HVAC空調(diào)系統(tǒng)介紹

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空調(diào)系統(tǒng)介紹

yongfeng課程目標(biāo)理解舒適性空調(diào)及工藝性空調(diào)的室內(nèi)環(huán)境要求；理解空調(diào)系統(tǒng)中的5個(gè)不同循環(huán)；描述典型空調(diào)系統(tǒng)種類、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵設(shè)備及典型應(yīng)用；2023/2/4MicronFacilities2第一節(jié)：典型室內(nèi)環(huán)境要求室內(nèi)環(huán)境要求2023/2/4MicronFacilities41.熱舒適2.通風(fēng)3.室內(nèi)空氣質(zhì)量4.室內(nèi)空氣流通5.噪聲室內(nèi)空氣環(huán)境要求按應(yīng)用的不同可以分為：舒適性空調(diào)及工藝性空調(diào)。基本要求1.熱舒適2.通風(fēng)舒適性空調(diào)更高要求工藝性空調(diào)潔凈室手術(shù)室1.傳染控制2.通風(fēng)3.熱舒適4.噪聲1.室內(nèi)顆粒物控制2.恒溫恒濕2023/2/4MicronFacilities5舒適性空調(diào)的典型室內(nèi)環(huán)境要求熱舒適2023/2/4MicronFacilities6熱舒適與室內(nèi)人員的冷熱感覺有關(guān)。當(dāng)室內(nèi)環(huán)境保持在一定的條件下大多數(shù)人都能接受時(shí)，則認(rèn)為這時(shí)是“舒適的”。該舒適的環(huán)境條件則稱為“熱舒適區(qū)”?？照{(diào)系統(tǒng)正是用來將室內(nèi)環(huán)境維持在該區(qū)的范圍內(nèi)。冷涼快舒適暖和熱熱舒適區(qū)2023/2/4MicronFacilities7與室內(nèi)人員熱舒適性有關(guān)的因素有(在空調(diào)系統(tǒng)中可以調(diào)節(jié))：人體的活動(dòng)量衣著情況空氣溫度空氣濕度空氣流動(dòng)速度平均輻射溫度ASHRAE標(biāo)準(zhǔn)

55-2004(室內(nèi)人員的熱環(huán)境條件)討論了該問題。ASHRAE人體熱舒適區(qū)空氣狀態(tài)與熱舒適性的關(guān)系MicronFacilities8人們平時(shí)說的“空氣”，實(shí)際上是干空氣和水蒸氣混合而成的“濕空氣”。在空調(diào)系統(tǒng)中，我們可以通過控制室內(nèi)溫度、濕度及空氣流動(dòng)速度來使室內(nèi)環(huán)境保持在熱舒適區(qū)內(nèi)。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(duì)濕度（%）來描述?？諝饬魉倜枋鍪覂?nèi)空氣的流動(dòng)速度。單位：m/s2023/2/4MicronFacilities9屋頂燈光設(shè)備地板外墻窗戶日照滲透人員內(nèi)墻室內(nèi)得熱、得濕量來源于：通過建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)（圍墻，窗戶，屋頂，地板……）的得熱；建筑內(nèi)設(shè)備的散熱，如燈光，計(jì)算機(jī)等；人員的散熱（也包括散濕）；通過室外空氣如通風(fēng)及滲透的得熱。室內(nèi)得熱、得濕量與熱舒適有關(guān)的空調(diào)處理過程MicronFacilities10

空調(diào)處理過程用來補(bǔ)償室內(nèi)的熱濕的增加或減少，從而使室內(nèi)環(huán)境達(dá)到設(shè)計(jì)的熱舒適區(qū)的室內(nèi)條件。為了控制室內(nèi)溫度、濕度及空氣流動(dòng)速度，需要的空調(diào)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?？照{(diào)處理過程——加熱MicronFacilities11

加熱盤管是常用的加熱設(shè)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(diào)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(dāng)空氣流過冷卻盤管時(shí)，空氣被冷卻，其溫度下降，如果溫度降到露點(diǎn)溫度以下時(shí)，水蒸氣將從空氣中凝結(jié)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(shè)備，主要有：冷凍水盤管制冷劑盤管空氣露點(diǎn)溫度(DP)

——空氣中水蒸氣開始凝結(jié)時(shí)的溫度?？照{(diào)處理過程——?dú)饬鹘M織2023/2/4MicronFacilities13人員活動(dòng)空間1.5~1.8m為滿足熱舒適性，氣流組織應(yīng)該滿足：送風(fēng)均勻。合適的送風(fēng)速度避免有吹風(fēng)感?？照{(diào)房間內(nèi)空氣流速不應(yīng)大于0.3m/s(平均值)。室內(nèi)空氣質(zhì)量(IAQ)2023/2/4MicronFacilities14日常生活中，我們?cè)谑覂?nèi)停留的時(shí)間占到70%，如在家里，辦公室等。室內(nèi)人員、設(shè)備、家具都有可能是室內(nèi)污染物的散發(fā)源。受污染的室內(nèi)環(huán)境可能導(dǎo)致如頭痛、眼鼻喉刺激、頭昏及乏力等即時(shí)的不良反應(yīng)以及如呼吸道疾病和心臟病等慢性不良反應(yīng)。改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的空調(diào)處理過程2023/2/4MicronFacilities15改善室內(nèi)空氣質(zhì)量的三種基本方法：源頭控制——去除或減少室內(nèi)污染源。加強(qiáng)通風(fēng)——將足夠量的室外新鮮空氣引入房間內(nèi)從而有效地稀釋或排出受污染空氣?？諝鈨艋萌邕^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(nèi)環(huán)境要求2023/2/4MicronFacilities17潔凈室——無塵區(qū)域高科技產(chǎn)品的生產(chǎn)過程可能要求有無塵區(qū)域——因?yàn)槲⒘？赡軙?huì)造成集成電路塊短路。為實(shí)現(xiàn)該目的，常用的空調(diào)處理過程有:

過濾送風(fēng)，以送入無塵空氣。維持室內(nèi)正壓防止室外污染物滲透進(jìn)入房間。合適的氣流組織來有效地排出室內(nèi)污染物。第二節(jié)：空調(diào)系統(tǒng)的5個(gè)循環(huán)2023/2/4MicronFacilities1913oC13oC12oC7oC3oC38oC49oC10oC35oC29oC34

oC,28oC7oC12oC29oC35oC27oC34

oC25oC控制系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)——5個(gè)循環(huán)5個(gè)系統(tǒng)循環(huán)2023/2/4MicronFacilities20空氣側(cè)制冷劑冷凍水排熱控制空氣側(cè)循環(huán)——

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

末端散流器柔性風(fēng)管金屬片送風(fēng)管中央空氣處理機(jī)組室外空氣入口回風(fēng)口空氣側(cè)循環(huán)——

室內(nèi)氣流組織2023/2/4MicronFacilities22送風(fēng)顯熱水分(潛熱)回風(fēng)空調(diào)房間2023/2/4MicronFacilities23空氣側(cè)循環(huán)——

室內(nèi)熱濕負(fù)荷屋頂燈光設(shè)備地板外墻窗戶日照滲透人員內(nèi)墻2023/2/4MicronFacilities2495°F(35°C)送風(fēng)機(jī)空調(diào)房間RAOAEA75°F(23.9°C)80°F(26.7°C)SAMAfilter空氣側(cè)循環(huán)——關(guān)鍵設(shè)備

送風(fēng)機(jī)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(cè)循環(huán)——關(guān)鍵設(shè)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(cè)循環(huán)——關(guān)鍵設(shè)備

冷卻/加熱盤管2023/2/4MicronFacilities27冷卻盤管加熱器送風(fēng)機(jī)空氣過濾器混合腔新風(fēng)閥回風(fēng)閥送風(fēng)口空氣側(cè)循環(huán)——關(guān)鍵設(shè)備

AHU(空氣處理機(jī)組)2023/2/4MicronFacilities28冷卻盤管送風(fēng)機(jī)回風(fēng)口送風(fēng)口過濾器空氣側(cè)循環(huán)——關(guān)鍵設(shè)備

FCU(風(fēng)機(jī)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(jī)組蒸發(fā)器冷凍水循環(huán)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(jī)組蒸發(fā)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(tǒng)2023/2/4MicronFacilities32泵冷卻盤管控制閥水冷卻器制冷劑循環(huán)2023/2/4MicronFacilities33壓縮機(jī)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(fā)器冷凝器110°F(43.3°C)膨脹閥蒸發(fā)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(fā)器DX蒸發(fā)器2023/2/4MicronFacilities35制冷劑蒸汽冷凍水回水冷凍水供水換熱管液態(tài)及氣態(tài)制冷劑滿液式蒸發(fā)器

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

2023/2/4MicronFacilities44Tubes可變節(jié)流孔直接蒸發(fā)制冷(DX)系統(tǒng)2023/2/4MicronFacilities45壓縮機(jī)冷卻盤管(蒸發(fā)器)節(jié)流裝置空冷式冷凝器組合式屋頂空調(diào)機(jī)組

2023/2/4MicronFacilities46冷卻盤管(蒸發(fā)器)水冷式冷凝器壓縮機(jī)送風(fēng)機(jī)排風(fēng)扇軸流風(fēng)機(jī)過濾器組合式屋頂空調(diào)機(jī)組2023/2/4MicronFacilities47排熱循環(huán)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(fēng)機(jī)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(jī)2023/2/4MicronFacilities52壓縮機(jī)蒸發(fā)器空冷式冷凝器節(jié)流裝置組合式空冷式制冷機(jī)2023/2/4MicronFacilities53空冷式冷凝器壓縮機(jī)蒸發(fā)器軸流風(fēng)機(jī)控制循環(huán)2023/2/4MicronFacilities54建筑物自動(dòng)控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)控制器控制循環(huán)——屋頂式VAV系統(tǒng)2023/2/4MicronFacilities55網(wǎng)絡(luò)控制器VAV末端組合式屋頂空氣處理機(jī)組控制循環(huán)

空冷式制冷機(jī)組，風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)2023/2/4MicronFacilities56網(wǎng)絡(luò)控制器空冷式制冷機(jī)組風(fēng)機(jī)盤管專用新風(fēng)機(jī)組熱水鍋爐泵排風(fēng)機(jī)MicronFacilities57第三節(jié)：典型的空調(diào)系統(tǒng)種類空調(diào)系統(tǒng)的分類2023/2/4MicronFacilities58ASHRAE最常用的空調(diào)系統(tǒng)分類方法是按負(fù)擔(dān)室內(nèi)負(fù)荷所用的冷卻/加熱介質(zhì)種類分類。.

全空氣系統(tǒng)全水系統(tǒng)空氣-水系統(tǒng)冷劑系統(tǒng)2023/2/4MicronFacilities59全空氣系統(tǒng)全空氣系統(tǒng)——空調(diào)房間的室內(nèi)負(fù)荷全部由經(jīng)過處理的空氣來負(fù)擔(dān)的空調(diào)系統(tǒng)。2023/2/4MicronFacilities6013oC13oC12oC7oC3oC38oC49oC10oC37

oC32

oC7oC12oC32

oC37

oC27oC34

oC25oC全空氣系統(tǒng)——系統(tǒng)構(gòu)成全空氣系統(tǒng)——典型應(yīng)用2023/2/4MicronFacilities61典型應(yīng)用——單風(fēng)管，一次回風(fēng)系統(tǒng)新風(fēng)排風(fēng)送風(fēng)回風(fēng)新風(fēng)回風(fēng)送風(fēng)空氣處理機(jī)組全空氣系統(tǒng)——關(guān)鍵設(shè)備AHU2023/2/4MicronFacilities62空氣處理機(jī)組的功能部件全空氣系統(tǒng)——關(guān)鍵設(shè)備AHU盤管:直接接觸式熱交換器?？諝饬鬟^盤管外部，而水、制冷劑、蒸汽或鹽水在盤管內(nèi)部的非接觸式熱交換器。翅片：擴(kuò)展受熱面水循環(huán)——換熱水管數(shù)目2023/2/4MicronFacilities63全空氣系統(tǒng)——關(guān)鍵設(shè)備AHU直接蒸發(fā)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(dòng)換熱。典型的蒸發(fā)溫度在3-10oC。凝結(jié)水集水器（用來收集凝結(jié)水）。性能參數(shù)：迎風(fēng)速度，傳熱系數(shù)，空氣側(cè)壓降，體積大小。2023/2/4MicronFacilities64全空氣系統(tǒng)——關(guān)鍵設(shè)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(yùn)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(tǒng)——關(guān)鍵設(shè)備AHU2023/2/4MicronFacilities67

全空氣系統(tǒng)——關(guān)鍵設(shè)備AHU噴淋室加濕器蒸汽加濕全空氣系統(tǒng)——定風(fēng)量系統(tǒng)（CAV）2023/2/4MicronFacilities68冷凍水出水溫度

12℃送風(fēng)13℃新風(fēng)32℃排風(fēng)

26℃回風(fēng)27℃冷凍水進(jìn)水溫度

7℃26℃如何控制室內(nèi)環(huán)境？送風(fēng)量保持恒定?？諝馓幚頇C(jī)組中冷卻盤管內(nèi)的冷凍水量由室內(nèi)溫度控制。全空氣系統(tǒng)——變風(fēng)量系統(tǒng)（VAV）2023/2/4MicronFacilities6912℃送風(fēng)13℃新風(fēng)32℃排風(fēng)

26℃回風(fēng)27℃7℃26℃如何控制室內(nèi)環(huán)境？送風(fēng)溫度恒定。

靜壓箱根據(jù)室內(nèi)負(fù)荷來調(diào)節(jié)送風(fēng)量。

AHU盤管冷凍水量由送風(fēng)溫度控制。利用AHU風(fēng)機(jī)來維持風(fēng)管內(nèi)合適的壓力。調(diào)節(jié)排風(fēng)風(fēng)機(jī)的速度來維持室內(nèi)合適的壓力。26℃全空氣系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)2023/2/4MicronFacilities70優(yōu)點(diǎn)：送風(fēng)集中處理，空氣處理過程更為節(jié)能，房間內(nèi)沒有凝結(jié)水，濕度易于控制，季節(jié)性調(diào)節(jié)易于控制。設(shè)備置于人員活動(dòng)區(qū)之外，操作及維護(hù)方便，噪聲低。送風(fēng)進(jìn)入空調(diào)房間，便于空氣流通，及實(shí)現(xiàn)分區(qū)壓力控制和熱回收。送風(fēng)進(jìn)入空調(diào)房間-便于室內(nèi)氣流組織。缺點(diǎn):風(fēng)管占據(jù)大量空間——減少了室內(nèi)屋頂可利用空間。對(duì)于定風(fēng)量系統(tǒng)，不易實(shí)現(xiàn)對(duì)空調(diào)房間的單獨(dú)控制。全空氣系統(tǒng)的應(yīng)用2023/2/4MicronFacilities71常用于舒適性空調(diào)房間，如學(xué)校，寫字樓，商場(chǎng)等。

有分區(qū)壓力控制需求的工藝性空調(diào)，如潔凈室，制藥廠，手術(shù)室等。

需進(jìn)行精確控制的空調(diào)房間，如高科技加工制造業(yè)。全水系統(tǒng)2023/2/4MicronFacilities72全水系統(tǒng)——空調(diào)房間的熱濕負(fù)荷全靠水作為冷熱介質(zhì)來負(fù)擔(dān)。2023/2/4MicronFacilities7312oC7oC3oC38oC49oC10oC37

oC32

oC7oC12oC32

oC37

oC全水系統(tǒng)——系統(tǒng)構(gòu)成全水系統(tǒng)——關(guān)鍵設(shè)備2023/2/4MicronFacilities74風(fēng)機(jī)盤管由風(fēng)機(jī)、電機(jī)、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(fēng)供給，可能需要一下空氣凈化措施來改善室內(nèi)空氣質(zhì)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(jìn)化——

利用TiO2

光催化氧化將空氣中的病原體如細(xì)菌、病毒及揮發(fā)性有機(jī)化合物分解為CO2

和H2O。風(fēng)機(jī)盤管——全水系統(tǒng)中用于制冷制熱及除濕的末端設(shè)備。全水系統(tǒng)——關(guān)鍵設(shè)備2023/2/4MicronFacilities75

單元式供暖機(jī)組——只用于供熱的末端設(shè)備。單元式通風(fēng)機(jī)組——一種用于制熱制冷的末端設(shè)備。它通過與外界大氣相連而引入新風(fēng)。全水系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)2023/2/4MicronFacilities76優(yōu)點(diǎn)：與風(fēng)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?？梢詾槊恳环謪^(qū)提供特定的制冷制熱量。為用戶提供多種功能，結(jié)構(gòu)緊湊，在一定程度上節(jié)省成本。各房間可以獨(dú)立調(diào)節(jié)。