空调系统的分类及空气处理设备

王方琳山东同圆设计集团2013.04一、概述1.1任务和作用1.任务Airconditioning“使空气达到所要求的状态”或“使空气处于正常状态”。所以，采用一定技术手段创造并保持满足一定要求的空气环境，是空调的首要任务。要求：温度、湿度、洁净度、气流速度；压力、成分、气味、噪声等。技术手段：加热、冷却、加湿、减湿、过滤、通风换气等。舒适性空调：以确保人体舒适、健康和高效工作为目的。工艺性空调：以确保产品质量和生产工艺操作过程的特定要求为目的。2.作用与工业、农业、国防、科技事业发展密切相连，与人民生活水平息息相关。1.2空调系统组成集中式空调系统由空气的处理、输送、分配及运行调节部分组成。集中空调系统示意图冷凝水管空调机新风7°C制冷机的冷凝器制冷机的蒸发器32°C37°C12°C冷却水泵空调房间制冷机房排风扇送风口冷水泵冷水管25°C回风口24°C房机调空18°C送风管消声器热水泵热水管烟气冷却水管热湿空气冷却塔烟囱热水器1.3空调系统的分类1.按空气处理设备的设置情况分类（1）集中系统将空气处理设备及其冷热源集中在专用机房内，经处理后的空气用风道分别送往各个空调房间。这样的空调系统称为集中式系统。这是一种出现最早、迄今仍然广泛应用的最基本的系统形式。（2）全分散方式将空气处理设备、冷热源设备和风机紧凑地组合成为一个整体空调机组，可将它直接装设于空调房间，或者装设于邻室，借较短的风道将它与空调房间联系在一起。这种空调方式称为全分散式或局部式空调方式。例如窗式空调器、分体式空调器。（3）半集中系统既有对新风的集中处理与输配，又能借设在空调房间的末端装置（如风机盘管）对室内循环空气作局部处理，兼具前两种系统特点的系统称为半集中式系统。风机盘管加新风空调系统是目前应用最广、最具生命力的系统形式。2.按负担室内空调负荷所用的介质分类（1）全空气系统全部由集中处理的空气负担室内空调负荷，如一次回风系统。由于空气的比热小，通常这类空调系统需要占用较大的建筑空间，但室内空气的品质有保障。（2）全水系统全部由水负担室内空调负荷，例如单一的风机盘管机组系统。由于水的比热大于空气的比热，在相同情况下空调系统所占用的建筑空间较少。这种系统不能解决空调房间的通风换气问题，通常情况下不单独使用。（3）空气-水系统由处理过的空气和水共同负担室内空调负荷，如新风机组与风机盘管机组并用的系统。这种系统有效地解决了全空气系统占用建筑空间多和全水系统不能通风换气的问题。在对空调精度要求不高和舒适性空调的场合广泛地使用这种系统。（4）制冷剂系统将制冷系统的蒸发器直接放在室内吸收余热余湿的空调系统，例如单元式空调系统、窗式空调器、分体式空调器。目前小管道内制冷剂的输送距离可达50～100m，再配合良好的新风和排风系统，使得制冷剂系统在小型空调系统和旧房加装的空调系统中广泛地被采用。这种系统的优点在于能量利用率高、占用建筑空间少、布置灵活，可根据不同房间的空调要求自动选择制冷或供热。3.按集中系统处理的空气来源分类（1）封闭式系统所处理的空气全部来自空调房间的再循环空气而没有室外空气补充。该系统应用于密闭空间且无法或不需采用室外空气的场合。这种系统消耗冷、热量最省，但卫生条件差，仅应用于战时隔绝通风情况下的地下蔽护所等战备工程及很少有人进出的仓库等。（2）直流式系统所处理的空气全部来自室外，送风吸收余热余湿后全部排到室外。与封闭式系统相比具有完全不同的特点。这种系统应用于不允许采用回风的场合，如放射性实验室及散发大量有害物的车间等。为了回收排出空气的冷量或热量，可以在系统中设置热回收装置。（3）混合式系统它所处理的空气部分来自室外，部分来自空调房间。这种系统既能满足卫生要求，又经济合理，是应用最广泛的一种系统。以上仅仅是为了方便学习人为地对空调系统进行的分类，随着科学技术的发展还会出现新的空调系统。在实际工程中应根据具体情况选择一种或几种合适的空调系统。1.4空气调节处理过程加热过程干式冷却过程等焓减湿过程等焓加湿过程等温加湿过程冷却干燥过程裸线式电加热器(a)裸线式电加热器；(b)抽屉式电加热器1―钢板；2―隔热层；3―电阻丝；4―瓷绝缘子管式电加热器1―接线端子；2―绝缘端子；3―紧固装置；4―绝缘材料；5―电阻丝；6―金属套管二、空气处理设备1.空气加热器2.喷水室2(b)(a)回风新风入口空气21713129857614154113761514109851141231816131图5-6喷水室的构造1―前排水板；2―喷嘴与排管；3―后排水板；4―底池；5―冷水管；6―滤水器；7―循环水管；8―三通混合阀；9―水泵；10―供水管；11―补水管；12―浮球阀；13―溢水器；14―溢水管；15―泄水管；16-防水灯；17―检查门；18―外壳1―前挡水板；2―喷嘴与排管；3―后挡水板；4―底池；5―冷水管；6―滤水器；7―循环水管；8―三通混合阀；9―水泵；10―供水管；11―补水管；12―浮球阀；13―溢水器；14―溢水管；15―泄水管；16-防水灯；17―检查门；18―外壳3.表面式换热器图5-7表面式换热器冷（热）媒图5-8集水盘安装75mm排水管滴水盘排水管滴水盘气流方向4.空气过滤器（1）初效过滤器滤材多采用玻璃纤维、人造纤维、金属丝及粗孔聚氨脂泡沫塑料等，也有用铁屑及瓷环作为填充滤料的。金属网丝、铁屑及瓷环等类的滤料可以浸油后使用，以便提高过滤效率并防止金属表面锈蚀。初效过滤器需人工清洁或更换，为减少清洗工作量、提高运行质量，可采用自动浸油式过滤器或自动卷绕式空气过滤器。初效过滤器适用于一般的空调系统，对尘粒较大的灰尘（5μm）可以有效过滤。图4-11初效过滤器(a)金属网格滤网；(b)过滤器外形；(c)过滤器安装方式500500(c)(b)(a)剖面图平面图平板形金属网格波形金属网格50(a)金属网格滤网；(b)过滤器外形；(c)过滤器安装方式图4-12自动移动式初效过滤器(a)、(b)油浸式；(c)卷绕式清净滤料卷筒(c)(b)(a)自动移动式初效过滤器(a)、(b)油浸式；(c)卷绕式（2）中效过滤器主要滤料是玻璃纤维（比初效过滤器所用的玻璃纤维直径小，约10μm）、人造纤维合成的无纺布及中细孔聚乙烯泡沫塑料等。这种过滤器一般可做成袋式和抽屉式。中效过滤器一般对大于1μm的粒子能有效过滤。大多数情况下用于高效过滤器的前级保护，少数用于清洁度要求较高的空调系统。空气滤层气520空807(D)477(Z)100滤料70(a)470mm(b)(b)(a)图4-13袋式过滤器(a)外形；(b)断面形状图4-14抽屉式过滤器(a)外形；(b)断面形状袋式过滤器(a)外形；(b)断面形状抽屉式过滤器(a)外形；(b)断面形状（3）高效过滤器高效过滤器可分为亚高效、高效及超高效过滤器。一般滤料为超细玻璃纤维或合成纤维，加工成纸状，称为滤纸。为了降低气溶胶穿过滤纸的速度，采用低滤速（以0.01m/s计），需大大增加滤纸的面积，因而高效过滤器常做成折叠状。421312图4-15高效过滤器外形1—滤纸；2—分隔片；3—密封胶；4—木外框图4-16无分隔片多折式过滤器1—滤料；2—贴线高效过滤器外形1—滤纸；2—分隔片；3—密封胶；4—木外框无分隔片多折式过滤器1—滤料；2—贴线5.空气处理室（1）装配式金属空调箱标准的分段大致有回风机段、混合段、预热段、过滤段、表冷段、喷水段、蒸汽加湿段、再热段、送风机段、能量回收段、消声段和中间段等等。装配式空调箱的大小一般以每h处理的空气量来标定，小型的处理空气量为几百m3/h，大型的为几万甚至几十万m3/h，目前国内产品最大处理空气量达300000m3/h。组合式空调箱新风回风段消音段回风机段热回收段初效过滤段中间段表冷段挡水板段再加热段二次回风段送风机段消音段中间段中效过滤段送风段送风（2）变风量空调器由空气过滤器、表面式换热器和通风机组成。采用变频电机改变风机转速，调节风量大小和相应的冷热量，以便与房间冷热负荷的变化相适应，达到节能的效果。机组自身不带制冷和加热设备，需要外界供给冷水或热水。可对空气进行降温、减湿或加热等处理。风机表面换热器凝水管接口热水管图5-15柜式空调器三、普通集中式空调系统1.新风量的确定满足卫生要求一般规定，空调系统送风量中新风所占比例不应低于10%。若按上述方法得出的新风量低于10%时，也应按10%计算。对于舒适性空调，一般情况下，满足卫生要求的新风量可按《采暖通风与空气调节设计规范》规定，保证每人不少于30m3/h。补充局部排风量保证空调房间的“正压”要求2.空调房间与气流组织送风口送风口的作用是将送风状态的空气均匀地送入空调房间。常用的送风口有以下几种类型。（1）侧送风口侧送风口是指安装在空调房间侧墙或风道侧面上、可横向送风的风口。有格栅风口、百叶风口、条缝风口等。其中用的最多的是活动百叶风口，分为单层百叶、双层百叶和三层百叶三种。图5-21百叶风口构造示意图(a)单层百叶风口；(b)双层百叶风口1―铝框(或其它材料的外框)；2―水平百叶片；3―百叶片轴；4―垂直百叶片图5-21百叶风口构造示意图(a)单层百叶风口；(b)双层百叶风口1―铝框(或其它材料的外框)；2―水平百叶片；3―百叶片轴；4―垂直百叶片双层百叶风口单层百叶风口1―铝框(或其它材料的外框)2―水平百叶片3―百叶片轴4―垂直百叶片百叶风口构造示意图（2）散流器散流器是一种安装在顶棚上的送风口。其送风气流从风口向四周呈辐射状送出。根据出流方向的不同分为平送散流器和下送散流器。平送散流器送出的气流是贴附着顶棚向四周扩散，适用于房间层高较低、恒温精度较高的场合。下送散流器送出的气流是向下扩散，适用于房间的层高较高、净化要求较高的场合。图5-22散流器送风口(a)盘式散流器送风口；(b)流线型散流器送风口散流器送风口(a)盘式散流器送风口；(b)流线型散流器送风口（3）孔板送风口送入静压箱的空气通过开有一些圆形小孔的孔板送入室内。孔板送风口的主要特点是送风均匀，气流速度衰减快。适用于要求工作区气流均匀、流速小、区域温差小和洁净度较高的场合，如高精度恒温室和平行流洁净室。图5-23孔板送风口1―风管；2―静压箱；3―孔板；4―空调房间-1°261.6d0d0(b)(a)转动球体转动阀门图5-24喷射式送风口(a)圆形风口；(b)球形转动风口孔板送风口1―风管；2―静压箱；3―孔板；4―空调房间（4）喷射式送风口喷射式送风口是一个渐缩的圆锥台形短管，其特点是风口的渐缩角很小，风口无叶片阻挡，噪声小、紊流系数小、射程长，适用于大空间公共建筑的送风。如体育馆、影剧院等场合。为了提高送风口的灵活性，可作成既能调节风量，又能调节出风方向的球形转动风口。这种风口主要用于飞机、汽车等场合。回风口回风口由于汇流速度衰减很快、作用范围小，回风口吸风速度的大小对室内气流组织的影响很小，因此，回风口的类型较少。常用的有格栅、单层百叶、金属网格等形式，但要求能调节风量和定型生产。(b)(a)回风回风口回风回风口图5-25地面散点式和隔栅式回风口(a)散点式回风口；(b)隔栅式回风口地面散点式和隔栅式回风口(a)散点式回风口；(b)隔栅式回风口谢谢！请提问交流