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空调修改完整版重点讲义资料

3.1空气调节基础

3.1.1湿空气性质及焓湿图

1.湿空气状态:温度、比焓、含湿量、相对湿度、压力

2.焓湿图:t.d.h.ψ(在某一大气压力下)。 近似认为等湿球温度线即为等焓线。 空气状态变化的方向用热湿比表示:ε=

d

h

?? KJ/Kg 3.熟悉(2)~(7)空气处理过程及在图上表示。 两种不同状态空气混合h.d.t 相减均成比例:杠杆原理。 利用与空气体积成反比,也可以算出空气的体积。 4.沿等焓线—湿球温度 沿等湿线→露点温度 3.1.2室内外空气参数确定

人体热平衡六个主要影响因素:T 、ψ、V 、室内物体表面温度、衣着、活动。 PMV 预期平均评价 PPD 预期不满意率

1.舒适性空调室内设计参数。

人员长期逗留区域设计参数,表3.1-2 人员短期逗留:供冷1-2C ↑,V ≤0.5;供热1-2↓,V ≤0.3 公共建筑人员所需最小新风量,表 3.1-3。 高密人群建筑每人所需最小新风量 表 3.1-4。 2.工艺性空调内设计参数

工艺性空调一般可分为降温性,恒温恒湿,净化空调。 工艺需要、卫生条件、夏季活动区风速。

人员需风量Q1,稀释污染物Q2,排风+正压Q3,以上三个中取最大值。

3.室外空气计算参数(规范上有)

逐时温度计算,温度逐时变化系数,表3.1—5。 冬季传热量—稳定传热;夏季传热量—不稳定传热 3.1.3房间围护结构热工要求

波长大于4.5μm(温度低于120℃的物体产生的热辐射)不能透过玻璃。

1.墙体的建筑热工特性

总传热阻R 或总传热系数K 和热惰性指标D 。 n 种常见玻璃的传热系数,表3.1-7,(单、双,三层)。 总传热阻Ro=Rn+R+Rw ;

热惰性指标D=R1·S1+R2·S2+...+Rw ·Sw ,其中S 为蓄热系数。

2.空调房间围护结构建筑热工要求

工艺性空调:最大传热系数不应大于表3.1-8; 工艺性空调:最小热惰性指标不应小于表3.1-9; 工艺性空调对外墙朝向、楼层的要求见表3.1-10; 舒适性空调围护结构传热系数应满足《共建节能》及不

同气候区节能设计标准(严寒寒冷,冬冷夏热等)。 3.2空调冷热负荷和湿负荷计算 3.2.1冷(热)、湿负荷形成机理

1.围护结构的传热:一是太阳辐射,二是室内外温差。

2.得热量与冷负荷

得热量与空调系统无关,而冷负荷与空调系统具有直接关系。

3.冷负荷形成机理:得热量中只有对流成分才有能被立即吸收。

4.冷负荷计算内容。

5.湿负荷计算内容。 3.2.2空调负荷计算

计算方法:谐波反应法和冷负荷系数法。 1.冷负荷系数法

(1)用冷负荷温度计算围护结构传热形成的冷负荷 1)非稳定传热形成的逐时冷负荷,可按下列逐时冷负荷计算温度简化计算;2)可按稳定传热方法计算的冷负荷;3)空调区与邻室的夏季温差大于3℃时,通过隔墙楼板形成的冷负荷。

注:屋顶处于空调区之外时,只计算屋顶的辐射传热。 (2)用冷负荷系数计算外窗日射得热形成的冷负荷 3mm 厚的“标准玻璃”内外表面换热系数 (3)室内热源散热形成的冷负荷

舒适性空调区,夏季可不计算地面传热形成冷负荷, 工艺性计算外墙2m 范围内地面传热。 2.湿负荷计算

人体散湿量,水体散湿量,食物散湿量。 3.2.3空气热湿平衡及送风量计算 G (hn-ho )=∑Q ,G (dn-do )=∑w

1.按室温允许波动确定的送风温差,表3.2-2。

合理送风温差的确定:①尽量采用机器露点送风;②再根据表3.2-2校核送风温差。 2.送风状态和送风量的确定

①换气次数:n=L/v 次/h ,换次数值荐值见表3.2-3。 ②每人所需新风量,前面表3.1-3和3.1-4。 送风量L=

do

n-o -n ==d W

h h Q ㎏/s

3.2.4 空调全年耗能量计算 1.当量满负荷运行时间 负荷率ξ的定义及计算。

①耗电量计算(冷冻机、冷却塔、锅炉附属设备);②燃料耗量计算(锅炉)。 2.负荷频率表法

混合空气焓值hc=hn+m%(hw.x-hn),m%表示新风比。

3.3空调方式与分类

1.按位置分:集中(单、双风管,变风管);

半集中(末端再热,风机盘管,冷热辐射);

分散(单元式,窗式,分体式)。

2.按介质分:全空气(一、二次回风);

全水(一般不单独使用);

空气一水(风机盘管+新风机组);

制冷机(单元式,窗式,柜式,多联机)。

3.按空气来源:封闭式(再循环);

直流式(全空气);

混合式(一、二次回风)。

3.3.2集中冷热源系统

特点:①能效高;②便于管理、优化;③安全可靠;④输送能耗大;⑤部分负荷效率低。

适用于大规模建筑,对输送半径有限制。

3.3.3直接膨胀式系统

特点:①能效低;②适合个性化;③分散,管理不便;

④输送能耗小;⑤可用能源种类少,都是用电。

1.直接膨胀式空间机组

窗式、分体式、柜式。

2.水环热泵空调系统

实现热回收;宜采用闭式冷却塔;适用于规模大、负荷特性差别大,尤其内部发热大,需同时供热供冷的场合。

3.多联机空调系统(变制冷制流量系统)

适用于中小型;等效长度≤70m。

3.3.4温湿度独立控制系统

1.湿度控制系统

采用新风处理系统来控制室内湿度。

转轮除湿:等焓除湿;

溶液除湿可实现多种处理过程;

冷凝除湿:双冷源,低温冷源承担系统总负荷的10%-15%。若允许较低温度(16℃)或较高湿度(70%),可采用冷凝除湿(冷却和除湿同时进行)。

2.温度控制系统

冷热辐射或干式风机盘管。

3.特点:大幅提高冷水温度,提高了COP,可采用天然冷源,可再生能源。

不适合湿热大、换气多,过滤要求高的场合。

3.4空气处理与空调风系统

3.4.1空气处理过程

喷水室可实现七种典型过程

表面式只能等湿加热、等湿冷却和减湿冷却三种

1.冷却处理

等湿冷却和减湿冷却;由于翅片间距的原因,不能被冷却到相对湿度100%(旁通系数)。

2.加热处理

等湿升温。

3.加湿处理

等温加湿(干蒸汽、电加湿);等焓加温(喷水、雾);加热加湿和冷却加湿(喷水室)。

4.减湿处理

加热减湿;冷却减湿;液体吸湿剂吸湿(可达到很低的含湿量);固体吸湿(适用于除湿量较小的场所);干式减湿(氯化锂转轮除湿机,湿度可调且能连续减湿)。

3.4.2空调系统选择原则

宜分别设置;精度高(温湿度要求严格)宜用全空气定风量;避免再热;要求较小送风温差时用二次风;严格或含油烟不宜风机盘管。

3.4.3全空气空调系统

1.一次回风系统

冬夏季都采用最小新风量,春秋季时转变为全新风。

系统最小新风量考虑三个因素:卫生,排风,正压(5~10Pa)。

从节能出发,对于送风温差无需求的空调系统或舒适性空调一般采用最大送风温差。

夏季总送风量G=

ho

h

Q

-

n

,(n是室内状态点,O是送风

状态点)。

空调机组总冷负荷Q=G(hc-hL),(包括室内冷负荷、新风冷负荷和再热冷负荷)。

2.二次回风系统

①夏季机组处理的风量(也即一次混合后的风量)

GL=

L

h

hn

Qo

-

,L为一次混合后空气处理到的状态点。

二次混合后的风量G=

ho

hn

Qo

-

一次回风量:G1=GL-Gw,Gw为室外新风量。

②冬季(一次混合后要加湿,二次混合后要加热)

3.分区空调方式

①分区设置不同的全空气系统

定风量方式时调节冷热水量;

变风量方式时调节风量。

②设置全空气再热系统

比如办公楼内外区合一的变风量系统,内区常年供热,外区再热。

③全空气分区空调系统

冷热风道(单风道,双风道),适合高精度

4.变风量空调系统(VAV系统)

根据末端装置风量变化→风机风量变化→节能

①系统特点

分区温度控制;容量小、节能;分隔灵活。

②末端装置

1)单风道型

2)风机动力型(并联,串联)

并联型仅在保持最小值环风量或加热时运行,能耗小

一般用于常温变风量;

串联型适用于低温或冰蓄冷空调系统中,始终以恒定风量运行,适用于一定换气次数。

③VAV系统设计

内、外分区(3-5m);空气处理装置;系统风量确定(都是逐时负荷最大值);噪声控制措施。

当变风量与冰蓄冷系统相结合,冷水常用低温、大温差,送风多采用11℃以下,末端装置用串联风机动力型。当采用单风道末端时,应用低温送风口。

5.地板送风

灵活,舒适性好,安装方便,运行经济,降低层高

几种形式,地板送风静压箱(各种参数要求)

3.4.4风机盘管加新风空调系统

机组形式、特点和适用范围见表3.4-1。

风机盘管机组(FCU)大多是与已处理过的新风相结合应用的。风机盘管由盘管和风机组成。

一是按房间分别设置风机盘管机组,其作用是负担空调房间内的热负荷;二是新风系统,以满足室内卫生要求。特点:布置灵活;调节方便;分散、维修量大;水管进入室内,施工要求严格。

1.空气处理过程

①分别送入,互不影响;

②送风混合式,风机停止后,新风量增加;

③回风混合式,换次数略有减少;停机时新风量减少。新风供给方式(自然渗入、背面墙洞、新风单独)表3.4-2。新风处理方式(等焓线、等湿线上等)表3.4-3(重点)。风机盘管的调节方式(风量,水量)表3.4-3。

3.4.5多联机系统

1.按室外机功能可分为:热泵型、单冷型、热回收型。系统冬季供热能力随着室外空气温度的降低而下降,因此在较寒冷地区,必须对机组冬季工况时的制热量进行修正。一般来看,冬季温度-5℃以上,夏季35℃以下,基本上都能满足要求。冬季运行性能系数低于1.8时,不宜采用多联机空调系统。

特点:灵活、节省空间、安装方便、可同时供冷供热(风内外区,热回收型的),热泵型可以供热和供冷,但不能同时。2.多联机系统设计

室内机修正(连接率,室外温度,配管长度),换气次数不少于5次;

室外机修正(室内外温度,室内外机负荷比,管长,高差,融霜)。

室内机容量略小于室外机;系统连接率30%-50%。

新风供给(三种方式:1.热回收,2.新风机组处理到等焓线,新风不承担室内负荷,3.室外新风直接进入到室内机回风处,新风负荷全部由室内机承担)

3.室内外机安装

3.4.6温湿度独立控制系统

温度与浓度决定表面蒸汽压。

1.溶液除湿,溶液应具有的特性。

(LiCl、LiBr、CaCl、乙二醇;三甘醇已不用)

典型溶液除湿系统图3.1-18

2.除湿溶液的基本单元

(1)可调温的单元喷淋模块图3.4-19;

(2)溶液作为媒介的全热回收装置图3.4-20;

溶液作为媒介的全热回收,不仅避免交叉污染,杀菌除尘。

(3)溶液热回收型新风机组(电驱动、热驱动)

选型:HVF,HVA,ECVF,WCVF。

3.去除显热的末端装置

(1)辐射板:供热量、供冷量计算公式;

(2)干式风机盘管;

(3)高温冷源,16-18℃即可满足降温要求。

3.4.7组合式空调机组的性能与选择

1.一般技术要求

(1)箱体(静压下不变形)

材料、密封性(静压下漏风率)、绝热等

(2)表冷器(水冷式,直接蒸发式)

表面式加热器,冷水与管外空气温差小,热水与管外空气温差的大。

表冷器的冷水流速一般取0.-1.8m/s,空气质量流速2.5-3.5kg/m2.s。当迎面风速大于2.5 m/s时,应加挡水板。

湿式冷却换热强度>干式冷却

析湿系数ξ=

)

(

2

1

2

1

t

t

C

h

h

p

-

-

,(总/显)。

⑶电加热器

电加热器与风机联锁,延时接通。出口还有过温器

⑷加温段

等温:喷蒸汽、电式(电极、电热)

⑸风机段

优先高效双进风机。

风机标准状态(0.101325MPa ,20℃,相对湿度65%)。 机组风量实测量值不低于额定值的95%; 全压值不低于额定值的88%。

风机噪声(动力、机械震动、混合、电磁)。 ⑹新、回风多采用对开式多叶调节阀 ⑺过滤段

换热器前设置过滤器 过滤效率和阻力表3.4-6,(粗、中,高的相对应的尘粒,初终阻力)。 2.选择计算

⑴传热盘管的传热系数K ,主要取决水速和风速(干工况)。

换热器传热系数比较(光管和螺纹管,四种片型),表3.4-7。 减湿冷却时(湿工况),K 与水速,风速和析湿系数有关。 ⑵传热盘管的热工计算 a.空气加热器

被加热空气所需热量Q=G*Cp (21t t -); 加热器供给的热量tm KF Q ?='。 b.表面式空气冷却器的计算 热交换效率系数1

12

11tw t t t --=

ξ

接触系数3

12

12t t t t --=

ξ 21,t t 空气干球温度,1tw l 冷水初温,3t 接触时间非常充

分时,空气终状态干球温度。 计算方法和原则,满足三个条件。

安全系数:适当增加传热面积,更多的是降低水温。 C.表面换热器的阻力计算

蒸汽阻力不小于0.03MPa ,热水用公式3.4-17。 湿工况阻力比干工况阻力大。 3.喷水室的配置

a.热交换效率系数,接触系数。

b.影响喷水室热交换效果的因素

①空气质量流速V ;②喷水系数μ(每千克空气所用水量);③结构特性。 要满足三个条件,(同表冷器)。

C.喷室阻力

挡水板阻力、喷嘴阻力、水苗阻力。 4.风机选择

前倾(小风量,低扬程,效率低);

后倾(大风量,高扬程,特别适合风量调节)。 5.加湿器的选择

加湿效率=有效加湿量/喷雾水量 饱和效率=

饱和温球温度

加湿前干球温度加湿后干球温度

加湿前干球温度--

a.精度高的工业加湿

1)~4)后三种均可比例控制。 b.空调中常用的加湿

湿膜加湿、干蒸汽加湿、高压喷雾加湿。 一般空气加热后进行喷雾加湿。

注:干蒸汽加湿量仅与加湿器型号、蒸汽压力、喷孔孔径有关,与喷管长度、喷孔数目无关。 6.标准工况与设计工况 ①测量名义风量,出口余压,输入功率时的标准工况(名义工况);

②测定名义供冷(热)量时规定的名义工况;

③组合式空调设计工况下的性能参数(例)表3.4-13。 a.盘管进出风参数(盘管面风速控制在2.5m/s )。 b.风机:风量,风压,10%安全系数。 C.盘管进出水温,工作压力,水压降。

高层建筑对盘管压力的影响(一般为1600KPa ,盘管水压降30-40KPa )。

空气过滤器面风速控制在2m/s 。 d.机组操作面位置。 3.4.8整体式空调机组

实际上是小型直接蒸发式系统。

各种局部空调机组的形成,特点,场合表3.4-14。 若干专用空调机组的特点,场合表3.4-15。 1.名义工况下的性能指标; 2.变工况性能; 特性曲线,工况点。 3.屋顶机组COP 。

3.4.9计算机房空调设计 1.温湿度要求

2.系统特点

3.空调负荷

由安装功率计算散热量; 由指示电流电压计算散热量。 4.气流组织

上送下回、下送上回、冷热通道、液体冷却。 3.4.10空调机房设计 3.5 空调房间的气流组织 3.5.1 送、回风口空气流动规律 1.送风口空气流动规律 (1)等温自由射流 射流轴心速度计算; 射流横断面直径计算,紊流系数。 (2)非等温自由射流 轴心温差计算; 轴心温度与轴心速度变化比较; 阿基米德数计算。 (3)阿基米德数越大,弯曲越大,贴附越短。 (4)受限射流:贴附、非贴附 (5)平行射流; (6)旋转射流。 2.回风口气流流动规律 呈二次方衰减,计算公式3.5-11. 3.5.2 送、回风口形式及气流组织形式 1.送风口形式 送风口的选型: a.百叶或条缝时宜贴附; b.风量大且要求严格,孔板; c.空间较大时,温差允许≥±1.0 宜采用喷口送风、旋转送风、地板送风。 d.低温送风口,应高于室内露点1-2℃。 常见的送风口:⑴侧送风;⑵孔板送风;⑶喷射送风;⑷旋流送风;⑸座椅下送风(0.2m/s ,19℃);⑹地板送风(内部诱导型、散流器、格栅、条缝);⑺低温送风。 2.回风口位置及吸风速度表3.5-3. 3.气流组织基本要求 (温差、换气次数)表3.5-4. 气流组织基本形式(各种送风口、上下送、出口风速、) 表3.5-5. 上送下回;上送上回;中部送风(分层空调);下送风 3.5.3气流组织的计算 1.侧送风:最大允许送风速度0

036.0d F v n

,即0.36

倍的射流自由度。 射流自由度计算公式见3.5-14。 射流自由度与推荐风口风速的关系,表3.5-6。 非等温受限射流轴心温度衰减曲线,表3.5-19。 相对贴附长度x/d 和阿基米德Ar 的关系曲线,表3.5-20。 计算:风口个数,风口尺寸,校核房间高度。 2.散流器送风计算 散流器下送风用于净化要求较高的车间,房间高度3.5-4m 为宜。投资较侧送风高。 轴心速度衰减公式,3.5-18。 轴心温度衰减公式,3.5-19。 散流器平送风,需要校核贴附长度,Ar ≥0.18和Lx <L 时,气流失去贴附性能。 3.孔板送风计算 房间高度<5m ,要求较大送风量。 直流流型:适合较高净化要求。 不稳定流型:适合高精度和低流速的空调工程。 孔板送风口风速3-5m/s (也可用公式3.5-22计算) 孔板送风温差一般6-9℃,严格时3-5℃。 开孔面积及孔口尺寸。 孔板送风的轴心温差计算。 稳压层设计(速度、净高h )。 4.集中送风(喷口送风)计算 适合高大空间一般空调。 射程:喷口至射流断面平均速度为0.2m/s 的距离(射程长度一般为送风口到最远距离的0.7-0.8倍)。 轴心速度计算公式,空调区平均速度即射流末端平均速度近似等于轴心速度的一半。 3.6 空气净化技术 3.6.1空气洁净等级 1.空气洁净度标准; 2.空气洁净等级表示方法; 等级级别N 、被考虑的粒径、分级时占用状态。 3.室内环境状态:空态,静态,动态。 设计人员要与业主协商,明确测试状态。 3.6.2 空气过滤器 1.中国,美国,欧盟标准。 粗效、中效、高中效、亚高效过滤器的效率为计数效率。 钠盐法作为高效过滤器检测的基准实验方法(0.5μm ); 计数法作为超高效过滤器检测的基准实验方法(0.1- 0.3μm )。

2.防火等级

耐火级别分1、2、3三个等级。 3.过滤器性能

a.额定风量(最大流量);面风速的计算。 有(无)隔板常用规格表。

b.效率E (计重、比色、计数),穿透率。 计重、比色仅用于粗效过滤器效率测试; 计数法用于粗效、中效过滤器效率测试。 串联过滤器效率计算,3.6-6。

高效空气过滤器达到初阻力的1.5-2倍时,更换高效空气过滤器。

C.容尘量,人工尘性能特征,表3.6-10。

4.过滤器组合方式

粗效不应选用浸油式;

中效主要用于保护末级过滤器‘

ISO7、ISO8级洁净室可采用高效A、高效B、高效C,

洁净要求更高的用高效D、高效E、高效F。

5.安装方式

中效,正压段;

亚高、高效宜末端;

超高必须末端。

3.6.3空气流型和送风量、回风量

1.大气含尘浓度表示方法:计数、计重、沉降三种。

2.室内发尘:人员(主要)、装饰材料、设备。

单位容积发尘量计算,表3.6-12。

3.非单向流计算方法

均匀分布、不均匀分布计算方法。

影响室内含尘分布均匀的主要因素。

洁净室换气次数的计算公式。

4.单向流洁净室计算

5.非单向流洁净室计算

ISO6-ISO9洁净室通常采用非单向流流型,也有ISO5用的。ISO6换气次数不低于50次/h, ISO7换气次数不低于15次/h ISO8换气次数不低于10次/h。

6. 辐射流洁净室

7.送风量(洁净室的送风量取三项中的最大值:洁净度;热湿负荷;新鲜空气)。

回风量等于送风量减去排风和渗出之和。

3.6.4室压控制

1.正压,负压洁净室;

2.压差值5Pa,10Pa。沿海等风速较大时要复核迎风面压力(计算公式),压差值应高于5Pa。

迎风面的压力,表3.6-16。

3.渗漏风量计算公式

4.压差控制

原理:送风量>(排风+回风)时正压;

送风量<(排风+回风)时负压。

维持正压和负压的措施。

3.7空调冷热源,集中空调水系统

3.7.1空调系统的冷热源

冷热源装置及利用的能源对应表,表3.7-1。

冷热源选择原则:

低位(废热);可再生(也是低位);集中热网;燃煤、油;蒸发冷却(高温干燥);热电联产(阶梯应用);热泵(夏热冬冷)。

空气源:夏热冬冷及干旱缺水地区,适合中小型;

土壤源:占地过大,适合中小型;

水环式:同时供冷供热,冬季存在明显冷负荷时才适用。水源热泵也可参看4.3节。

3.7.2集中空调冷水系统

1.同程系统:末端阻力相同。

异程系统:末端阻力相差较大;或末端设备及其支路水阻力超过用户侧谁阻力的60%;或设备分散。

阻力最大与阻力最小,相对差额不应大于15%。

合理设置阀门。

2.开式系统:水泵克服管路、设备阻力,及提升高度H。

闭式系统:水泵只克服水流阻力,与高度无关;是以水压特性判别开闭式的。

3.两管制与四管制系统(针对末端回路说的)

两管制:空调精度低;

四管式:空调精度高。

4.定流量与变流量

定流量:三通阀,不节能,不能按需供应;

变流量:一级泵,二级泵(均安装两通阀)。

一级泵压差旁通变流量;一级泵变频变流量(仍需旁通管,且要限制最低转速);

二级泵:温差控制器→两通阀流量→二次泵流量(台数,变数)。

5.集中空调冷水系统设计原则与注意事项

水泵与冷水机组的连接方式:

(1)大小搭配时,要用一一对应(优先考虑)

集中并联:机房管路布置整洁。

(2)一级泵压差旁通控制:旁通阀的最大设计流量应为一台冷水机组的最小允许流量。

(3)二级泵系统的盈亏管:保持其中的水静止,也可极少量的供水至回水,绝对防止倒流(二级泵扬程过大导致)。

(4)二级泵水系统的压差旁通控制

台数控制:旁通阀的最大设计流量应为一台定速二级泵的设计流量;

变速控制:水泵最低速时,通阀的最大设计流量应为一台变速泵的最小允许流量。

一次泵:中、小型,或负荷单一稳定的大型系统;

二次泵:系统大,负荷特性或水流阻力相差大。

(5)一次泵变频变流量设计原则:

流量变化范围:离心式流量变化30%-130%;螺杆式:40%-120%。对最小转速进行控制。

流量变化速率:以10%的每分钟流量变化率。

集中空调热水系统

3.7.3空调水系统的分区与分环路

分区是以压力为基准;

分环路是针对管道设置;

常见高层水系统分区,图3.7-9;

低区供水温度5-7℃,高区7-9℃。

低区高度一般较高,将冷水机组设于水泵的吸入端。3.7.4冷却水系统

风冷冷凝器、水冷冷凝器。

开式冷却水系统、闭式冷却水系统。

直流式、循环式(常用)。

1.开式冷却水系统多用于集中空调冷却水系统;

闭式系统用于用户冷却水系统和集中空调冷却水系统。

2.对冷却水的冷却通常有间接换热和直接蒸发冷却换热间接换热冷却水系统,图

3.7-10和3.7-11;

闭式冷却塔(蒸发式冷却塔)图3.7-12;

直接蒸发冷却(自然、机械),图3.7-14。

把图 3.7-14中的冷却水管改成冷水管就成了蒸发式空调系统。

3.冷却塔,分类,特点

冷却塔特点比较。

4.冷却水系统设计

A.冷却塔与冷水机组连接方式,图3.7-17。

B.冷水机组冷却水进出口水温及温差,表3.7-4。

包括电动压缩式,直燃吸收式,蒸汽单效吸收式。

冷却水温不能太低,否则会压缩比下降、运行不稳定、润滑系统不良、停机保护(电动压缩式);结晶事故、停机保护(吸收式)。

采用旁通控制法,风机控制法(优先台数,转速)。C.冷却塔的设置

对环境的要求:保证风量,保证进风温度

防止抽空措施:提高安装高度,加深存水盘,设置连通管。

D.逆流式冷却塔的选用,计算。

E.开式冷却塔的补水量

蒸发,飘逸,排污,泄漏。

空调冷却水的补水量:电制冷 1.2%-1.6%,溴化锂吸收式制冷1.4%-1.8%。

3.7.5水系统水力计算和水利工况分析

1.流速与管径选择

合理控制设计流速应符合两个原则:控制系统的水流阻力;控制投资。

冷水管道的比摩阻宜控制在100-300Pa/m。冷水管道流速表(热水系统可按照低限值),表 3.7-7。

2.水力计算公式

3.水系统压力分布、分析表,图3.7-19。

大部分冷却塔对进塔水压Ht都有明确要求,Ht显然是对提升高度、布水管水流阻力以及出口动压的一个综合反映,H=△P+Ht。

4.水力工况分析

单台水泵流量超过了原设计流量,导致水泵电机过载,需要调整水泵所配电机容量。

合理设计的压差旁通阀控制在变流量冷水,水泵的工作点基本不发生变化,有利于水泵长期高效运行。

3.7.6水源热泵系统

1.水环式水源热泵系统

特点:热回收,可不设空调机房,便于分户计量,噪声大,维护量大。

应符合的规定:开式冷却塔时,应设中间换热器;辅助热源的供热量确定;热泵机组的循环水量不应适时改变(规模大时,水环路循环水系统宜变流量),阀门要保证先让循环水流动,热泵机组后启动。

2.地下水式热泵系统

地表水:水体评价,非化学水处理,闭式应防冻。

海水源:沿海不宜地下水源热泵,30年,2.5m,闭式防冻。

地下水:宜变流量,可靠的回灌。

3.地下环路式(地埋管)

单U和双U换热管;5000平方,应热响应试验;全年动态负荷计算,不得小于1年;总释热量总吸热量0.8-1.25视为基本平衡;供热与供冷换热管相差不大时,以较大者为准,相差较大时,以较小为准,并设辅助冷热源。

3.7.7冷热源设备性能,设备选择

1.冷水机组

活塞式冷水机组目前在建筑空调工程中很少用。

2.冷却塔性能

冷却塔标准设计工况,表3.7-9 。

噪声,耗电比,飘水率,阻燃性能。

风冷热泵(空气源热泵)标况,35℃,7℃。

3.冷热源设备使用工况

制冷量的大小与选择的冷水机组机型,表3.7-10。

4.电压选择

离心式机组在大冷量情况下COP较高,螺杆式机组在部分负荷情况下COP较高,大型工程通常将两者结合。1200KW应高压供电;900-1200,宜高压;900KW可高压。

5.系统空调负荷特点

旅馆——部分负荷性能好的;

办公建筑——高负荷率性能好的;

热量大,精度高——高负荷率性能好;

间隙性——设计工况下性能好的。

3.7.8空调水系附件

1.冷却水水质,表3.7-11。

空调循环水的水质表3.7-12。

2.水处理方法

物理水处理方法;

化学水处理方法(膨胀水箱投药、加药罐旁通加药、自动加药)。

3.定压设备

(1)膨胀水箱:必须高于系统最高点;

(2)气体定压罐:不受高度限制。

定压设备的有效水容积计算与供暖系统相同。

(3)定压点及压力

定压点的最低运行压力应保证水系统最高点压力为5KPa 以上。图3.7-26中a图:Pmin=5KPa;b图:Pmin=H+ △Hab+5KPa。

3.阀件及水过滤器

闸阀、截止阀不具备调节能力(大管径用闸阀,小管径用截止阀);

蝶阀具有一定的调节能力,在大管径上有代替闸阀的趋势;

调节阀阀芯近似锥形结构,具备较好的调节能力,初调试时比较合适;

手动平衡阀具有良好的调节特性,具备显示和开度闭锁功能,用的较多。

Y型过滤器的推荐孔径如下:

滤网的有效流通面积应等于所接管路流通面积的 3.5-4倍。

4.软接头

3.7.9冷热源机房设计

1.机房尺寸

制冷机房,换热站面积的估算。

通风,隔板,安全,给水排水。

3.8空调系统的监测与控制

3.8.1基本知识

反馈控制系统图3.8-1

恒值控制,随动控制(用的不多)。

3.8.2设置自控系统的目的

自控系统的主要内容。

暖通设计人员的工作范围:提出控制原理,对主要控制环节的要求;提出控制参数的设定值及工况分析与转换的边界条件。3.8.3自控系统的相关环节,控制设备

室温自动控制系统原理图3.8-2。

出于安全保护目的时,一般尽量采用温度开关、湿度开关、压力开关和流量开关等以开关量输出的传感器。

温度传感器,湿度、压力、流量传感器。

1.调节器(位式,比例,比例积分,比例积分微分PID)一般空调,用双位调节器;工艺性空调,用PID。

2.执行器:电磁—开/关控制,电动—连续

气动—易燃易爆、粉尘;

自动式—可靠性好。

3.调节阀:单座,双座

A.流通能力—流量系数C

流通能力与管路系统无关,只与结构和开度有关

B.流量特性,可调比,理想特性(从上到下:快开,直线,抛物线,等百分比)图3.8-18。

C.水路蝶阀特性:开度0-60%范围内,趋向于等百分比特性;60%以上时,趋于快开特性。

风阀特性:

两位调节用隔离风阀,连续调节用控制风阀;

平行叶片特性对开叶片特性。

尽量选用对开叶片

D.换热器特性,图3.8-23。

以蒸汽为被控流体的换热器,为直线特性;

以水为被控流体的换热器,为非线性特性。

4.调节阀特性的选择与计算(多次考)

阀权度:也称压力损失比,阀门全开时的压降占系统总压降的比例。

大部分情况下Pv<1,导致调节阀实际工作特性发生畸变:直线偏向快开,等百分比偏向直线。

(1)用于控制蒸汽流量(蒸汽换热器)的阀门,当阀权度<0.6时,宜用抛物线特性阀门;当Pv>0.6时,宜选用直线型;

(2)水换热器控制阀(水—水,水—空气),采用等百分比;

(3)压差旁通控制阀,宜用直线特性阀门;

(4)蒸汽加湿控制阀采用双位时,宜采用双位阀,采用比例时,宜用直线特性;

(5)风机盘管的电动水阀门(用于室温控制),除精度特别高之外,选用双位特性。风机盘管的风速控制都是手动三速开关;

(6)压差旁通控制阀,若两侧没有阻力较大元件,可用直线,除此之外要选用百分比。

(7)调节阀的其他特性

变流量采用二通阀(一般宜常闭阀),定流量采用三通阀

(也是常闭阀)。

压差小用单座阀,供回水总管压差旁通控制阀宜用双座阀。

额定工作压力为1.6MPa ,额定工作压力为180℃时,只适用于工作压力为1MPa 的饱和蒸汽系统,而不能用于1.6MPa 的饱和蒸汽系统(后者的饱和温度为204℃),即选用时以温度为准。

3.8.4空气处理系统的控制与监测 1.风机盘管的控制

风量、水量控制,上面已写过。 控制原理图,图3.8-24。 2.空调风系统的控制 (1)监测内容与参数

(2)连锁与控制:连锁内容,温湿度控制,CO2控制,室内外参数比较控制;安全连锁要报警

?

?

?<,可靠性提高温度比较:湿度波动大时,最大限度引入新风焓值比较:当

内外h h 3.变风量系统控制 改变风量来控制温度。

压力无关型末端控制。图3.8-25。

风机转速控制(定静压、变静压、总风量)。 3.8.5冷热源系统的控制与监测

监测内容与参数,连锁与控制(安全连锁要报警) 3.8.6集中监控与建筑设备自动化 1.集中监控系统分类 2.监控系统几个术语

DDC 直接数值控制系统的现场控制器。

数字量D (或B )双位式变量,用0,1表示; 模拟量A 指连续变化的参数;

输入量I ;输出量O ;数字量输入量DI (设备启停、双位阀等),数字输出量DO (设备的连锁、启停);模拟输入量AI (连续参数的检测,如温度、流量);模拟量输出AO (调节式水阀、电机转速等)。 3.分项计量,冷量计量 4.计量系统架构

暖通设计师参与BA 系统中空调控制与检测的设计范围。 3.9消声与隔振

3.9.1噪声的物理量度及室内噪声标准 声强,声强级,声压与声压级。 声强与该处的声压的平方成正比。 声功率,声功率级。

当风机转速不同时:1

2

12lg

50n n L L w w += 室内噪声标准(高中低级建筑)表3.9-3。 3.9.2空调系统噪声

1.通风机噪声估算公式3.9-7

设备噪声,气流噪声,入射到风管的其他噪声 不同噪声标准的风管内允许流速,表3.9-5 2.噪声叠加

n 个相同噪声的叠加公式3.9-11; n 个不同噪声的叠加(从大到小); 叠加的附加值,表3.9-6(多次考)。 3.空调系统噪声衰减

直管段,弯头,三通,风口,房间内某点的声压级计算 3.9.3系统噪声控制 1.减低系统噪声的措施 2.消声器

阻性消声器:吸收声能(适用中、高頻); 抗性消声器:反射声波(适用低频和低中頻)。 对于直风管,风速<5m/s ,可以不计算气流噪声; 风速>8m/s 时,可不计算噪声衰减。 3.消声器使用中应注意的问题

一般多选用消声弯头这类阻性消声器,抗性消声器体积大。微穿孔板消声器阻力小,不起灰尘,适合在高温高速风管和超净车间或防尘车间使用。 3.9.4设备噪声控制 吸声减噪,机房隔声

风机房的噪声以低频为主,可选用石膏穿孔板、珍珠吸声板等吸声材料。

制冷机房、水泵房等噪声频谱较宽,应选用中、高频吸声材料,如超细玻璃棉毡、玻璃棉板、矿渣棉板、聚氨酯泡沫塑料等。 3.9.5隔振

设备隔振、管路隔振。

隔振设计:传递比T ,扰动频率计算。 隔振器自振频率计算。 隔振台座的总量与形式。 隔振器选择:

f <5Hz ,用预应力阻尼型金属弹簧隔振器;

5Hz ≤f <12Hz 用金属弹簧隔振器或橡胶剪切隔振器; F ≥12Hz ,用橡胶剪切型隔振器,橡胶隔振垫 3.10保温与保冷设计 1.传热量计算

矩形风管传热量计算公式; 圆形风管传热量计算公式。

2.防结露厚度计算(矩形,圆形)

3.10.2 保冷,保温材料性能要求

导热系数随温度的变化公式(柔性发泡橡塑,离心玻璃棉)。

吸水率:材料吸水绝热能力下降。闭孔材料的具有较好的抗水蒸气渗透与迁移性能,优先采用。

3.10.3节能设计与经济绝热厚度

确定经济厚度时,夏季温度按照26-29℃,冬季20℃考虑。保温厚度可直接采用经济厚度。但经济厚度有时候不一定大于保冷厚度,所以对保冷而言,应在计算经济厚度的同时,校核防结露厚度。

风管绝热经济厚度表 P548

冷水管绝热经济厚度表 P548

低温热水管绝热经济厚度表 P549

高温热水管绝热经济厚度表 P549

3.11空调系统的节能,调试,运行

3.11.1 建筑节能概念

1.能源负荷、能源消耗量、能源品质(从高到低排序)。

2.围护结构节能设计 P551

3.11.2空调系统节能设计

1.设计计算

2.设备配置

3.控制与运行

3.11.3常用的节能措施

1.新风比计算

2.Co2浓度控制

3.热回收效率计算(显、全、湿交换)

开式冷却塔出水温度必定高于空气的湿球温度。