統(tǒng)水泵容量和耗電量都較小，而且初期投資也相對較低。該系統(tǒng)必須設(shè)置自控設(shè)施,26,全面分析,溫度、濕度是保證車間工藝正常生產(chǎn)和人員舒適度重要指標(biāo)，所以溫、濕的控制是暖通系統(tǒng)的核心工作之一，要求每一個暖通人員都要能夠熟練的控制車間的溫濕度，要達(dá)到這個目的，要求我們正確理解和掌握空氣的狀態(tài)參數(shù)和焓

12、濕圖的構(gòu)成及其實際應(yīng)用。 1.濕空氣的組成 大氣可以看做是干空氣和一定量的水蒸氣混合而成的，因此，常把大氣稱作濕空氣，其組成成分見下表,27,全面分析,2.濕空氣的狀態(tài)參數(shù) 狀態(tài)參數(shù)是指能夠用來描述濕空氣狀態(tài)特性的物理量，一般包括壓力、溫度、比體積和密度、含濕量、相對濕度、比焓等。 1）大氣壓力Pa 地球表面單位面積上所受的空氣層的壓力叫做大氣壓力， 常用Pa表示，單位以帕（Pa）或千帕（KPa）表示。大氣壓力 并不是一個定值，它隨著季節(jié)、氣候的變化而略也不同。 2）水蒸氣分壓力Pa 濕空氣中水蒸氣的分壓力是指在某一溫度下，水蒸氣獨(dú)占濕空氣的體積時所產(chǎn)生的壓力。它的數(shù)值反映了濕空氣中水蒸氣含量

13、的多少。在一定溫度條件下，一定量的濕空氣中所能吸納的濕空氣是有限的，根據(jù)濕空氣中水蒸氣的含量的多少可分為飽和濕空氣與不飽和濕空氣,28,全面分析,3）密度 濕空氣的密度等于干空氣的密度和水蒸氣的密度之和，單位為kg/m3，一般條件下，近似取=1.2 kg/m3。 4）含濕量d 含濕量是指對應(yīng)于1kg干空氣的濕空氣中所含有的水蒸氣的量，單位為kg/kg干空氣。 5）絕對濕度（濕空氣中水蒸氣的密度） 絕對濕度是指1m3濕空氣含有的水蒸氣的量，單位為kg/m3。 6）相對濕度 相對濕度，指空氣中水蒸氣分壓與飽和水蒸汽分壓力的百分比。反映了濕空氣接近飽和的程度，即吸納水蒸氣的能力， 越接近100說明濕

14、空氣吸納水蒸氣的能力越小，反之，亦然,29,全面分析,7）濕空氣的比焓h 濕空氣的比焓h指空氣中含有的總熱量，簡稱焓。濕空氣的比焓是以1kg干空氣為計算依據(jù)的，即1kg干空氣的比焓和dkg水蒸氣的比焓之和。濕空氣的焓值包括顯熱和潛熱，其中顯熱與溫度有關(guān)，潛熱與水蒸氣的含量有關(guān)。 8)干球溫度 用干球溫度計測出的空氣溫度 9）濕球溫度 用濕球溫度計測出的空氣溫度 10）露點(diǎn)溫度 露點(diǎn)溫度是在含濕量不變的情況下，濕空氣達(dá)到飽和時的溫度。所以，判斷是否結(jié)露，主要看表面溫度是高于還是低于空氣的露點(diǎn)溫度而定。 對于結(jié)露我們有時候會利用這種現(xiàn)象來達(dá)到一定的目的，比如說用低于濕空氣露點(diǎn)溫度的冷凍水，通過表冷

15、器，達(dá)到除濕效果,2.5,干球濕度和濕球溫度反映了濕空氣的相對濕度的大小,30,全面分析,3焓濕圖的構(gòu)成及其應(yīng)用 1）焓濕圖的構(gòu)成 濕空氣焓濕圖，是在一定氣壓下，將濕空氣的主要狀態(tài)參數(shù)之間的關(guān)系用線圖表示出來，圖上的每一點(diǎn)不僅代表了濕空氣的某一狀態(tài)，并具有確定的狀態(tài)參數(shù)。 焓濕圖以比焓h為縱坐標(biāo)，含濕量d為 橫坐標(biāo)， 主要包括等溫線、等焓線、等濕線、 等相對濕度線,等溫線,等焓線,等濕線,等相對濕度線,焓濕圖,31,全面分析,2）焓濕圖的應(yīng)用 確定濕空氣的狀態(tài)參數(shù) 一般知道濕空氣的t、h、d、 中任何兩個參數(shù)都可以在焓濕圖中確定濕空氣的狀態(tài)點(diǎn)，其他參數(shù)根據(jù)狀態(tài)點(diǎn)查圖即可得到。 然而一些參數(shù)是不

16、易獲得的，比如空氣的含濕量用儀器無法直接測量，也沒有這樣的儀器，所以，我們經(jīng)常根據(jù)容易測得的數(shù)據(jù)，通過計算和查圖得到濕空氣的其他參數(shù)。易于測得數(shù)據(jù)有所在地區(qū)大氣壓力Pa，干球溫度t和濕球溫度ts,32,全面分析,表示濕空氣的狀態(tài)變化過程,33,全面分析,濕空氣加熱過程 空氣調(diào)節(jié)中常用空氣加熱器或電加熱器處理空氣，在處理過程中，空氣的溫度增加，但含濕量沒有發(fā)生變化，又稱為干式加或等濕加熱熱。空氣的變化是等濕、增焓、升溫的過程，在焓濕圖表示為AB的過程。 濕空氣冷卻的過程 利用冷水或其他冷媒通過空氣冷卻器對濕空氣冷卻， 根據(jù)冷卻器表面溫度的高低可分為干式冷卻過程和減濕冷卻過程兩類。 a.干式冷卻過

17、程 用表面溫度低于空氣溫度卻又高于空氣露點(diǎn)溫度的空氣冷卻器來處理空氣的過程?？諝獾淖兓^程是等濕、 減焓、降溫的過程，在焓濕圖表示為AC的過程 b.減濕冷卻過程 用溫度低于空氣露點(diǎn)溫度的空氣冷卻器來處理空氣的過程?？諝庵械乃魵饽Y(jié)為水，空氣的狀態(tài)變化是減濕冷卻或者冷卻干燥過程，在焓濕圖表示為AG的過程,34,全面分析,等焓減濕過程（升溫減濕） 利用固體吸濕劑干燥空氣，水蒸氣被吸濕劑吸附，空氣的含濕量降低，而水凝結(jié)是放出氣化潛熱濕空氣 溫度升高，空氣焓值基本不變，整個過程近似等焓減濕在焓濕圖表示為AD的過程 等焓加濕過程 利用噴水室噴循環(huán)水處理空氣時，水吸收空氣的熱量蒸發(fā)成水蒸氣進(jìn)入空氣，使空

18、氣失去顯熱的同時，增加了潛熱，焓值基本保持不變，近似與等焓過程，在焓濕圖表示為AE的過程,等溫加濕過程 通過向空氣中噴蒸汽來實現(xiàn)。空氣中增加蒸汽后焓值和含濕量均有增加。當(dāng)蒸汽溫度為100 時，近似等溫,確定兩種不同狀態(tài)空氣混合參數(shù),35,全面分析,4.溫、濕度控制實際方法 隨著空氣調(diào)節(jié)技術(shù)的發(fā)展，對溫濕度的控制越來越精密，控制方法也越來越多，但是，其控制原理是相同的，即用處理好的空氣替換車間原有的空氣，只是組合方式不同。常見的組合方式有MAU+RCU、MAU+FFU、MAU+DCC、MAU+FCU等。下面以MAU+RCU為例，介紹溫濕度的控制,36,全面分析,對于MAU+RCU系統(tǒng)，由于一般采

19、用低溫冷凍水，所以兩種設(shè)備對濕負(fù)荷和熱負(fù)荷都承擔(dān)，但是各有所側(cè)重，即，MAU主要承擔(dān)濕負(fù)荷，RCU主要承擔(dān)熱負(fù)荷。實際控制是主要是通過設(shè)定MAU和RCU的送風(fēng)干球溫度和濕球溫度來實現(xiàn)，詳見下圖,37,全面分析,潔凈室是指將一定空間范圍內(nèi)之空氣中的微粒子、有害空氣、細(xì)菌等之污染物排除，并將室內(nèi)之溫度、潔凈度、室內(nèi)壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電控制在某一需求范圍內(nèi)，而所給予特別設(shè)計之房間。 我們一般用潔凈度來衡量潔凈室的空氣質(zhì)量，所謂潔凈度是指潔凈空氣中空氣含塵（包括微生物）量多少的程度，單位為pc/m3。潔凈室的控制要素為,38,全面分析,1.潔凈室等級劃分 潔凈空間單位體積空氣

20、中，以大于或等于被考慮粒徑的粒子最大濃度限值進(jìn)行劃分的等級標(biāo)準(zhǔn)。 各個國家都有自己的劃分標(biāo)準(zhǔn)，下面簡要介紹幾種常用的劃分標(biāo)準(zhǔn),空氣潔凈度分級標(biāo)準(zhǔn)：GB/T16292-1996（中國標(biāo)準(zhǔn),39,全面分析,ISO14644-1（國際標(biāo)準(zhǔn),40,全面分析,2.潔凈室工作方式 這里所說的工作方式即潔凈室的氣流組織，不同等級的潔凈室氣氣流組織是不同，總的來說，潔凈室的氣流組織分為：單向流式、非單向流、混合流、矢流四種： 1）單向流（層流）潔凈室 單向流潔凈室又稱為柱塞流潔凈室，可以分為垂直單向流潔凈室和水平單向流潔凈室，其控制原理為替換，即用處理好的的潔凈空氣替換潔凈室內(nèi)原有的空氣,41,全面分析,2）

21、非單向流（亂流）潔凈室 非單向流潔凈室的控制原理為稀釋，即用處理好的的潔凈空氣稀釋潔凈室內(nèi)原有的空氣，以達(dá)到對潔凈度的控制，非單向流有不同的送回風(fēng)方式，如下圖所示,42,全面分析,3）混合流潔凈室 混合流潔凈室是將垂直單向流和非單向流兩種氣流組織和在一起構(gòu)成的氣流流型,43,全面分析,4）矢流潔凈室 矢流潔凈室也可以稱為對角流潔凈室,44,全面分析,不同級別潔凈廠房的送風(fēng)量、冷量機(jī)耗電投資的指標(biāo),45,全面分析,3.潔凈室的形態(tài) 潔凈室根據(jù)不同時段的運(yùn)行狀況可以分為三種狀態(tài)，即： 空態(tài)：已經(jīng)建造完成并可以投入使用的潔凈室（設(shè)施）。它具備所有有關(guān)的服務(wù)和功能。但是，在設(shè)施內(nèi)沒有操作人員操作的設(shè)備。 靜態(tài)：各種功能完備、設(shè)定安裝妥當(dāng)，可以按照設(shè)定使用或正在使用的潔凈室