空调系统的组成与方式

1空调系统的组成与方式1.1中央空调系统的组成1.2中央空调系统的分类与比较1.2.1中央空调系统的分类1.2.2典型空调系统的比较1.2.3空调系统选择的原则1.3全空气空调系统（AAA）1.3.1全空气空调过程1.3.2回风方式的选定1.3.3风量平衡1.3.4系统的划分1.3.5分区处理1.3.6双风道系统1.4变风量空调系统(VAV)1.4.1采用变风量的原因1.4.2定风量与变风量的区别1.4.3变风量末端装置的形式1.5风机盘管＋新风空调系统1.5.1风机盘管的构造、类型和基本参数1.5.2系统的新风供给方式1.5.3系统中的新风终状态的处理方式1.5.4风机盘管的水系统与调节1.6商用、户式中央空调、变流量系统1.6.1商用中央空调1.6.2户用中央空调1.6.3变流量系统（VRV）1.1中央空调系统的组成中央空调系统主要由制冷制热设备或装置（压缩机、压缩冷凝机组、冷水机组、空调箱、锅炉、喷水室等）、管路（制冷剂管路、冷媒管路、载冷剂管路等）、室内末端设备（室内风管水管、散流器、风机盘管、空调室内机等）、室外设备（室外风管、冷却塔、风冷式冷凝器等）、水泵、控制装置及附属设备等组成。中央空调系统的组成参见图1-1和图1-2，多房间的单风道全空气空调系统参见图1-3。图1-1中央空调系统组成示意图1图1-2中央空调系统组成示意图2(多房间的单风道全空气空调系统动画演示)中央空调系统的组成及举例参见表1-1。表1-1中央空调系统组成及举例组成举例空气分布、输送系统送、回风管道、散流器等空气处理设备空调箱、风机盘管冷媒输送系统冷冻水泵、冷冻水管路及附件冷热源冷水机组、锅炉等热媒输送系统热水泵、热水管路及附件散热系统冷却风系统或冷却水系统图1-4所示是组合式空调机组夏季运行工况示意图，图1-5是卧式风机盘管构造图。（组合式空调机组动画演示）（卧式风机盘管构造图）图1-3和图1-4分别是卧式风机盘管实物图和吸顶式风机盘管实物图。图1-3卧式风机盘管实物图1-4吸顶式风机盘管实物中央空调冷冻水、冷却水、热水系统举例参见图1-5图1-5中央空调冷冻水、冷却水、热水系统举例返回1.2中央空调系统的分类与比较1.2.1中央空调系统的分类中央空调系统主要按如下方式分类，参见图1-6：(1)按空气处理设备的集中程度分(2)按承担负荷的介质来分(3)按空调系统的用途分(4)按对建筑物内空气来源分图1-6中央空调系统常见分类方式其他的分类方法有：按风量是否固定分：定风量系统、变风量系统按风管内空气流速分：低速系统（8m/s）、高速系统（20～30m/s）按用途分：工艺性空调、舒适性空调按系统精度分：一般性空调、恒温恒湿空调按运行时间分：全年性空调、季节性空调按使用场所分：大型工民建筑用空调、商用空调、户式空调1.2.2典型空调系统的比较把集中式（以定风量全空气系统为例）、半集中式（以风机盘管＋新风系统为例）、分散式（以单元式空调机为例）空调系统进行比较。1.2.2.1集中式空调系统集中式空调系统将空气处理过程组合在一个或几个空气调节机组（或称空调箱）内进行，然后通过空气输送管道和空气的分配器送至各个房间。这种空调系统又称中央空调系统。集中空调系统根据处理空气的来源情况，又分直流式、封闭式和回风式，一般空调系统均为回风式空调系统。回风式空调系统又按送风前在空气处理过程中回风参与的混合次数不同，分为一次回风式和二次回风式。让回风与新风先混合，然后加以处理，达到送风状态，这种只混合一次的集中式系统，称为一次回风式系统。让新风与部分回风混合并经处理后，再次与部分回风混合而达到要求的送风状态，称为二次回风式系统。中央空调系统为了节能，一般采用回风式，除非空调房间内存在有害物质；设计规范建议仅作为夏季降温用的空调系统，宜采用一次回风。（一次回风露点送风单风道空调系统动画演示）（二次回风系统的处理流程动画演示）集中式空调按送风管的套数不同，可分为单风管式和双风管式。单风管式只能从空调机房送出一种状态经处理的空气；双风管式，用一条风管送冷风，另一条风管送热风，冷风和热风在各房间的送风口前的混合箱内按不同比例混合，达到各自要求的送风状态，再进入房间。同时，根据主送风管内的空气流速，又有低速空调系统（一般主管风速在15m/s以下）和高速空调系统（主风管流速大于15m/s）之分。高速风管内空气流速高，风管尺寸小，但风管阻力损失大，噪声高。(多房间的单风道全空气空调系统动画演示)（双风道定风量集中空调系统动画演示）集中式系统按送风量是否变化，又可分为定风量系统和变风量系统。定风量系统的送风量是固定不变的，并且按最不利的情况来确定房间的送风量。变风量系统设有可根据室内负荷变化，自动调节送风量的送风装置，当室内负荷减少时，它可保持送水参数不变（不需再热），而是自动减少风量来保持室内温度的稳定，这样，由于处理的风量减少，可降低风机功率电耗及制冷机的冷量。因此，与定风量系统比较，变风量系统的初投资高一点，但它节能、运行费用低，综合经济性好。空调装置的容量越大，采用变风量系统的经济性越好。（定风量再热式单风道空调系统动画演示）（变风量单风道空调系统动画演示）通常面积较大的单个空调房间（例如影剧院、体育馆、会堂、大型的展览厅、餐厅、舞厅、商场、会议室、阅览室等），或者室内空气设计状态相同、热湿比和使用时间也大致相同、且不要求单独调节的多个房间才采用集中式空调系统。“设计规范”要求集中式空调系统一般宜采用单风管式低风速空调系统。1.2.2.2半集中式空调系统半集中式系统式建立在集中式空调系统基础上，先把空气集中在一空调器内进行集中处理，再送入各房间分配器，然后按各房间的具体要求，对空气进行二次处理（加热或冷却），从而使空调效果更为理想。（半集中式双水管诱导器系统动画演示）风机盘管加独立新风系统是典型的半集中式系统。这种系统的风机盘管分散设置在各个空调房间内；新风机可集中设置，也可分区设置，但都是通过新风送风管，向各个房间输送经新风机组作了预处理的新风。因此，独立新风系统有兼有集中式系统的特点。通常空调房间个数较多又需要独立控制的建筑如宾馆、酒店的客房、办公楼等可采用半集中式空调系统。此外，对已集中设置冷、热源的建筑物中的大面积空调房间，通常多设置冷量和风量都较大的单独的空调柜来进行空气处理。空调柜设置在专用的空调机房内或设于吊顶上，通过送风管向空调房间送风，这种系统相对于集中设置的冷、热源来说是半集中式系统；相对于空调房间来说又可看作是集中式系统。1.2.2.3分散式空调系统分散式空调系统又称局部式空调系统。这种系统没有集中的空调机房，空气处理设备全分散在被调房间内。空调房间使用空调机组者属于此类。空调机组把空气处理设备、风机以及冷热源都集中在一个箱体内，形成了一个非常紧凑的空调装置，只要接上电源就能对房间进行空气调节。因此，这种系统不需要空调机房，一般也没有输送空气的风道。（空调机流程动画演示）（分体式空调器原理动画演示）（热泵式窗式空调系统原理动画演示）(a)风冷式（分体式）热泵空调机组示意图(b)空调机组示意图图1-7分散式空调示意图分散式空调系统安装方便，使用便利，灵活性好，但维护不太方便，经济性一般不高。通常空调房间较小，又相对独立的建筑如办公楼、商店等建筑都可采用分散式空调系统。经过对旅馆进行集中空调和局部空调的能耗和造价的比较，证明从30间客房起，集中供冷的耗电明显降低，大约节电30％左右，从造价上看，20～30间客房的窗式空调略低于集中空调，40间客房时二者相当，从50间客房起中央空调比局部空调减少，约少12％～30％。综合耗电、造价两因素，GB50189～93规定客房超过40间应采用冷水机组集中供冷的中央空调系统。1.2.3空调系统选择的原则（1）选择空调系统时，应根据建筑物的用途、规模、使用特点、室外气象条件、负荷变化情况和参数要求等因素，通过技术经济比较确定。这样就可在满足使用要求的前提下，尽量做到投资省、系统运行经济和能耗小。（2）对集中式空调系统，一般宜采用单风管式的空调系统，当房间负荷变化较大，采用变风量系统能满足要求时，不宜采用定风量再热式系统。普通舒适性空调对空调精度无严格的要求，较多采用无再热的定风量集中式系统。仅作为夏季降温用的系统，不应采用二次回风系统。（3）空调面积较小的建筑，或建筑物中仅个别房间有空调要求，宜采用分散式空调系统。空气调节房间较多，且各房间空调要求不一的建筑物，条件许可时，宜采用四管制或双风道变风量空调系统。面积很大的空调房间，或室内空气设计状态相同、热湿比和使用时间也大致相同，且不要求单独调节的多个空调房间，通常多采用单风管、低速、一次回风、无再热的定风量集中式空调系统。空调系统的常见选择原则见表1-2表1-2空调系统的常见选择原则表空调系统常见使用条件集中式1、面积大或多层、多室而热湿变化类似2、新风量变化大3、室内温度、湿度、洁净度要求严4、采用天然冷源5、多工况运行半集中式1、面积大但风管不易布置2、多层多室但层高较低3、热湿负荷不一致4、精度要求不高5、室内空气不串气6、要求调节风量分散式1、各房间工作班次和参数要求不同面积小2、房间布置分散3、变更可能性大返回1.3全空气空调系统（AAA）全空气空调系统，英文为all－airconditioningsystem，是全空气、单风道、低风速中央空调系统的简称。1.3.1全空气空调过程图1-13到图1-19分别列举了几种全空气处理过程的焓湿图或示意图。图1-8一次回风无再热的空气处理过程（一次回风定风量露点送风单风道空调系统动画演示）图1-9一次回风有再热的空气处理过程（一次回风定风量再热式单风道空调系统动画演示）（二次回风系统的处理流程动画演示）1.3.2回风方式的选定表1-3提供了回风方式的选择依据。表1-3回风方式选择依据表方式一次回风方式二次回风方式特征1、回风仅在热湿处理设备前混合一次2、可利用最大送风温差送风，当送风温差受限制时，利用再热满足送风温度1、回风在热湿处理设备前后各混合一次，第二次回风量并不负担室内负荷，仅提高送风温度，或增加室内空气循环2、相同条件下与一次回风方式相比，可节省再热热量适用性1、可以用最大送风温差送风的公共民用建筑2、室内散湿量较大（热湿比小）的场合1、送风温差受限制，而不容许利用热源进行再热时2、室内散湿量较大（热湿比小），用最大送风温差送风的送风量不满足换气次数时3、对室内有恒温要求的场合，可采用固定比例的一、二次回风，辅以调温用的再热器；对室内参数控制不严的场合，可利用变动的一二次回风以调节负荷4、高换气次数的洁净车间需采用二次回风1.3.3风量平衡1.3.3.1房间通风量与换气次数应按冬、夏季的设计计算条件分别确定，多以解决夏季问题为基础。应区别采暖、通风、空气调节几种不同环境控制方法。（1）夏季送风状态和送风量对于空调建筑，夏季通风换气着重在于消除室内余热、余湿，进而保证人体的舒适健康。图1-12夏季室内空气状态变化过程由于入室空气同时吸收室内余热量和余湿量后，其状态即由O变成R，那么这一状态变化过程的方向和特征即由热湿比来决定。这意味着，通过室内状态R的热湿比线上并位于R点下方的所有各点均可能成为待定的送风状态O。很明显，送风状态O对R点距离的远近决定了送风焓差的大小，从而影响到送风量的大小。距离越近，送风量越大，处理与输送空气所需设备容量则大，相应的初投资和运行费用也更节省些。送风量减小，将影响室内空气分布的均匀性和稳定性，并可能形成下降冷气流，影响到人体热舒适。暖通空调规范规定了夏季送风温差的建议值，以便合理地确定送风状态和送风量。换气次数也作为衡量或制约送风量大小地指标。换气次数n=L/V（次/h）。表1-4送风温差与换气次数表室温允许波动范围(℃)送风温差(℃)换气次数(次/h)±0.1～0.22～3150～20±0.53～68±1.06～10≥5＞±1.0人工冷源≤15天然冷源：可能的最大值不宜小于5送风温差影响空调精度和人体舒适性。换气次数与气流均匀性有关，与送风温差有类似