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1、毕业设计（论文）题目名称：北京某办公楼中央空调系统设计学院名称：能源与环境学院班 级：学 号：学生姓名：指导教师： 年 月 日-131-北京某办公楼中央空调系统设计The central air conditioning system design of office building 学院名称：能源与环境学院班 级：学 号：学生姓名：指导教师： 年 月 日摘 要 本工程为北京某办公楼中央空调系统，拟为之设计合理的中央空调系统为室内人员提供舒适的工作环境。建筑共五层，总面积为4365，层高4.0m。设计内容包括：空调冷负荷计算；空调系统划分与系统方案的确定；风系统的设计与计算；室内送风方式与气
2、流组织形式的确定；风管系统保温层的设计；消声防震设计等内容。空调设计中，大空间采用全空气一次回风的空气处理方案，从节能的角度考虑，采用露点送风。空气处理机组设在每层的空调机房内，新回风经集中处理后送入各空调房间。气流组织采用上送上回的气流组织形式，送风口选用方形散流器，回风口采用单层百叶回风口。其余空调房间因面积较小，采用风机盘管加新风系统，将室外新风处理到低于室内空气焓值的状态，承担室内全部湿负荷和部分冷负荷。新风由设置在走廊内的吊顶新风机组处理后送入各房间。风机盘管送风选用侧送式，安装形式为卧式暗装。空调用制冷机房设在地下室，选用一台螺杆式冷水机组。夏天使用冷水机组提供的7/12的冷水。水
3、管路采用两管制。冷却塔置于屋顶，配一台。关键词：办公楼，全空气系统，风机盘管系统，性能比较AbstractThis works for a between production in beijing central air-conditioning system, so as to create a comfortable work environment for the stuff. Construction of 5 layer, the total area of 4365 , the layer is 4.0 m. It contains: cooling load calculati
4、on; air conditioning system division and system solutions to determine the; the wind system design and calculation; indoor air distribution mode and the airflow organization form of sure; duct system design of insulation layer; noise and vibration control, etc. In air conditioning design, 1F use the
5、 entire air time to return to the wind the air processing plan. From energy conservation angle consideration, Uses the dew point blast. The air processing unit is located in each level in the air conditioning engine room, New、returns to the wind to send in various air conditioned room after centrali
6、sm processing, The air current organization form used on delivers the other day, Delivers the gusty area to select square shape drifting. Returns to the gusty area to use the monolayer drifting to return to the gusty area.Other air conditioned rooms because the area is smaller, Uses the air blower p
7、late tube to add the new atmosphere system, Outside the new atmosphere will process to is lower than in the room the air enthalpy value condition, Undertakes in the room completely the wet load and the partial cold loads, The new atmosphere by establishes the suspended ceiling new atmosphere unit pr
8、ocesses after the corridor sends in various rooms, The blast uses double-decked drifting delivers the gusty area, The air blower plate tube blast selects the side to deliver the type, installs the form for the horizontal-type dark attire. The Air conditioning refrigeration engine room is located in
9、the basement, Selects two screw rods types cold water unit, Summer uses 7/12 cold water which the cold water unit provides, The water pipeline uses two. The cooling tower sets to the roof, each cold water unit respectively matches. Key word：Office building coil system Performance comparison.目录符号单位说明
10、51 引言72 工程概况82.1建筑相关资料82.2室外设计参数82.3室内设计参数93 空调负荷计算103.1围护结构瞬变冷负荷计算原理103.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷103.1.2外窗瞬变传热引起的冷负荷103.1.3设备及照明散热形成的冷负荷113.1.4 人体散热形成的冷负荷：113.2湿负荷114 空调系统方案的确定174.1 空调系统的分类174.1.1 按照空气处理设置的情况分类174.1.2 按负担室内负荷所用的介质种类分类174.1.3 根据集中空调系统处理的空气来源分类184.2 方案比较184.2.1 全空气系统与空气水系统方案比较184.2.2 风机盘管+新
11、风系统的特点194.2.3 一次回风系统特点204.3.1 空调系统的选择原则204.3.2 空调系统选择结果205 新风量的确定225.1各房间送风状态的确定225.2风机盘管加新风225.3 一次回风系统255.3.1 一次回风回风量的确定方法265.3.2 新风冷负荷265.3.3 一次回风负荷计算265.4空调房间气流组织275.4.1风机盘管加新风276 冷水机组的选型296.1冷水机组的选择296.1.1 活塞式冷水机组296.1.2 螺杆式冷水机组296.1.3 离心冷水机组306.1.4 风冷式冷水机组306.1.5 溴化锂吸收式冷水机组306.2 选型结果317 空气处理设备
12、的计算和选型327.1 新风机组的选型327.1.1 各层空气处理机组的选择327.2 风机盘管的选型327.2.1 风机盘管的选型计算法327.2.2风机盘管选型338 风系统管道风力计算358.1 通风管道的设计原则35 8.2 风道设计的原则35 8.3 通风管道的选择与制作35 8.4 风管设计说明35 8.5 风管的风力计算368.5.1 用假定流速法对风管进行风力计算368.5.2 风管道的风力计算369 空调水系统41 9.1 空调水系统的选型比较41 9.2风机盘管水系统水力计算429.2.1冷冻水系统类型确定429.2.2冷冻水管设计429.2.3、冷凝水管的设计469.2.
13、4冷却水系统设计4610 制冷机房设备选择48 10.1冷却水泵的选型48 10.2 冷冻水泵的选择49 10.3分水器和集水器的选择50 10.4 冷却塔的选择51 10.5补水系统的确定52 10.6 定压装置53 10.7除污器的选择53 10.8板式换热器53 10.9热水泵的选择55 10.10温度控制仪55 10.11压差控制仪5611 消声、减震57 11.1 消声器选择5711.1.1 噪声对环境的影响5711.1.2 消声装置的选择57 11.2 减震设计5912 管道的保温及防腐61 12.1 保温材料的确定6112.1.1 风管保温厚度确定61 12.2 保温层厚度的选定
14、61结论63参考文献64致谢65符号单位说明不同水温下的扩散系数蒸发表面积，标准大气压，101325Pa当地大气压（Pa）K传热系数，W/()C水的比热，kJ/(kg)窗的有效面积系数窗内遮阳设施的遮阳系数窗玻璃的遮挡系数矩形风管的当量直径,mm室内空气的含湿量，g/kg室外空气的含湿量，g/kg面积，m2一名成年男子的小时散湿量，g/h空气量，kg/h水系统总的沿程阻力和局部阻力损失，mH20设备阻力损失，mH20计算时刻下太阳总辐射负荷强度,W/管道的绝对粗糙度，m室内空气的焓，kJ/kg室外空气的焓，kJ/kg62毕业论文（设计）散湿量，kg/h设备的安装功率，kW一名成年男子小时显热散
15、热量，W一名成年男子小时潜热散热量，W一名成年男子小时显热散热量，W热源的实际散热量，W单位摩擦阻力，Pa/m夏季空气调节室内计算温度，夏季空调室外干球温度，夏季空气调节室外计算日平均温度，冷冻水流量,m3/s传热衰减系数 电动机的效率摩擦阻力系数局部阻力系数时间迟延，h空气密度，kg/m3计算时刻，h摩擦阻力,Pa负荷温差, 负荷温差的日平均值，1 引言本篇文章是对办公楼中央空调的设计计算说明。从建筑结构及其要求制定空调方案，要求能够满足使用的要求。此外还要从空调设计的科学合理性和经济性，以及建筑整体的美观度考虑。并能对以后的使用和费用支出做一定的预估。中央空调在现代建筑中越来越多的应用，技
16、术也越来越成熟先进。能够有效的管理，一次性投资，后期使用方便，并且不占用建筑的有效空间。本文就是对中央空调的设计到选型，到校核计算的一个说明。从冷负荷计算，到室内方案的选择和设备的选型。机组的布置连接和选型都有说明。方案选择是整体考虑以及设计的总体思想。计算部分是整个设计的基础，绘图部分是与设计施工相联系的实际的走管和安装。三个部分相依相承，都与整个工程密不可分。各个部分都要保证科学合理，正确无误，经济适用。本设计是真实性课题的典例。其中，有理论的分析计算，有中央空调方案的选择论证，有实际的绘图安装。是一个完整的工程设计实例。设计计算主要有冷负荷的计算，送风量的计算，管路的计算等。冷负荷的计算
17、确定了房间的空气状况和调节条件，以及整个工程的负荷量，是确定室内空调调节方案的主要数据。也是选择冷水机组最主要的参考数据。送风量和管路的计算是面向实际设备和管路的数据资料，都是整个设计的基础。空调系统方案的选择，基本上确定了空调的形式和内容。本设计选用的是独立新风加风机盘管系统以及一次回风系统。空调方案的选择决定了后期设计的方向和内容，是设计中关键的环节。也是综合各个方面的因素制定出来的。整个设计的理论部分主要集中在前两个部分，实际的安装和设备运行等实际性的工程问题都集中在绘图这个阶段。绘图是把方案完好的实现的一个基础，是工程赖以完成的技术性支持的资料。绘图中要尽量的与工程中实际问题的解决相联
18、系。尽量使方案以一种直观详尽的方式体现出来。这个过程就是方案在成熟完善并且检验的过程。是整个设计中最重要和最有难度的部分。本设计内容包括：负荷计算；风系统设计；水系统设计；机房布置；设备选型及文献翻译几部分。2 工程概况2.1建筑相关资料此办公楼位于北京，总建筑面积为4365。层高4m，建筑总高度为20m。工程设计范围为15层空调设计，空调系统的设计满足室内工作人员对温度，湿度和新风的要求即可。屋面：细石混凝土=30mm、挤塑聚苯板=45m、水泥焦渣=30m、钢筋混凝土=120mm；热系数K=0.38W/(s)。外墙：水泥砂浆=20mm、EPS外保温=50mm、聚合物砂浆=31mm、黏土空心砖
19、=240mm、水泥砂浆=20mm；热系数K=0.56W/(s)外窗:双层钢窗，玻璃为“标准玻璃”，内有活动百叶帘作为内遮阳。 人数：人员数的确定是根据各房间的使用功能及使用单位提出的要求确定的，本办公楼人员密度按如下估算；办公室：4m/人；会议室：20m/人；其他：20m/人；走廊：50m/人。照明、设备：由建筑电气专业提供，照明设备为暗装荧光灯，镇流器设置在顶棚内，荧光灯罩无通风孔，功率为30W/m。设备负荷为40 W/m。空调使用时间：办公楼空调每天使用10小时，即8：0018：00。2.2室外设计参数采用北京市室外气象参数，气象台站位置：北纬3948，东经11628，海拔31.3m。夏季
20、：空调室外计算干球温度：33.5；通风室外计算干球温度：29.7；空调室外计算湿球温度：26.4；通风室外计算相对湿度：61；空调室外计算日平均温度：29.6 室外平均风速：2.1m/s大气压力：1000.2hPa；冬季：空调室外计算干球温度：-7.6；通风室外计算干球温度：-3.6；空调室外计算湿球温度：-9.9；通风室外计算相对湿度：44；室外平均风速：2.6m/s2.3室内设计参数表1-1 室内参数表房间名称夏季 新风量T（）（%）G（m/人）办公室(小）265530会议室265530大厅、走道28550办公室（大）、接待室265530打印室、资料室265530卫生间2855303 空调
21、负荷计算3.1围护结构瞬变冷负荷计算原理3.1.1外墙和屋面瞬变传热引起的冷负荷在日射和室外气温综合作用下，外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷可按下式计算： Q1=FK（tw-tn）（W）（3-1）式中：Q1外墙和屋面瞬变传热引起的逐时冷负荷,W； F外墙和屋面的面积，m； K外墙和屋面的传热系数，W/（m） tn室内计算温度，； tw外墙和屋面冷负荷计算温度，。3.1.2外窗瞬变传热引起的冷负荷在室内外温差的作用下, 玻璃窗瞬变热形成的冷负荷可按下式计算： Q2=FK（twl tn）（W）（3-2）式中：F外玻璃窗面积，m；K玻璃的传热系数，W/（mk）；twl外窗冷负荷逐时计算温度tn室内
22、设计温度，。透过玻璃窗进入室内的日射得热形成的逐时冷负荷按下式计算：Q3=FC ZD j.maxCLQ（W）（3-3）式中：F玻璃窗的净面积,是窗口面积乘以有效面积系数Ca， C Z玻璃窗的综合遮挡系数C Z=CwCsCn ；其中，Cs 玻璃修正系数； Cw外遮阳修正系数；Cn 内遮阳修正系数，由表查得，中间色活动百叶Cn =0.6；D j.max日射得热因数的最大值，W/m；CLQ 冷负荷系数；3.1.3设备及照明散热形成的冷负荷1.设备散热形成的冷负荷按下式计算： Q4=CclsbQsbCsb（W） （3-4）式中：Q4设备散热形成的逐时冷负荷，W；Qsb设备的散热量，W；Csb设备修正系
23、数；Cclsb设备冷负荷系数； 2.照明散热形成的冷负荷按下式计算 Q5=CclzmQzmCzm（W） （3-5）式中：Q5照明散热形成的逐时冷负荷，W；Qzm照明散热量，W；Csb照明修正系数；Cclzm照明冷负荷系数；3.1.4 人体散热形成的冷负荷：人体散热引起的冷负荷计算式为： Q6=CclrtQrt（W） （3-6）式中：Q6人体散热形成的冷负荷，W；Qrt人体散热量，W群集系数，办公楼群集系数为0.96；Crt人体散热冷负荷系数。3.2湿负荷 人体散湿量可按下式计算： D=nnw10-3 kg/h (3-7) 式中：D人体散湿量，kg/h； n群集系数，办公楼群集系数为0.96；
24、w成年男子的小时散热量，kg/(hp)；26时极轻劳动成年男子的小时散热量为0.109 kg/(h人)。 以二楼资料室201为例外墙冷负荷房间类型为重型,0.2 按稳态传热计算 Q1=FK（tzp-tn）（W） 室外计算日平均综合温度： 查表选择=0.68，北纬40北京北向Jp=79，东、西向Jp=174，南向Jp=128 =23 W/(k) =0.68*79/23+29.6=31.94(北）=0.68*174/23+29.6=34.74（东、西）=0.68*128/23+29.6=33.38（南）表3-1 北外墙冷负荷时间8：009：0010：0011：0012：0013：0014：0015
25、：0016：0017：0018：00tzp33.38tn26K0.56A 13.12Q1 43.64表3-2 西外墙冷负荷时间8：009：0010：0011：0012：0013：0014：0015：0016：0017：0018：00tzp34.74tn 26.00K0.56 F19.80 Q196.91 2. 北外窗瞬时传热冷负荷根据公共建筑节能标准及窗户类型查得=3.0 w/()。由附录查得玻璃窗室外逐时计算温度，根据公式计算，计算结果列入表3-3中。时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018：0028.50 29.30 30.0
26、0 30.80 31.50 32.10 32.40 32.40 32.30 32.00 31.50 tn26.00 F2.72 Kw3.00 Q220.40 26.93 32.64 39.17 44.88 49.78 52.22 52.22 51.41 48.96 44.88 表3-3 北外窗瞬时传热冷负荷窗玻璃遮挡系数=1.00，内遮阳系数=0.6，外遮阳系数=1.00于是综合遮阳系数 =CwCsCn =1.000.6=0.6。纬度40时，北向日晒得热因数最大值Dj.max=133.00 。可查得透过标准玻璃太阳辐射冷负荷系数。用公式计算太阳辐射得热形成的逐时冷负荷，列入表3-4中表3-4
27、北外窗透射得热引起的冷负荷时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018：00CLQ0.38 0.47 0.55 0.61 0.66 0.69 0.71 0.71 0.68 0.65 0.66 Cz0.60 Dj.max133.00 F2.72 Q382.48 103.72 119.38 132.40 143.26 149.77 154.11 154.11 147.60 141.09 143.26 设备冷负荷 可由规范H查得设备散热冷负荷系数及设备修正系数，按公式计算，其结果列入表3-5中。表3-5设备冷负荷时间8:009:0010:0
28、011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018：00Cclsb0.00 0.78 0.92 0.94 0.95 0.95 0.96 0.96 0.97 0.97 0.98 csb1.00 Qsb1150.00 Q40.0 897.0 1058.0 1081.01092.51092.5 1104.01104.01115.5 1115.5 1127.0 4. 照明冷负荷可由规范H查得照明散热冷负荷系数及照明修正系数，按公式计算，其结果列入表3-6中。表3-6 灯光冷负荷时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:00
29、18：00Cclzm0.00 0.42 0.74 0.79 0.82 0.84 0.86 0.88 0.90 0.91 0.92 czm0.80 Qzm860.00 Q50.00 288.96 509.12 543.52 564.16 577.92 591.68 605.44 619.20 626.08 632.96 5. 人体冷负荷由于办公室属极轻劳动。当室温为26时，每人散发的显热和潜热量为61w和73w，由表查得群集系数为0.96，办公室的人数为7人。由附录查得人体显热散热冷负荷系数逐时值。按式计算人体显热散热逐时冷负荷，并列入表3-7中。 人体显热引起的冷负荷为潜热散热乘以群集系数，计
30、算结果列入表3-7中。表3-7 人体散热引起的冷负荷时间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018：00CLQ0.00 0.48 0.80 0.85 0.87 0.89 0.90 0.92 0.93 0.93 0.94 qs61n70.96Q6(t)0.00 196.76 327.94 348.43 356.63 364.83 368.93 377.13 381.23 381.23 385.32 ql73Qq511Q6511.00 707.76 838.94 859.43 867.63 875.83 879.93 888.13 892.
31、23 892.23 896.32 由于室内保持正压,高于大气压力，所以不需要考虑由室外空气渗透所引起的冷负荷。现将上述各项计算结果列入表2-8中，并逐时相加，以便求得室内冷负荷的最大值。表3-8 各项逐时相加冷负荷总表时 间8:009:0010:0011:0012:0013:0014:0015:0016:0017:0018：00北外窗传20.40 26.93 32.64 39.17 44.88 49.78 52.22 52.22 51.41 48.96 44.88 北外窗透82.48 103.72 119.38 132.40 143.26 149.77 154.11 154.11 147.60
32、 141.09 143.26 北外墙43.64 西外墙96.91设备负荷0.00 897.0 1058.0 1081.01092.5 1092.51104.01104.0 1115.51115.51127.0 人员负荷511.00 707.76 838.94 859.43 867.63 875.83 879.93 888.13 892.23 892.23 896.32 照明负荷0.00 288.96 509.12 543.52 564.16 577.9591.68 605.44 619.20 626.08 632.96 总 计657.5 2068.02601.7 2699.12756.1278
33、9.42825.62847.5 2869.62867.5 2888.1其他房间计算方法大致相同,将其结果列入表3-9表3-9 办公楼夏季负荷汇总表房间编号计算面积计算人数房 间冷指标负荷最大值出现的时刻H冷负荷湿负荷m2个Wg/sW/ m220128.872888.10.21290.318：0020228.0862702.00.182 86.318：0020328.0862702.00.182 86.318：0020428.0862702.00.182 86.318：0020528.0862702.00.182 86.318：0020628.0862702.00.182 86.318：0020
34、728.0862702.00.182 86.318：0020828.0862702.00.182 86.318：0020928.0862857.7 0.182 91.816：0021016.3841781.60.12198.818：0021137.2683146.1 0.27374.415：0021230.4282960.2 0.27387.315：0021330.4282960.20.27387.315：0021430.4282960.20.27387.315：0021530.4282960.20.27387.315：0021630.4282960.20.27387.315：0021730.
35、4282960.20.27387.315：0021830.4282960.20.27387.315：0021930.4282960.20.27387.315：0022053.82206556.1 0.606111.815：004 空调系统方案的确定4.1 空调系统的分类空气调节系统一般均由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置组成，根据需要，它能组成不同形式的系统。在工程上应该考虑建筑物的用途和性质，热湿负荷特点，温湿度调节和控制要求，空调机房的面积和位置，初投资和运行费用等许多方面的因素，确定合理的空调系统。4.1.1 按照空气处理设置的情况分类（1）集中系统 集中系统所有的空气处理设备
36、（包括风机，冷却器，加湿器，过滤器等）都设置在一个房间内。（2）半集中系统 除了集中空调机房外，半集中系统还设置有分散在被调房间内的末端设备，其中多半设有冷热交换装置，它的主要功能是在空气进入被调房间之前，对来自集中处理设备的空气做进一步补充处理。（3）全分散系统 这种机组把冷热源和空气处理，输送设备集中设置在一个箱体内，形成一个紧凑的空调系统。可以按照需要，灵活而分散的设置在空调房间内，因此局部机组不需要集中的机房。4.1.2 按负担室内负荷所用的介质种类分类（1）全空气系统 是指空调房间的室内负荷全部由经处理的空气来负担的空调系统。在室内热湿负荷为正的场合，用低于室内空气焓值的空气送入房间
37、，吸收余热余湿后排出房间。低速集中式空调系统，双管高速空调系统均属这一类型。由于空气的比热较小，需要用较多的空气量才能达到消除余热余湿的目的，因此要求有较大断面的风道或者较高的风速。（2）水系统 房间的热湿负荷全靠水作为冷热介质来负担，由于水的比热比空气大的多，所以在相同条件下只需要较小的水量，从而使管道所占的空间减小许多。但是，仅靠水来消除余热余湿，并不能解决房间的通风换气问题。因而通常不单独采用这种方式。（3）空气-水系统 随着空调装置的日益广泛使用，大型建筑物设置空调的场合越来越多，全靠空气来承担热湿负荷，将占用较多的建筑物空间，因此可以同时使用空气和水来负担空调的室内负荷。诱导空调系统
38、和带新风的风机盘管系统就属于这类型。（4）冷剂系统 这种系统是将制冷系统的蒸发器直接放在室内来吸收余热余湿。这种方式通常用于分散安装局部空调机组，但由于制冷剂管道不便于长距离输送，因此这种系统不适宜作为集中空调系统来使用。4.1.3 根据集中空调系统处理的空气来源分类（1）闭式系统 它所处理的空气全部来自于空调房间本身，没有室外空气补充，全部为再循环空气。因此房间和空气处理设备之间形成了一个封闭环路。封闭式系统用于无法采用室外空气的场合。这种系统冷热消耗量最省，但卫生效果差。当室内有人长期停留时必须考虑空气的再生。这种系统应用于战时的地下庇护所等战备工程以及很少有人进出的仓库。（2）直流式系统
39、 它所处理的空气全部来自室外，室外空气经过处理后送入室内，然后全部排除室外，因此与封闭式系统相比，具有完全不同的特点。这种系统适用于采用回风的场合。（3）混合式系统 从上述两种系统可见，封闭式系统不能满足卫生要求，直流式系统经济上不合理，所以两者都只在特定的情况下使用，对于绝大多数场合，往往需要综合这两种的利弊，采用混合一部分回风的系统。4.2 方案比较4.2.1 全空气系统与空气水系统方案比较表4-1 全空气系统与空气水系统方案比较表比较项目全空气系统空气水系统设备布置与机房1.空调与制冷设备可以集中布置在机房2.机房面积较大层高较高3.有时可以布置在屋顶或安设在车间柱间平台上1.只需要新风
40、空调机房、机房面积小2.风机盘管可以设在空调机房内分散布置、敷设各种管线较麻烦风管系统1.空调送回风管系统复杂、布置困难2.支风管和风口较多时不易均衡调节风量1.放室内时不接送、回风管2.当和新风系统联合使用时，新风管较小节能与经济性1.可以根据室外气象参数的变化和室内负荷变化实现全年多工况节能运行调节，充分利用室外新风减少与避免冷热抵消，减少冷冻机运行时间2.对热湿负荷变化不一致或室内参数不同的多房间不经济3.部分房间停止工作不需空调时整个空调系统仍需运行不经济1.灵活性大、节能效果好，可根据各室负荷情况自我调节2.盘管冬夏兼用，内避容易结垢，降低传热效率3.无法实现全年多工况节能运行使用寿命使用寿命长使用寿命较长安装设备与风管的安装工作量大周期长安装投产较快，介于集中式空调系统与单元式空调器之间维护运行空调与制冷设备集中安设在机房便于管理和维护布置分散维护管理不方便，水系统布置复杂、易漏水温湿度控制可以严格地控制室内温度和室内相对湿度对室内温度要求严格时难于满足空气过滤与净化可