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1、6.3 6.3 空调与冷热源系统空调与冷热源系统(1)(1)湿空气热力学基础湿空气热力学基础(2)(2)空气调节原理空气调节原理 (3)(3)空气处理的方法和设备空气处理的方法和设备 (4)(4)空气调节系统空气调节系统(5)(5)空调运行控制方式空调运行控制方式(6)(6)冷热源系统冷热源系统/节能技术节能技术空调系统的功能和组成n空调系统就是完成对空气环境进行调空调系统就是完成对空气环境进行调节和控制，也就是对空气进行加热、节和控制，也就是对空气进行加热、冷却、加湿、减湿、过滤、输送等各冷却、加湿、减湿、过滤、输送等各种处理的设备装置。种处理的设备装置。n空调系统的基本构成，由冷热源系统、
2、空调系统的基本构成，由冷热源系统、空气处理系统、能量输送分配系统和空气处理系统、能量输送分配系统和自动控制系统等四个子系统组成。自动控制系统等四个子系统组成。(1)空调房间安装空调的空间可以是封闭式的，也可以是敞开式的；可以是一个房间或多个房间组成，也可以是一个房间的一部分。(2)空气处理设备是由过滤器、表冷器(即表面冷却器)、空气加热器、空气加湿器等空气热湿处理和净化设备组合在一起的，是空调系统的核心，室内空气与室外新鲜空气被送到这里进行热湿处理与净化，达到要求的温度、湿度等空气状态参数，再被送回室内。(3)空气输配系统空气输配系统是由送风机、送风管道、送风口、回风口、回风管道等组成。(4)
3、冷(热)源空气处理设备的冷源和热源。空调分类(1)按空气处理设备的位置来分类1)集中式空调系统是指空气处理设备(加热器、冷却器、过滤器、加湿器等)以及通风机全部集中放置在空调机房内，空气经过处理后，经风道输送和分配到各个空调房间。2)半集中式空调系统是指空调机房集中处理部分或全部风量，然后送往各房间，由分散在各被调房间内的二次设备(又称末端装置)再进行处理的系统。3)分散式空调系统又称局部空调系统，是指把空气处理所需的冷热源、空气处理设备和风机整体组装起来，直接放置在被调房间内或被调房间附近，控制一个或几个房间的空调系统。（2）按介质来分类 1)全空气系统是指室内的空调负荷全部由经过处理的空气
4、来负担的空调系统。2)全水系统是指室内的空调负荷全部由经过处理的水来负担的空调系统。3)空气-水系统是指室内的空调负荷全由空气和水共同来负担的空调系统。4)制冷剂系统是指由制冷剂直接作为负担室内空调负荷介质的空调系统。(3)按空调系统使用的空气来源分类1)直流式系统。2)封闭式系统。3)回风式系统。集中式空调集中式空调 分类分类集中空集中空调调系系统统分分类类 集中空调（全空气系统）集中空调（全空气系统）半集中空调（空气半集中空调（空气-水系统）水系统）半集中空调（全水半集中空调（全水/制冷剂系统）制冷剂系统）(1)加热单纯的加热过程是容易实现的。(2)降温采用表面式空气冷却器或温度低于空气温
5、度的水喷淋空气都可使空气温度下降。(3)加湿单纯的加湿过程可通过向空气加入干蒸汽来实现。(4)除湿除了可用表冷器对空气进行除湿处理外，还可以使用液体或固体吸湿剂来进行除湿。空气的基本处理方法(1)表面式换热器表面式换热器是空调工程中最常用的空气处理设备，它的优点是结构简单、占地少、水质要求不高、水侧的阻力小。1)表面式空气加热器：用热水或蒸汽作热媒，可实现对空气的等湿加热。2)表面式空气冷却器：用冷水或制冷剂作冷媒，因此又可分为冷水式与直接蒸发式两种。喷水室构造原理(2)喷水室喷水室的空气处理方法是向流过的空气直接喷淋大量的水滴，被处理的空气与水滴接触，进行热湿处理，达到要求的状态。(3)加热
6、与除湿设备干蒸汽加湿器湿空气热力学基础湿空气热力学基础湿空气的状湿空气的状态态参数参数 湿空气可以看作湿空气可以看作干空气干空气和和水蒸气水蒸气的混合物的混合物,湿空气的状态参数湿空气的状态参数:湿空气的独立状态参数应该是三个湿空气的独立状态参数应该是三个B:B:气压（一般讨论是在一个标准大气压下，气压（一般讨论是在一个标准大气压下，101325Pa101325Pa）t:t:干球温度（干球温度（-45-99)-45-99):相对湿度（相对湿度（5%-100%5%-100%）d:d:含湿量（含湿量（kg/Kgkg/Kg）h:h:焓（焓（J/KgJ/Kg），），h=1.01t+d(2500+1.8
7、4t)h=1.01t+d(2500+1.84t)td:td:露点露点()()twtw:湿球温度湿球温度()()湿空气的湿空气的焓焓湿湿图图（h-d）湿空气热力学基础湿空气热力学基础空气的状空气的状态态参数参数 t t、PcPc关系图关系图 等等PcPc加加热热升温升温过过程程 空气调节的过程空气调节的过程实际上是空气实际上是空气从一个状态变化到另一个状态从一个状态变化到另一个状态的过程，当被调节的的过程，当被调节的空气状态（温度、相对湿度）空气状态（温度、相对湿度）偏离了设定值时，就需要进行空气调节。偏离了设定值时，就需要进行空气调节。若空气的温度变化范围在露点以上，则空气中的含水量始终保持不
8、变，若空气的温度变化范围在露点以上，则空气中的含水量始终保持不变，且为不饱和状态，为等湿过程，过程线为垂直线。且为不饱和状态，为等湿过程，过程线为垂直线。等湿气温变化等湿气温变化湿空气热力学基础湿空气热力学基础表冷器冷却减湿表冷器冷却减湿 上述冷却过程当进行至露点，空气即达到饱和状态，继续冷却时，水蒸气上述冷却过程当进行至露点，空气即达到饱和状态，继续冷却时，水蒸气就在冷却壁面上凝结出来，而且温度不断降低，但空气始终在饱和状态。就在冷却壁面上凝结出来，而且温度不断降低，但空气始终在饱和状态。不同状态空气的混合不同状态空气的混合热湿比热湿比实实际际湿湿空空气气的的处处理理过过程程中中，很很少少有
9、有含含湿湿量量不不变变的的过过程程，往往往往在在温温度度变变化化的的同同时时伴伴随随着着含含湿湿量量的的变变化化，因因此此有有必必要要定定义义一一个个新新的的参参数数来来帮帮助助解解决决问问题题。即即热湿比：热湿比：对对于于区区因此因此对对 于于区区因此因此对对 于于区区因此因此对于对于区区因此因此 根据(t,)计算其它参数a=17.27,b=237.7a=17.27,b=237.7B=101325B=101325空气调节基础原理空气调节基础原理典型空气状态变化过程典型空气状态变化过程空气调节基础原理空气调节基础原理流动空气状态过程流动空气状态过程h-d图的表示图的表示夏季空气处理过程夏季空气
10、处理过程h-d图的表示图的表示冬季空气处理过程冬季空气处理过程h-d图的表示图的表示夏季、冬季室内参数不同的处理过程夏季、冬季室内参数不同的处理过程空气状空气状态调节过态调节过程程 空气空气调节处调节处理流程理流程 冬季新空气加冬季新空气加热热加湿加湿处处理理 夏季新空气减温去湿夏季新空气减温去湿处处理理 空气加空气加热热/冷却方法冷却方法 空调系统中所用的加热器一般是以热水或蒸汽为热媒的表面式空气加热器和电热丝发热加热器。空气的降温可以通过空气的降温可以通过表冷器表冷器来实现。以来实现。以制冷剂为冷媒制冷剂为冷媒的表冷器称为直接蒸发的表冷器称为直接蒸发式表冷器（又称式表冷器（又称蒸发器蒸发器
11、），多用于局部的分体空调中。以），多用于局部的分体空调中。以冷水冷水作为冷媒的表作为冷媒的表冷器称为水冷表冷器，多用于集中式空调系统和半集中式空调系统的末端设冷器称为水冷表冷器，多用于集中式空调系统和半集中式空调系统的末端设备中。备中。中央空调系统中央空调系统空气调节系统空气调节系统 集中空集中空调调系系统统 集中空集中空调调系系统统的所有空气的所有空气处处理理设备设备（包括（包括风风机、冷机、冷却器、加却器、加热热器、加湿器、器、加湿器、过滤过滤器等）都器等）都设设在一个集在一个集中的空中的空调调机房内机房内 集中式空调集中式空调 分类分类集中空集中空调调系系统统分分类类 集中空调（全空气系
12、统）集中空调（全空气系统）半集中空调（空气半集中空调（空气-水系统）水系统）半集中空调（全水半集中空调（全水/制冷剂系统）制冷剂系统）集中空调（全空气系统）集中空调（全空气系统）分分类类 零新风，最节能零新风，最节能全新风，最健康全新风，最健康优化组合，最常用优化组合，最常用户式中央空调户式中央空调大楼中央空调大楼中央空调集中式空集中式空调调的空气的空气热热湿湿处处理系理系统统 定风量控制原理定风量控制原理定风量控制原理框图定风量控制原理框图末端加末端加热热定定风风量控制系量控制系统统 末端末端调节变风调节变风量系量系统统（TRAVTRAV，Terminal Regulation Air Vo
13、lumeTerminal Regulation Air Volume），），如如图图所示，根据末端所示，根据末端风风量的量的变变化化实时实时控制送控制送风风机，末端装置（机，末端装置（VAV BoxVAV Box）随室内随室内负负荷的荷的变变化自化自动调节风动调节风量量维维持室温。持室温。VAV自适应控制模型图6-54 VAV自适应控制模型VAVVAV末端末端调调加加热节热节系系统统 半集中空半集中空调调系系统统 半集中式空半集中式空调调运行控制运行控制 半集中式空半集中式空调调中的新中的新风风机机组组一般采用定一般采用定风风量控制方法，未端量控制方法，未端风风机机盘盘管可采用管可采用CAVC
14、AV、VAVVAV控制方法控制方法,系系统统运行控制方式如运行控制方式如图图所示。所示。集中供冷集中供冷/热热，分散控制式空，分散控制式空调调系系统统 空调原理h-d图表示图表示湿空气热力学基础湿空气热力学基础冷热源系统冷热源系统 n空气调节的过程是一个热湿交换过程，对空气空气调节的过程是一个热湿交换过程，对空气升温或降温调节均离不开冷热源。升温或降温调节均离不开冷热源。n最常用的冷热源是冷冻水和热水。最常用的冷热源是冷冻水和热水。n空调系统冷热源的能耗是建筑能耗的大户空调系统冷热源的能耗是建筑能耗的大户,应应用热泵技术制备智能化楼宇的冷冻水和热水是用热泵技术制备智能化楼宇的冷冻水和热水是一项
15、节能技术。有条件的地方可采用效率更高一项节能技术。有条件的地方可采用效率更高的地源热泵技术、水源热泵技术。的地源热泵技术、水源热泵技术。冷源热泵技术冷源热泵技术 所谓所谓“热泵热泵”是一种是通过消耗一定量的高品位能量（电能），能从自然界的空气、水或是一种是通过消耗一定量的高品位能量（电能），能从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，并提高其品位，提供可被人们所用的高品位热能的热力学装置。土壤中获取低品位热能，并提高其品位，提供可被人们所用的高品位热能的热力学装置。冷源热泵技术冷源热泵技术 压缩式制冷方式是“热泵”的工作方式。通过流动媒介(以前一般为氟利昂，现用氟利昂替代物)在蒸发器、压缩机，
16、冷凝器和膨胀阀等部件中的气相变化(沸腾和凝结)的循环来将低温物体的热量传递到高温物体中去。热热量量传递过传递过程程压缩式制冷机根据压缩机的不同，分为离心式冷水机、螺杆式冷水机、活塞式冷水机，根据冷凝器的冷却介质不同，分为水冷式和风冷式两类。中央空中央空调热调热量量传递过传递过程程大气冷却塔实际图冷却塔实际图冷冻水泵机组实际图冷冻水泵机组实际图地源热泵热量传递原理地源热泵热量传递原理 如果最终的热量是散发到大气中,它就是气源热泵,家用分体空调机就是气源热泵。如果最终的热量是传递到大地中，它就是地源热泵 溴化锂溴化锂吸收式制冷方式吸收式制冷方式直燃吸收式溴化锂冷热水机组实物图直燃吸收式溴化直燃吸收式溴化锂锂冷冷热热水机水机组组原原理理 太阳能非太阳能非电电空空调调机机组组冷、冷、热热、电联产电联产系系统统燃气燃气发动发动机机驱动热泵驱动热泵系系统统 高温的发动机废热回收（高温的发动机废热回收（80的发动机冷却水排热和的发动机冷却水排热和500600的排气排的排气排热），与热泵冷凝热一起用于供热，或者作为吸收式冷水机组的驱动热源，热），与热泵冷凝热一起用于供热，或者作为吸收式冷水机组的驱动热源，从而进一步提高系统的制热性能。从而进一步提高系统的制热性能。冷源系冷源系统统的的监监控控 热热源系源系统统的的监监控控 组态组态画面画面