建筑设备工程课件第九章.ppt

第九章空气调节9-1衡量空气的环境指标9-2空气调节系统9-3空调系统的空气处理设备9-4空气调节的制冷装置9-5空调房间的气流组织9-6空调系统的消声与防震 9-1衡量空气的环境指标空气调节（AirConditioning）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”。 ①舒适性空调室内温、湿度标准②工艺性空调室内温、湿度标准夏季冬季温度应采用24—28℃相对湿度应采用40—65%风速不应大于0.3m／s温度应采用18—22℃相对湿度应采用40—60%风速不应大于0.2m／s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。 9-2空气调节系统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。 （1）集中式空调系统空气处理设备、制冷系统，水系统，自动测试及控制设备均集中设置于空调机房内，将处理过的空气用送风机通过管道系统分别送到各个房间。这种系统空气处理设备能实现对空气的各种处理过程，可以满足各种调节范围和空调精度及洁净度要求，也便于集中管理和维护，是工业空调和大型民用公共建筑采用的最基本的空调形式。 能实现对空气的各种处理过程，可以满足各种调节范围和空调精度及洁净度要求，也便于集中管理和维护，是工业空调和大型民用公共建筑采用的最基本的空调形式。与半集中式空气调节系统相比，一次投资多，设备占地大，风管的尺寸大，占用空间多。系统中流动的空气：新鲜空气循环空气两者混合空气 柜式吊装空调机组散流器 为什么空调系统中一般使用新风和循环空气的混合空气？利用新风是为了满足空调房间卫生要求，保证人的身体健康；利用一部分回风是为了节能，所以这种形式用得最多。回风量越大新风量越小越经济，但新风量太小卫生条件不好。一般规定新风量占总风量的10％∼15％。 （2）局部式空调系统空气处理设备、制冷系统、水系统组合在一起，成为一个整体式空调机组。直接置于被调空间内或相邻房间，再通过比较短的风道将空气送入被调空间，也可置于外墙或外窗上。不用单独机房，使用灵活，移动方便，可以满足不同的空调房间不同送风要求，是家用空调及车辆空调的主要形式。但会影响建筑的立面美观。 空气处理设备、制冷系统、水系统组合在一起，成为一个整体式空调机组。直接置于被调空间内或相邻房间，再通过比较短的风道将空气送入被调空间，也可置于外墙或外窗上。不用单独机房，使用灵活，移动方便，可以满足不同的空调房间不同送风要求，是家用空调及车辆空调的主要形式。但会影响建筑的立面美观。1、窗式空调机是一种直接安装在窗台上的小型空调机。 2、分体式空调机由室内机、室外机以及连接管和电线组成。把压缩机置于室外机内，所以室内噪音小。3、恒温恒湿机组应用于对空调精度要求比较高的场所。 3）半集中式空调系统具有集中的空气处理室（主要用于处理室外新鲜空气）和送风管道，同时又在各空调房间设有局部处理装置。设在房间的局部处理装置又称未端装置，如风机盘管，诱导器。与集中式空调相比较，这类系统省去了回风管道，节省建筑空间，室内热湿负荷主要由通过末端装置的冷（热）水来负担，由于水的比容小，密度大，因而输水管径小，有利于敷设和安装，特别适用于高层建筑。 风机盘管半集中式空调系统的另一种末端装置，主要由风机和冷热水盘管组成。诱导器用于空调房间送风的一种特殊设备， 宾馆客房风机盘管示例 9-3空调系统的空气处理设备一、空气加热和冷却1、空气加热（1）加热器种类有表面式空气加热器和电加热器等。（2）加热器选择应已知：空气量，被加热空气的初温和终温，热媒参数等。并根据这些参数选择加热器的型号、台数和组合方式，并计算空气通过加热器的阻力和热水的阻力。 2、空气冷却大部分的表面式换热器，既可以作加热器也可以作冷却器。（1）表面式空气冷却器（2）喷水室 二、空气加湿和减湿1、空气加湿蒸汽加湿器电加湿器超声波加湿器离心式加湿器喷水室加湿 2、空气减湿（1）加热通风法除湿向空调房间送入热风或直接在空调房间进行加热来降低室内空气的相对湿度。 当室内的含湿量一定时，空气的温度每升高1℃，相对湿度约降低5％。但空气的等湿升温过程并不能减少含湿量，只能降低相对湿度，也就是不能真正的除湿。（2）冷冻除湿机利用制冷设备来除掉空气中的水分。蒸发器表面温度低于空气的露点温度，空气中的水就在蒸发器表面凝结，水分被除掉。 （3）喷水室喷水室是既能加湿又能减湿的设备，这主要取决于喷水的温度。喷水室的作用是将水喷成雾状，当空气经过时，空气和水进行热湿交换，达到特定的处理目的。 三、空气的净化1、作用除掉空气中的灰尘，控制房间的洁净度。2、空气的净化要求分三类一般净化、中等净化、超级净化。3、空气过滤器分为初效过滤器、中效过滤器、高效过滤器等。 9-4空气调节的制冷装置一、常用冷源空调工程中使用的冷源包括天然冷源和人工冷源两种。天然冷源冰雪、地下水，用作食品冷藏和防暑降温。具有价廉，贮量大等优点，而且利用不需要复杂的技术和设备，应优先考虑。受时间、地区等条件限制，一般不能得到0℃以下的温度，而且不易控制和调节，因此只用在防暑降温和少量食品的短期贮藏方面。 人工冷源需要比较复杂的技术和设备，生产的冷量成本较高。避免了天然冷源的局限性，特别是可以根据不同的要求获得不同的低温。空调工程中使用的制冷机有蒸气压缩式、吸收式和蒸汽喷射式三种。目前采用最多的是压缩式制冷。 二、蒸汽压缩式制冷原理及设备1．蒸气压缩式制冷原理压缩式制冷循环原理图 压缩式制冷机的工作原理，是利用“液体气化时要吸收热量”这一物理特性，通过制冷剂(工质)的热力循环，以消耗一定量的机械能作为补偿条件来达到制冷的目的。压缩式制冷机是由制冷压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器等四个主要部件所组成，并用管道连接，构成一个封闭的循环系统。制冷剂在制冷系统中历经蒸发、压缩、冷凝和节流等四个热力过程。 在蒸发器中，低压低温的制冷剂液体吸取其中波冷却介质(如冷水)的热量，蒸发成为低压低温的制冷剂蒸气，每小时吸收的热量Qo即为制冷量。低压低温的制冷剂蒸气被压缩机吸入，并被压缩成高压高温的蒸气后排入冷凝器。在压缩过程中，制冷压缩机消耗机械功AL。在冷凝器中，高压高温的制冷剂蒸气被冷却水冷却，冷凝成高压的液体，放出热量Qk 从冷凝器排出的高压液体，经膨胀阀节流后变成低压低温的液体，进入蒸发器再行蒸发制冷。由于冷凝器中所使用的冷却介质(水或空气)的温度比被冷却介质(水或空气)的温度高得多，因此上述人工制冷过程实际上就是从低温物质夺取热量而传递给高温物质的过程。由于热量不可能自发地从低温物体转移到高温物体，故必须消耗一定量的机械能AL作为补偿条件，正如要使水从低处流向高处时，需要通过水泵消耗电能才能实现一样。 2．蒸气压缩式制冷设备压缩式制冷系统，根据所采用的制冷剂不同，可分为氨制冷系统和氟利昂制冷系统两类。这两类制冷系统中，除具备上述四个主要部件外，为保证系统的正常运转，尚需配备—些辅助设备，包括油分离器(分离压缩后的制冷剂蒸气所夹带的润滑油)、贮液器(存放冷凝后的制冷剂液体，并调节和稳定液体的循环量)、过滤器和自动控制器件等。此外，氨制冷系统还配有集油器和紧急泄氨器等；氟利昂制冷系统还配有热交换器和干燥器等。要介绍 下面简制冷系统中形体较大的一些设备的构造型式和规格尺寸。1．制冷压缩机制冷压缩机的种类繁多，有活塞式、离心式和回转式等各种型式，目前应用最多的是活塞式压缩机。活塞式压缩机有全封闭式、半封闭式和开启式三种构造型式。全封闭式压缩机一般是小型的，多用于空调机组中;半封闭式除用于空调机组外，也常用于小型的制冷机房中，开启式压缩机一般都用于制冷机房中 2．冷凝器在空调制冷系统中常用的冷凝器有立式壳管型和卧式壳管型两种，前者用于氨制冷系统，后者在氨和氟利昂制冷系统中均可使用。这两种冷凝器都是用水作为冷却介质，冷却水通过圆形外壳内的许多钢管或铜管内，制冷剂蒸气在管外空隙处冷凝。有些卧式冷凝器常与压缩机组成一体，称为压缩冷凝机组，这样既节省占地面积，又便于施工安装。 3．蒸发器4.节流装置 9-5空调房间的气流组织气流组织，是指在空调房间内为实现某种特定的气流流型以保证空调效果和提高空调系统的经济性而采取的一些技术措施。不同用途的空调工程，对气流组织有着不同的要求。恒温恒湿空调系统，主要是使工作区内保持均匀而又稳定的温、湿度，同时又应满足区域温差、基准温湿度及其允许波动范围的要求。区域温差，是指 工作区内无局部热源时，由于气流而引起的不同地点的温差。有高度净化要求的空调系统，主要是使工作区内保持应有的洁净度和室内正压。对空气流速有严格要求的空调系统，则应主要保证工作区内的气流速度符合要求。影响气流组织的因素很多，其中主要的是送，回风方式以及送风射流的运动参数。 送风口和回风口活动百叶风口（a）双层百叶风口；（b）单层百叶风口喷口（a）固定式喷口；（b）可调角度喷口 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 固定叶片条形散流器（a）直流式；（b）单侧流；（c）双侧流回风口（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 回风口回风口处的气流速度衰减很快，故对室内气流组织的影响不大。回风口的构造比较简单，类型也不多。最简单的就是在孔口上装金属网，以防杂物被吸入。回风口通常设在房间的下部，下缘距地面0．15m以上。室温允许波动范围等于或大于1℃的空调房间，有时采用走廊回风(图9-20c)，这时可在房门下端或墙壁底部设置可调节的百叶风口，回风通过它进入走廊，再由走廊集中抽回到空调箱。为防止室外空气混入，走廊两端应设密闭性能较好的门。 空调房间气流组织按照送、回风口布置位置和型式的不同，可以有各种各样的气流组织形式。大致可以归纳为以下五种：侧送侧回上送下回中送上下回下送上回上送上回 1.侧送侧回侧送风口布置在房间的侧墙上部，空气横向送出，吹到对面墙上后转折下落，以较低速度流过工作区，再由布置在侧墙下部的回风口排出。根据房间跨度大小，可以布置成单侧送、单侧回和双侧送、双侧回。特点：①速度场和温度场都趋于均匀和稳定，因此能保证工作区气流速度和温度的均匀性。②工作区处于回流区，故排风温度等于室内工作区温度。③由于侧送侧回的射流射程比较长，射流来得及充分衰减，故可加大送风温差。 侧向送风是最常用的一种空调送风方式，它具有结构简单、布置方便和节省投资等优点，室温允许波动范围大干和等于±O．5℃的空调房间一般均可采用。侧向送风除上述单侧上送下回风方式外，根据情况亦可做成单侧上送上回风；双侧内送下回风或上回风，双侧外送上回风以及中部双侧内送，上回或下回J三排风等各种型式， 2.上送下回孔板送风和散流器送风是常见的上送下回形式。孔板送风和散流器送风，可以形成平行流流型，涡流少，断面速度场均匀的气流。对于温湿度要求精度高的房间，特别是洁净度要求很高的房间，是理想的气流组织型式。 （1）散流器是装在顶棚上的一种送风口，它具有诱导室内空气使之与送凤射流迅速混合的特性。用散流器送风有平送和下送两种方式。图是散流器平送的气流流型，图是两种平送散流器的结构示意图，其中(a)叫做盘式散流器；(b)叫做圆形(尚有方形)直片式散流器。这种送风方式，气流系沿顶棚横向流动，形成贴附，而不是直接射入工作区。要求较高的恒温车间，如果房 间较低、面积不大，而且有吊顶或技术夹层可以利用时，可采用这种送风方式。如果房间的面积较大，可采用几个散流器对称布置，各散流器的间距一般在8～6m之间，散流器的中心轴线距墙一般不小于1m。 图9-22散流器平送的气流流型图9-23平送散流器(a)盘式；(b)圆形直片式 是散流器下送的气流流型，是常用的一种流线型散流器的结构图。这种送风方式使房间中的气流分成两段：上段叫做混合层I下段是比较稳定的平行流，整个工作区全部处于送风的气流之中。这种气流组织方式主要用于有高度净化要求的车间。房间高度以3．5～4．Om为宜，散流器的间距一般不超过8m。 图9-24散流器下送的气流流型图9-25流线型散流器 (二)孔板送风孔板送风是将空调送风送入顶棚上面的稳压层中，在稳压层的作用下，通过顶棚上的大量小孔均匀地送入房间。可以利用顶棚J三面的整个空间做为稳压层，也可以专设稳压箱，稳压层的净高应不小于0．2m。孔板可用铝板、木丝板、五夹板、硬纤维板、石膏板等材料制作，孔径一般为4～lOmm，孔距为40～lOOmm。整个顶棚全部是孔板的叫做全面孔板送风，只在顶棚的局部位置布置孔板的叫做局部孔板送凤。 对于全面孔板送风，根据不同的设计条件，可以在孔板下面形成下送平行流的气流流型或是不稳定流流型。前者主要用于有高度净化要求的空调房间；后者适用于室温允许波动范围较小和要求气流速度较低的空调房间。采用局部孔板送风时，在孔板下部同样可以形成平行流或不稳定流，但在孔板的周围则形成回旋气流。 全面孔板下送平行流流型 3.中送下、上回对于高大房间，送风量往往很大，房间上部和下部的温差也比较大，采用中部送风，下部和上部同时排风，形成两个气流区，保证下部工作区达到空调设计要求，而上部气流区负担排走非空调区的余热量。 4.下送上回对于室内余热量大，特别是热源又靠近顶棚的场合，采用这种气流组织形式是非常合适. 5.上送上回这种气流组织形式是将送风口和回风口叠在一起，布置在房间上部。防止气流短路现象的发生。 9-6空调系统的消声与防震消声与减振空调设备(风机、水泵、制冷压缩机等，其中以风机为主)在运行时产生噪声和振动，并通过管道及其它结构物传入空调房间。因此对于要求控制噪声和防止振动的空调工程，应采取适当的消声和减振措施。消声措施包括两个方面：一是设法减少噪声的产生I=是必要时在系统中设置消声器。 为减小风机的噪声，可采取下列一些措施；(1)选用高效率、低噪声型式的风机，并尽量使共造行工作点接近最高效率点；(2)风机与电动机的传动方式最好采用直凄连接，如不可能，则采用联轴器连接或皮带轮传动；(3)适当降低风管中的空气流速，有一般消声要求的系统，主风管中的流速不宜超过8m／s，以减少因管中流速过大而产生的噪声，有严格消声要求的系统，不宜超过5m／s; (4)将风机安装在减振基础上，并且风机的进，出风口与风管之间采用软管连接;(5)在空调机房内和风管中粘贴吸声材料，以及将风机设在有局部隔声措施的小室内等等。消声器的构造型式很多，按消声的原理可分为如下几类:1．阻性消声器阻性消声器是用多孔松散的吸声材料制成的，见图。当声波传播时，将激发材料孔隙中的分子振动， 由于摩擦阻力的作用，使声能转化为热能而消失，起到消减噪声的作用。这种消声器对于高频和中频噪声有一定的消声效果，但对低频噪声的消声性能较差。消声器构造示意(a)阻性消声器;(b)共振性消声器;(c)抗性消声器 2．共振性消声器如图所示，小孔处的空气柱和共振腔内的空气构成一个弹性振动系统。当外界噪声的振动频率与该弹性振动系统的振动频率相同时，引起小孔处的空气柱强烈共振，空气柱与孔壁发生剧烈摩擦，声能就因克服摩擦阻力而消耗。这种消声器有消除低频的性能，但频率范围很窄。 3．抗性消声器气流通过截面积突然改变的风管时，将使沿风管传播的声波向声源方向反射回去而起到消声作用。这种消声器对消除低频噪声有一定效果。 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。 空调系统中的电动设备，如风机、水泵、制冷压缩机等，在作旋转运动时将发生振动。减振是削弱振动传递的有效措施，减振的方法是在振源与基础之间设减振装置，用以消除它们之间的刚性连接，从而使从振源传到基础的振动减小到容许程度。常用的三种减振器：弹簧隔振器、橡胶隔振器和橡胶隔振垫。 为减弱风机运行时产生的振动，可将风机固定在型钢支架上或钢筋混凝土板上，下面安装减振器。减振器是用减振材料制作的，减振材料的品种很多，空调工程中常用的减振材料有橡胶和金属弹簧。图中是几种不同型式的减振器结构示意图。 几种不同型武的减振器结构示意(a)压缩型;(b)剪切型;(c)复合型