暖通空调专题讲座.ppt
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1、暖通空调知识讲座马亚翔,暖通专业又称暖通空调即采暖(Heating)、通风(Ventilating)与空气调节(Air conditioning),简称HVAC空调与制冷(Refrigeration)密不可分,所以有时候简称HVAC&R(The heating,ventilating,air conditioning,and refrigeration),暖通专业在民用工程中的应用范畴,暖通专业在民用工程中的设计范畴有采暖、通风、空气调节及防排烟系统。采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)条规定:累年日平均温度稳定低于或等于5的日数大于或等于90天的地区,宜采用集中采暖。这类地
2、区包括北京、天津、河北、山西、内蒙古、辽宁、吉林、黑龙江、山东、西藏、青海、宁夏、新疆等13个省、市、自治区的全部,河南(许昌以北)、陕西(西安以北)、甘肃(天水以北)等省的大部分,以及江苏(淮阴以北)、安徽(宿县以北)、四川(川西)等省的一小部分,此外还有某些省的高寒地区,如贵州的威宁、云南的中甸等,其全部面积约占全国陆地面积的70。采暖通风与空气调节规范(GB50019-2003)条规定:符合下列条件之一时,应设置空气调节:1)采用采暖通风达不到人体舒适标准或室内热湿环境要求时;2)采用采暖通风达不到工艺对室内温度、湿度、洁净度等要求时;3)对提高劳动生产率和经济效益有显著作用时;4)对保
3、证身体健康、促进康复有显著效果时;5)采用采暖通风虽能达到人体舒适和满足室内热湿环境要求,但不经济时。对于北方的集中供暖,集中设置锅炉房,铺设热力管网、设置地热盘管或暖气片的集中供暖系统因为接触较少,就不加以介绍。下面分别介绍空气调节、通风与防排烟系统。,第一部分 空气调节,第一节 空气调节的定义及空调系统的分类 空气调节是一门维持室内良好的热环境的技术。这里所谓的热环境是指室内空气的温度、湿度、空气流动速度、洁净度、新鲜度等。空气调节(简称空调)系统的作用是根据使用对象的要求使上述参数部分或全部达到相应的指标。,按使用对象分类,舒适性空调 其目的是使室内空气具有良好的参数,以向人们提供一个适
4、宜的工作或生活环境,从而有利于提高工作效率或维持更好的健康水平。工艺性空调 其空调的作用是满足室内的生产、科研等工艺过程所要求的空气参数。如果这些参数要求得不到满足,室内的工作就无法进行,或产品(或科研)的质量得不到保证。如洁净厂房的空调设计就属于这一类型。根据空调的作用时间,还可分为季节性空调和全年空调。季节性空调只是在一年的部分时间中工作,比如夏季空调只是在炎热季节工作以保持室内空气的温湿度。全年空调是全年要工作的,即全年要保证室内空气维持规定的状态,恒温恒湿空调系统就属这一类型。,按空气处理设备的设置情况分类,集中式系统 空气处理设备(过滤、冷却、加热、加湿设备和风机等)集中设置在空调机
5、房内,空气处理后,由风管送入各房间的系统。分散式系统 将整体组装的空调器直接放在空调房间内或放在空调房间附近,每个机组只供一个或几个小房间的,或者一个房间内放几个机组的系统。半集中式系统 集中处理部分或全部风量,然后送往各房间(或各区),在各房间(或各区)再进行处理的系统。,按处理空调负荷的输送介质分类,1、全空气:中央空调系统由集中空气处理设备对空气进行处理(制冷或制热),处理后的空气送至房间,这种系统称为全空气系统(一般空调区域每8001000m2设置一台落地式空调机组,面积约30多平方米)。由于空气处理设备的集中设置,便于维护管理,一般适合用于需要空调的大空间区域如餐厅、宴会厅、商场等等
6、。2、全水:各空调房间内均设置空气处理设备,这时就需要将由中央制冷机组制出的低温冷水(或采暖热水)送至各个房间。一般用于房间较多并且使用时间不尽相同的场合,如酒店客房、KTV、小会议室、饭店包间等等,常说的风机盘管加新风就是这种系统。显而易见的是,由于空气处理设备较多,增加维护及管理的难度,另外水管在室内走管也增加漏水和凝结水的隐患。全水与全空气相当于两个相反方式,一个化整为零,一个化零为整。3、空气-水:介于1和2之间,即大空间用全空气系统,小房间用全水系统,灵活性高,是目前用得最多的中央空调系统。4、冷媒式:也就是一般的分体机、多联机(一拖多)之类,与一般中央空调的最大区别是其制冷介质是冷
7、媒(即氟利昂)而不是水,一般用于家用、办公及小型商用的场合,缺点是室外机较多影响美观、效率低、影响室内天花造型,按送风管风速分类,低速系统 一般指主风管风速低于15m/s的系统;对于公用和民用建筑主风管风速一般不超过10m/s。高速系统 一般指主风管风速高于15m/s的系统;对于公用和民用建筑,主风管风速大于12m/s的也称为高速系统。,第二节 空调系统的构成,空调系统应当包括一下几个组成部分:空气处理设备 其作用是将送风空气处理到一定的状态。常被称为空调末端。冷源或热源 热源是用来提供热能来加热送风空气的。常用的热源有提供蒸汽或热水的锅炉、溴化锂机组或直接加热空气的电热设备。冷源则是用来提供
8、“冷能”来冷却送风空气的,目前用得较多的是蒸汽压缩式和吸收式制冷装置。空调风系统 其作用是将送风空气从空气处理设备通过风管系统送到空调房间内,同时将相应量的排风从室内通过另一风管系统送至空气处理设备作重复使用,或排至室外。输送空气的动力设备是通风机。空调水系统 它包括将冷水从制冷系统输送至空气处理设备的冷水系统和制冷系统的冷却水系统。输送水的动力设备是水泵。控制、调节装置 由于空调、制冷系统的工况应随室外空气状态和室内情况的变化而变化,所以要经常对它们的有关装置进行调节。,新风、回风、送风、排风,后面会讲通风,分为进、排风,通风的风是不经过热湿处理的。排烟是将燃烧后的烟气排出去,排油烟是将炒菜
9、的烟气排出去。,第三节 制冷形式的介绍,制冷的形式有多种,工程中实际使用的制冷方式主要是两种:蒸气压缩式制冷、溴化锂吸收式制冷。,蒸气压缩式制冷,在各种制冷方法中,其中最常用的是蒸气压缩式制冷,大约占90%以上。压缩机的种类主要有:活塞式、涡旋式、螺杆式、离心式。压缩式制冷的原理是利用制冷剂在低温下沸腾吸热,由于沸腾吸热时的温度低于制冷对象的温度,制冷对象的热量就传递给了制冷剂,制冷对象的温度就降低。通过压缩机做功,使吸热后的制冷剂温度和压力升高(高于环境温度)。这时,制冷剂就可以把热量传递给环境。然后,通过节流降压,制冷剂重新在低温下沸腾吸热。不断循环制冷。原理图如下:,原理图:吸气过程,压
10、缩机,原理图:排气过程,压缩机,冷水机组,无论是活塞式、离心式还是螺杆式冷水机组,制冷原理均为制冷压缩机将蒸发器内的低压,低温的气工质(氨或氟里昂)吸入压缩机内,经过压缩机的压缩作功,使之成为压力和温度都较高的气体排入冷凝器。在冷凝器内,高压高温的制冷剂气体与冷却水或空气进行热交换,把热量传给冷却水(水冷方式)或空气(风冷方式),结果气态工质凝结为液体。高压液体再经节流阀降压后进入蒸发器。在蒸发器内,低压制冷剂液体汽化,而汽化时必须吸取周围介质(如冷媒水)的热量,从而使冷媒水降低了温度,这就是所需要制取的低温冷水。蒸发器中汽化形成的低压低温的气体又被制冷压缩机吸入压缩,这样周而复始,不断循环,
11、连续制出冷水。,溴化锂吸收式制冷,溴化锂吸收式制冷是利用“溴化锂水”组成二元溶液为工质,来完成制冷循环的。其中水为制冷剂,溴化锂为吸收剂,具体过程分为二部分:第一部分,溴化锂水溶液在发生器被热源加热沸腾,产生出制冷剂蒸汽在冷凝器中被冷凝为冷剂水。冷剂水经节流进入蒸发器,经蒸发器泵在低压条件下喷淋,冷剂水蒸发,吸收载冷剂的热量,产生制冷效应。冷凝过程产生的凝结热被冷却水携带到制冷系统外。第二部分,发生器流出的浓溶液。中间浓度溶液被吸收器泵输送并喷淋,吸收在蒸发器内由冷剂水蒸发出来的冷剂蒸汽变为稀溶液。稀溶液由发生器泵输送至发生器,重新被热源加热产生冷剂蒸汽再次形成浓溶液,进入下一个循环期。原理图
12、如下:,溴化锂制冷原理图,两种制冷方式的异同点,吸收式制冷机和蒸气压缩式制冷机都是利用制冷剂的气化潜热制取冷量的。他们的共同点是:利用液态制冷剂在低温,低压条件下,蒸发,汽化吸收载冷剂的热负荷,产生制冷效应。它们的不同点是:提供的能量不同 蒸发压缩式制冷机消耗机械功,吸收式制冷机消耗的是热能。吸取制冷剂蒸气的方式不同 利用液体蒸发连续不断地制冷时,需不断地在蒸发器内产生蒸气。蒸气压缩式用压缩机吸取此蒸气,吸收式制冷机用吸收剂在吸收器内吸取制冷剂蒸气。将低压制冷剂蒸气变为高压制冷剂蒸气时采取的方式不同 蒸气压缩式制冷机通过原动机驱动压缩机完成,吸收式制冷机则是通过吸收器、溶液泵、发生器和节流阀完
13、成。溴化锂吸收式制冷需明确的两点:溴化锂制冷的制冷剂是水。溴化锂制冷是节电不节能(折合为一次能源)的技术,一般利用于有废热利用的场合。这里介绍一个基本的概念,任何空调系统通过电力、热力驱动都终将将室内的热量(冷量)转移至室外,所以空调需要冷却塔、室外机组、室外地源、水源。,第四节 氟利昂、温室效应、臭氧层、相对湿度、PPD,采暖通风与空调术语标准中关于氟利昂(Freon)的定义:用作制冷剂的饱和烃类碳氢化合物的卤族衍生物。应该说明,并不是所有的氟利昂都会破坏臭氧层。为了便于区分,现在经常把氟利昂分为氯氟烃(CFC)、含氢氯氟烃(HCFC)、含氢氟烃(HFC)三类。其中CFC类(如R11和R12
14、)对臭氧有明显破坏作用,是当前淘汰的重点。HCFC的破坏作用比CFC类小的多,作为过渡物质目前还可以使用。第三类氢氟烃(HFC)不含氯,对臭氧层没有破坏作用。由此可见,破坏臭氧层的只是含氯的氟利昂。破坏臭氧层的实际上是氯原子,并不是氟原子。无氟冰箱的提法是错误的。大气中的水蒸气、二氧化碳和其他微量气体,如甲烷、臭氧、氟利昂等,可以使太阳的短波辐射几乎无衰减地通过,但却可以吸收地球的长波辐射。因此,这类气体有类似温室的效应,被称为“温室气体”。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少,却具有非常强烈的吸收紫外线的功能,可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分(UVB)。由于臭氧层有效地挡住了来自太阳紫外线的侵
15、袭,才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。相对湿度为空气中的实际水蒸汽分压力与同温度下的饱和水蒸汽分压力的百分比。预测不满意百分数PPD(Predicted Percentage of Dissatisfied)最小PPD=5%。,第五节 常见的空调系统,水冷冷水机组加空调末端空调系统 采用水冷冷水机组作为冷源,冷却水泵与冷却塔构成冷却水系统;冷水泵与空调末端构成冷水系统。冷水系统所带空调末端形式多样。水冷冷水机组:压缩机、节流装置、冷凝器及蒸发器均在水冷冷水机组内。冷凝器侧(冷却水)、蒸发器侧(冷水)。将室内热量通过冷却塔散至室外。空气源冷水机组(空气源热泵)加空调末端空调系统 风
16、冷热泵冷热水机组属空气水热泵,其机组室外侧是靠空气进行热交换,室内侧产生出空调冷/热水,由管路系统输送到空调房间的末端装置,在末端装置处冷/热水与房间内空气进行热量交换,产生冷/热风,从而实现空调房间的夏季供冷和冬季供暖效果。它属于一种集中生产冷热水,但分散处理各房间负荷的空调系统型式。将室内冷热量通过置于室外的机组散至空气中。风冷冷水机组:压缩机、节流装置、冷凝器及蒸发器均在风冷冷水机组内。冷凝器侧(室外空气)、蒸发器侧(冷水)。水冷柜机空调系统 水冷柜机属于直接蒸发冷却,冷凝器侧为冷却水系统,蒸发器侧为室内回风与新风的混合。将室内热量通过冷却塔散至室外。水冷柜机:压缩机、节流装置、冷凝器及
17、蒸发器均在水冷柜机机组内。冷凝器侧(冷却水)、蒸发器侧(室内空气)。,变制冷剂流量多联空调(VRV)系统 变制冷剂流量(Varied Refrigerant Volume,简称 VRV)空调系统,是一种制冷剂式空调系统,它以制冷剂为输送介质,属空气空气热泵。该系统由制冷剂管路连接的室外机和室内机组成,室外机由室外侧换热器(冷凝器)、压缩机和其它制冷附件组成;室内机由风机和直接蒸发器等组成。一台室外机通过管路能够向若干个室内机输送制冷剂液体,通过控制压缩机的制冷剂循环量和进入室内各个换热器的制冷剂流量,可以适时地满足室内冷热负荷要求。将室内冷热量通过置于室外的机组散至空气中。其室内机有风管连接型
18、、天花板嵌入式、挂壁式、落地式、落地内藏和天花板悬吊式等多种型式供选用。VRV系统:压缩机、冷凝器均在室外机组内。节流装置、蒸发器在室内机。冷凝器侧(室外空气)、蒸发器侧(室内空气)。需要说明的是大金将VRV注册,称呼变冷媒流量多联机系统。风管机空调系统 风冷热泵管道式分体空调全空气系统。该系统是用风冷热泵分体空调机组为主机,它包括室外机和室内机,室内机连接风管,属空气空气热泵。室外机产生的冷(热)量,通过室内机组将室内回风(或回风与新风的混合空气)进行冷却或加热处理后,通过风管送入空调房间消除室内的空调冷热负荷。将室内冷热量通过置于室外的机组散至空气中。风管机:压缩机、冷凝器均在室外机组内。
19、节流装置、蒸发器在室内机。冷凝器侧(室外空气)、蒸发器侧(室内空气)。,水环热泵空调系统 水环热泵空调系统是指用水环路将小型的水/空气热泵机组并联在一起,构成一个以回收建筑物内部余热为主要特点的热泵供暖、供冷的空调系统。将室内冷热量通过内部冷却水系统进行平衡,平衡不了时开启冷却塔或者加热装置进行补偿。水环热泵:压缩机、节流装置、冷凝器及蒸发器均在室内水环热泵机组内。冷凝器侧(冷却水)、蒸发器侧(室内空气)。水源(土壤源)热泵空调系统 水源(土壤源)中央空调系统的冷凝器(蒸发器)由水源(土壤源)来冷却(加热)的空调系统。将室内冷热量通过室外换热器或地埋管散至江河湖泊或者土壤中。水源土壤源热泵机组
20、:压缩机、节流装置、蒸发器均在机组内。蒸发器侧(冷水)、冷凝器侧(水源或土壤源)。说明:常说的全空气系统、风机盘管加新风系统及变风量空调系统是指空调末端系统。变风量空调系统可以根据实际负荷状况调节风量,由于功率和频率是三次方的关系,所以可以大大节约末端运行费用。这里再介绍一种冷梁及毛细管空调系统,其均是通过冷辐射及对流进行供冷。其优点是舒适性好,可以高温水供冷,机组能效比高,但室内热湿负荷需稳定,不可随意开窗。,冰畜冷(水蓄冷)空调系统 随着人们生活质量的不断提高,中央空调系统的拥有量愈来愈大,空调能耗快速增加。空调的使用大多集中在8时到21时这一用电高峰时段,其它时段负荷较小,因而对电网系统
21、形成很大的冲击。冰蓄冷空调就是利用用电低谷时段制冷机组制冰,将冷量蓄存起来。第二天用电高峰时段,化冰取冷,以供空调系统之需要。两个阶段:制冰阶段(夜间)、溶冰阶段(白天)。白天不开冷冻机,也能产生7左右的冷水,从而满足空调系统正常运行的需要。此系统的特点:降低空调系统的运行费用。制冷机组的容量小于常规空调系统,空调系统相应的冷却塔、水泵、输变电系统容量减少。制冷设备大多处于满负荷的运行状况,减少开停机次数,延长设备寿命。对电网进行削峰填谷,提高了电网运行稳定性、经济性,降低发电能耗。降低发电厂对环境的污染。冰蓄冷空调系统需明确的一点:节电费不节电量的空调系统。深圳电价政策峰值电价 1.1844
22、元/千瓦时,谷值0.2884元/千瓦时。溴化锂冷水机组加空调末端空调系统 溴化锂冷水机组加冷水(热水)系统、冷却水系统。冷水系统带空调末端。,第二部分 通风系统,通风的目的是维持一定的通风量去除室内热、湿、烟、味等污染物以维持室内空气清新、温度适宜。通风系统在民用建筑中设置场合通常有:厨房、卫生间、洗衣房、设备用房(变配电房、柴油发电机房、水泵房、冷冻机房、锅炉房等)、电梯机房、车库及地下室等。,通风系统的分类,通风系统可分为自然通风与机械通风。机械通风系统按送排风类型又可分为机械送风+机械排风;机械排风+自然补风;机械送风+自然排风。,厨房通风,住宅厨房需设置自然通风采光(强条)。开敞式厨房
23、不得通燃气。商业用及公共厨房应设机械送、排风系统。当不具备准确计算条件时,厨房的排风量可按换气次数进行估算:中餐厨房 4050次/h西餐厨房 3040次/h职工餐厅厨房 2535次/h商业用及公共厨房排风系统应注意的问题:建筑需预留相应土建油烟道及补风道。,洗衣房通风,洗衣房尽量采用自然通风和局部排风相结合的方式,当自然通风达不到室内环境要求时,则设机械通风系统。洗衣房的通风量宜按设备散热量、散湿量计算确定,设备散热量、散湿量应由工艺提供。无计算资料时,小型洗衣房的通风量可按换气次数2030次/h计算。洗衣房通风的气流应使空气由取衣部分向收衣部分流动,工作区的气流速度一般不应大于0.5m/s。
24、洗衣房的排风量应略大于送风,以使其保持微负压状态。建筑专业需预留进、排风井道及机房。,汽车库通风,汽车库设有分布均匀且可开启的门窗及天井,或有开敞的车辆出入口时,可采用机械排风、自然进风的通风方式。当不具备自然进风条件时,应同时设置机械进、排风系统。一般一个防火分区4000m2,需要风机房两排一进,机房面积约20m2,风井1.52m2。地下一层有直接对外车道则进风机房可以不用。,柴油发电机房通风,柴油发电机房的室温应小于等于35;当机组不运行时,室温应不低于5。柴油发电机房需设置独立的送排风系统。柴油发电机房排除余热所需的排风量应根据其容量及冷却方式由计算确定,或直接采用柴油发电机厂商提供的数
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