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暖通概述1．1暖通空调的含义1．建筑环境建筑：人们生活与工作的场所，4/5（80%）时间在建筑物中；对环境的要求：恒温（计量室、量具生产）、恒湿（纺织）、恒温恒湿（合成纤维）、洁净（电子）、无菌（药品抗菌素）；建筑环境：生活、工作、生产、科学实验需要的环境，包括温度、湿度、清洁度、空气质量、声环境、光环境。2．保持要求的建筑环境采暖（Heating）：人工的方法向室内共给热量，保持一定的室内温度。通风（Ventilating）：引进室外新鲜空气，排出室内污染空气。通风的功能：①提供人所需的氧气②稀释污染物或气味③排出污染物④除去余热余湿空气调节（AirConditioning）：高级的通风，对温度、湿度、洁净度、空气流速进行调解与控制，补充新鲜空气。空气调节的意义在于“使空气达到所要求的状态”或“使空气处于正常状态”。影响人舒适的因素温度湿度空气流速新鲜空气干净的空气噪声足够的照明采暖主要是保持工作区的温度，新鲜空气通过门窗渗透获得；通风将新鲜空气送入，将污染的空气排出，以保证工作区的卫生条件；空调则保持工作区的温度和湿度及合理的风速，一般保证新鲜空气的送入。1．2暖通空调系统的工作原理工作原理：热平衡、湿平衡、空气平衡。由于室外气象条件的逐时变化以及建筑内部使用条件的变化，建筑内部的空气参数必然逐时变化。为了保证建筑物内空气参数（温湿度等）在一定范围内变化，就必须向建筑物加入热量或冷量，去除湿负荷或加湿，以保证建筑物的热平衡和湿平衡。建筑热平衡的影响因素通过围护结构的传热量透过外窗的日射得热量渗透空气带入室内的热量室内设备发热量室内照明发热量人体发热量建筑湿平衡的影响因素人体散湿设备散湿渗透空气带入湿量各种潮湿表面、水面的散湿不同类型建筑热湿负荷特点住宅建筑–内部人员、设备和照明的发热量少，主要受室外气象条件影响商用建筑–内部人员、设备和照明的发热量大，同时受室外气象条件影响工业厂房–空间较高，设备产热产湿量大，同时受室外气象条件影响暖通空调所需送风量暖通空调的目的就是保持室内空气温度、湿度维持在一定水平，同时使室内污染物浓度低于规定的水平暖通空调所需要的送风量由下式计算)(0ttCQLnP)(0ddWLn)(0CCWLnC住宅建筑全年负荷特点一般均有外墙，基本无内区，通常不设新风；需要冬季采暖、夏季空调降温除湿；北方地区冬季干燥，条件允许应加湿。建筑节能的要点–外墙保温性好，窗户密封性好、透光性好、导热系数小；–冬季使太阳光能进入，但热量不会从门窗散出；–夏季采取遮阳措施，减少热空气进入，夜间开门窗通风降温；–过渡季多开门窗通风。商用建筑全年负荷特点一般分内外区：外区部分受室外气象条件影响，冬季采暖，夏季空调；而内区一般全年需要空调。建筑节能要点–窗户的密封性和低导热性；–过渡季大量室外新风或冷却塔直接产生的冷水供冷；–冬季内区用自然冷源（如室外新风）或用热泵将内区热量转移到外区。工业厂房全年负荷特点与厂房性质密切相关：当设备发热量大时，冬季可少用或不用采暖；当劳动条件要求不高时，可采用通风降温；当厂房较高时，一般采用分层空调方式建筑节能要点：–冬季充分利用设备发热量；–夏季可用下送风或置换式通风；–分层空调方式。1．3暖通空调系统的分类1.3.1按对建筑环境控制功能分类两类：1）控制热湿环境：空调、采暖2）控制污染物：通风、建筑防排烟控制对象和功能是互有交叉：空调也可稀释污染物，通风也可除去余热余湿。1.3.2按承担室内负荷的介质分类四类：1）全空气系统——空气向室内提供冷热量2）全水系统——全部用水承担冷热负荷3）空气-水系统——共同负担室内负荷，FP加新风4）冷剂系统（机组式系统）——用制冷剂直接对室内空气进行冷却、加热、减湿，空调器。1.3.3按空气处理设备的设置情况分类三类：1）集中式系统——空气集中处理（机房），房间内只有空气分配装置，全空气系统。特点：机房占面积，控制管理方便。2）半集中式系统——除了机房外，还设有分散在被调房间内的二次设备（末端装置）。特点：机房占地少，维修不方便，噪声。3）分散式系统——热湿处理设备全部分散在各房间。空调器、电暖器。特点：不用机房、风道，维修管理不便，噪声。1.3.4空调系统按用途分类两类：1）舒适性空调（舒适空调）——对温湿度要求不严由于人的舒适感在一定的空气参数范围内，所以这类空调对温度和湿度波动的控制，要求并不严格。2）工艺性空调（工业空调）——工艺过程，差别大。由于工业生产类型不同、各种高精度设备的运行条件也不同，因此工艺性空调的功能、系统形式等差别很大。1.3.5按照空调系统处理的空气来源分类三类：1）封闭式系统——所处理的空气全部来自空调房间本身，没有室外空气补充，全部为再循环空气。2）直流式系统——所处理的空气全部来自室外。3）混合式系统——采用混合一部分回风的系统。1.4建筑环境技术发展趋势舒适→健康→安全→高效→节能1、功能和标准提高2、节能、环保：可持续建筑、绿色建筑3、室内空气品质控制IAQ(indoorairquality)病态建筑综合症SBS(sickbuildingsyndrome)4、高效节能设备的开发：高效传热、VAV、蓄冷、CFC、HCFC的替代5、新能源利用：太阳能、地热、核能、风能、潮汐能空调用制冷原理制冷方法制冷的方法很多，其中应用最广泛的就是液体汽化制冷（原理），它常见的应用形式有以下四种：蒸汽压缩式制冷、吸收式制冷、蒸汽喷射式制冷和吸附式制冷。其中蒸汽压缩式制冷和吸收式制冷是目前应用最为广泛的两种制冷方式。蒸气压缩式制冷循环2.2改善蒸气压缩制冷循环的措施节流损失过热损失再冷度过热度Pk/P08膨胀阀前液态制冷剂的再冷却；蒸气回热循环；中间冷却的多级压缩制冷剂1制冷剂的基础知识制冷剂—在制冷装置中循环流动，通过自身热力状态的变化与外界发生能量交换，从而实现制冷作用的工作流体。制冷装置与制冷剂相互依存，相互适应，才能组成完美的制冷系统。根据现实工业条件，提出了对制冷剂的要求：首先，制冷剂的热力性质对制冷系数的影响可用制冷效率ηR来表述。制冷效率—理论循环的制冷系数εth与有温差的逆卡诺循环制冷系数εc’之比。ηR=εth/εc’ηR物理意义：表示了制冷剂的节流损失和过热损失的大小。除了制冷效率外，还应考虑如下的其他性能：对制冷剂的要求：减少工质的循环量；缩小压缩机的尺寸•热力学的性质：蒸发压力和冷凝压力适中；单位制冷量q0和单位容积制冷量qv要大；制冷剂的临界温度要高；凝固温度要适当的低一些；绝热指数应低一些；防止空气渗入；减少装置承压，防止制冷剂外泄；压缩比小－减少压缩机的耗功量便于用一般冷却水或空气冷凝；接近逆卡诺循环，节流损失小能得到较低的蒸发温度压缩机排气温度低－提高压缩机容积效率、对润滑油有好处对制冷剂的要求：•物理化学的性质：制冷剂在润滑油中的可溶性；制冷剂的导热系数、传热系数要高；制冷剂的密度、粘度要小；制冷剂对金属和其它材料应无腐蚀和侵蚀作用；制冷剂在高温下应不分解，且不燃烧、不爆炸；•其它：制冷剂对人的生命和健康无危害，不具有毒性、窒息性和刺激性；制冷剂应易于购买，且价廉。提高换热效率，减少蒸发器、冷凝器的传热面积流动阻力小，降低耗功率、缩小管径2常用制冷剂常用制冷剂（氨及氟利昂）性能比较序号R717（氨）F对比1价廉易取比R717贵十几倍R717系统投资、运行费低2q0、qv大，MR小相反同Ø0下，R717com尺寸小、管径小3几乎不溶于油大多数易溶于油R717系统分油易，F系统分油难4λ、α大，k大相反R717换热设备尺寸小5渗透力弱，易发现相反R717损耗小，运行费低6无限溶于水难溶于水F系统易产生冰堵7毒性大,有燃烧爆炸危险相反F可用于空调中直接蒸发冷却8含水对铜有腐蚀（系统中无铜）对天然橡胶有侵蚀（垫圈不能用橡胶）不同系统采用不同材料9分子量小，t排高相反R717com用水冷；Fcom用风冷10粘度小,密度小,阻力小相反R717系统管径小、com耗功小11对生态环境影响小某些F工质对生态环境影响大某些F工质渗透、排放造成人类生态环境恶化各部件的作用：压缩机:压缩和输送制冷蒸汽，并造成蒸发器中低压、冷凝器中高压，是整个系统的心脏。冷凝器:是输出热量的设备，将制冷剂在蒸发器中吸收的热量和压缩机消耗功所转化的热量排放给冷却介质。节流阀:对制冷剂起节流降压作用，并调节进入蒸发器的制冷剂流量。蒸发器:是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却对象的热量，从而达到制冷的目的。制冷系统主要部件涡旋式往复式AirConditioningClinicTRG-TRC004-EN©AmericanStandardInc.2000螺杆式离心式压缩机往复式压缩机吸气阀排气阀涡旋式压缩机stationaryscrolldrivenscroll吸气口排气口吸气口排气口电机轴涡旋式压缩机吸气过程压缩过程排气过程螺杆式压缩机阳螺杆阴螺杆外壳螺杆式压缩机吸气口螺杆式压缩机meshingpoint排气口螺杆式压缩机电机螺杆滑阀吸气口排气口离心式压缩机叶轮离心式压缩机volutediffuserpassagesradialimpellerpassages叶片叶轮离心式压缩机motorimpellersuctioninletvanes冷凝器风冷水冷过冷器室外空气冷凝盘管轴流风机风冷冷凝器冷凝盘管冷却水过冷的制冷剂液体过冷器水冷冷凝器热的制冷剂气体29ºC35ºC冷水塔喷头来自冷凝器去冷凝器集水池轴流风机室外空气29ºC35ºC格栅蒸发器冷风冷冻水直接蒸发式制冷剂气体制冷剂气液混合物空气壳管式蒸发器制冷剂气体冷冻水入口冷冻水出口tubebundlebaffles制冷剂气液混合物壳管式蒸发器baffles节流膨胀装置•热力膨胀阀•电子膨胀阀•节流管•节流孔板热力膨胀阀液体/蒸气混合物制冷剂蒸气蒸发器A液体制冷剂热力膨胀阀外部平衡管远程温包蒸发器弹簧吸气管分配器膜片热力膨胀阀电子膨胀阀,精确分配、调节冷媒流量•机组开关状态•机组制冷制热状态•室内能量需求•室外环境温度电子膨胀阀毛细管优点成本低降低压缩机启动转矩可贴在吸气管表面得到过冷缺点不能调节制冷剂流量增加功耗通道截面运转中不可调，停机后不能关闭。节流孔板水系统设计空调水系统设计空调水系统包括冷冻水系统和冷却水系统两部分。冷冻水系统是指夏季由冷水机组向风机盘管、新风机组或组合式空气处理机组供给7℃、回水12℃的冷冻水，在冬季，该系统提供供水60℃，回水50℃的热水。冷却水系统是指利用冷却塔向冷水机组的冷凝器供给循环冷却水的系统。冷冻水系统分类1.按照冷冻水循环方式分：1）开式循环系统：末端管路与大气相通，冷冻回水集中进入建筑物的回水箱或蓄冷水池内，再由循环泵将回水打入冷水机组的蒸发器内，经重新冷却后的冷冻供水被输送至整个系统。典型的开式循环系统有：组合式空调机组采用喷水室处理空气的冷冻水系统，具有蓄冷水池的冷冻水系统等2）闭式循环系统：冷冻水在系统内进行密闭循环，不与大气相接触，为了容纳系统中水体积的膨胀，在系统的最高点设膨胀水箱。典型的闭式循环系统有：组合式空调机组采用表冷器处理空气以及风机盘管机组，新风机组的冷冻水系统等。•开式循环系统•闭式循环系统开式系统和闭式系统的比较：1）开式系统所用的循环泵的扬程高，除了克服环路阻力外，还要提供几何提升高度和末端的资用压头，循环水易受污染，管路和设备易受腐蚀且容易产生水击等，除非高层建筑的地下室设有蓄冷水池，一般用得不多。2）闭式系统所用的循环泵的扬程比较低，循环水不易受污染而管路的腐蚀程度轻，不受回水池，而需要设膨胀水箱。2.按照供回水制式分：1）双管制供水方式：一根供水管，一根回水管，供冷供热合用同一管路系统。2）三管制供水方式：一根供冷水管，一根供热水管，一根公用回水管。3）四管制供水方式：一根供冷水管，一根冷水回水管，一根供水水管，一根热水回水管。3.按照供回水管路的布置方式分1）同程式系统：供