HVAC空調(diào)系統(tǒng)介紹

2023/2/4MicronFacilities1

空調(diào)系統(tǒng)介紹

yongfeng課程目標理解舒適性空調(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)?；疽?.熱舒適2.通風舒適性空調(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，則認為這時是“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(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(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）或相對濕度（%）來描述?？諝饬魉倜枋鍪覂?nèi)空氣的流動速度。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(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)處理過程用來補償室內(nèi)的熱濕的增加或減少，從而使室內(nèi)環(huán)境達到設(shè)計的熱舒適區(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。空調(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(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溫度(DP)

——空氣中水蒸氣開始凝結(jié)時的溫度?？照{(diào)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(yīng)該滿足：送風均勻。合適的送風速度避免有吹風感?？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，我們在室內(nèi)停留的時間占到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)境可能導致如頭痛、眼鼻喉刺激、頭昏及乏力等即時的不良反應(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。加強通風——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——因為微?？赡軙斐杉呻娐穳K短路。為實現(xiàn)該目的，常用的空調(diào)處理過程有:

過濾送風，以送入無塵空氣。維持室內(nèi)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(nèi)污染物。第二節(jié)：空調(diào)系統(tǒng)的5個循環(huán)2023/2/4MicronFacilities1913oC13oC12oC7oC3oC38oC49oC10oC35oC29oC34

oC,28oC7oC12oC29oC35oC27oC34

oC25oC控制系統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)——5個循環(huán)5個系統(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(cè)循環(huán)——

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

室內(nèi)熱濕負荷屋頂燈光設(shè)備地板外墻窗戶日照滲透人員內(nèi)墻2023/2/4MicronFacilities2495°F(35°C)送風機空調(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(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機空氣過濾器混合腔新風閥回風閥送風口空氣側(cè)循環(huán)——關(guān)鍵設(shè)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(cè)循環(huán)——關(guān)鍵設(shè)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(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(fā)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(fā)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(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(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)機組

2023/2/4MicronFacilities46冷卻盤管(蒸發(fā)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(diào)機組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(fā)器空冷式冷凝器節(jié)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(fā)器軸流風機控制循環(huán)2023/2/4MicronFacilities54建筑物自動控制系統(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組控制循環(huán)

空冷式制冷機組，風機盤管系統(tǒng)2023/2/4MicronFacilities56網(wǎng)絡(luò)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(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)分類方法是按負擔室內(nèi)負荷所用的冷卻/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)負荷全部由經(jīng)過處理的空氣來負擔的空調(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——單風管，一次回風系統(tǒng)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(tǒng)——關(guān)鍵設(shè)備AHU2023/2/4MicronFacilities62空氣處理機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)——定風量系統(tǒng)（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(nèi)環(huán)境？送風量保持恒定?？諝馓幚頇C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)——變風量系統(tǒng)（VAV）2023/2/4MicronFacilities6912℃送風13℃新風32℃排風

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

靜壓箱根據(jù)室內(nèi)負荷來調(diào)節(jié)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(nèi)合適的壓力。調(diào)節(jié)排風風機的速度來維持室內(nèi)合適的壓力。26℃全空氣系統(tǒng)的優(yōu)缺點2023/2/4MicronFacilities70優(yōu)點：送風集中處理，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)備置于人員活動區(qū)之外，操作及維護方便，噪聲低。送風進入空調(diào)房間，便于空氣流通，及實現(xiàn)分區(qū)壓力控制和熱回收。送風進入空調(diào)房間-便于室內(nèi)氣流組織。缺點:風管占據(jù)大量空間——減少了室內(nèi)屋頂可利用空間。對于定風量系統(tǒng)，不易實現(xiàn)對空調(diào)房間的單獨控制。全空氣系統(tǒng)的應(yīng)用2023/2/4MicronFacilities71常用于舒適性空調(diào)房間，如學校，寫字樓，商場等。

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)房間的熱濕負荷全靠水作為冷熱介質(zhì)來負擔。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(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(fā)性有機化合物分解為CO2

和H2O。風機盤管——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

單元式供暖機組——只用于供熱的末端設(shè)備。單元式通風機組——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。全水系統(tǒng)的優(yōu)缺點2023/2/4MicronFacilities76優(yōu)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?？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。各房間可以獨立調(diào)節(jié)。