空調系統的分類
(1)按擔負室內負荷介質不同分:
①全空氣系統
定義:擔負室內的介質全部為經過處理的空氣。
特點:風管尺寸大,對層高有要求,一般大于3.9m。空調房間只有風管和風口,控制噪聲容易。新風可以調節,有利于過度季節節能運行。除濕功能相對強。水系統相對簡單。一般需要設空調機房。
適用:是目前廣泛應用的形式之一,主要用在大空間場合,如:商場,影劇院、報告廳、大廳等。
典型代表:全空氣一次回風系統。
②全水系統
定義:擔負室內負荷的介質全部為水。
特點:沒有風管,對層高要求低,一般大于3.0m。空氣處理設備布置在空調房間。水系統相對復雜。沒有新風,室內空氣衛生條件差。
適用:主要應用在多房間分割的賓館、辦公、寫字樓等,但因沒有新風,現在很少使用。
典型代表:風機盤管系統。
③空-氣水系統
定義:擔負室內負荷的介質一部分為水,一部分為經過處理的空氣。
特點:新風主要用于改善室內衛生條件,風管尺寸小,對層要求低,一般大于3.3m。空氣處理設備布置在空調房間。水系統相對復雜。一般需要設新風機房。
適用:是目前廣泛應用的形式之一,主要用在多房間分割的場合,如:賓館,辦公、寫字樓等。
典型代表:風機盤管 新風系統。
④冷劑系統
定義:擔負室內負荷的介質為制冷劑。
特點:冷劑管尺寸小,對安裝空間要求低。空氣處理設備布置在空調房間。沒有水系統。沒有新風,衛生條件差。
適用:是目前廣泛應用的形式之一,主要用在多房間分割的場合,如:賓館,辦公、寫字樓等。
典型代表:分體空調、多聯空調系統(可以配新風系統)。
(2)按風量是否變劃分(對全空氣系統)
①定風量系統:系統風量不隨空調負荷變化。
②變風量系統:系統風量隨空調負荷變化。
(3)按水量是否變劃分:
①定水量系統:系統水流量不隨負荷變化。
②變水量系統:系統水流量隨負荷變化。
(4)按風速高低劃分
①低速風道系統:最大風速:8-10m/s。
②高速風道系統:最大風速:10-20m/s。
(5)按風道數量劃分(全空氣系統)
①單風道系統:只有1個風道,冬夏轉換,冷熱共用。
②雙風道系統:2個風道,一個送冷風,一個送熱風。
(6)其它系統
①蒸發冷卻系統:利用水蒸發吸熱處理空氣,不需要制冷機,主要用在氣候干燥的地區。
②溫濕度獨立調節系統:溫度、濕度控制各自獨立,一般新風擔負濕負荷,常用溶液除濕,擔負空調冷負荷的空氣處理設備冷源水溫可大幅度提高(提高蒸發溫度),大大提高制冷機組能效比。
③布袋式空調、毛細管輻射空調。
④其它以冷熱源形式命名的:如:熱泵熱泵空調(地源熱泵、水源熱泵空調)、蓄能空調(冰蓄冷、水蓄冷)、太陽能空調等。
全氣空調系統
分類:
(1)按風量是否變化:定風量系統、變風量系統。
(2)風量數量不同:單風道系統、雙風道系統。
(3)按風速高低分:低速系統、高速系統。
按處理空氣來源不同
①直流式(全新風)系統
處理的空氣全部來自室外。衛生條件最好,能耗最大。
主要用在室內空氣不能循環利用的場所;春秋過度季節可以利用室外空氣調節室內空氣,(制冷機不運行)。
②循環式(封閉式)系統
處理的空氣全部來自室內循環空氣。衛生條件最差,能耗最小。主要用在沒有人或人停留短暫的場所。
③回風式系統
處理的空氣一部分來自室外,一部分部來自室內,新風的任務主要是改善室內衛生條件。
滿足衛生條件的同時,為節能,應盡量利用室內空氣。
回鳳式系統又有:一次回風系統和二次回風系統,工程上廣泛采用的是一次回風系統。
單風道定風量低速系統
(1)直流式:
①夏季-再熱工況:
原理圖式(設計空氣處理方案),空氣處理流程:
i-d圖表示,系統計算:
系統冷量:QL=Gw(iw-iL)
新風冷量:Qw=Gw(iw-iN)
再熱量:Qr=Gw(iO-iL)
室內冷負荷:QN=GW(iN-iO),QL=QW QN Qr
系統冷量:選擇空氣處理設備的基本依據,一部分用來擔負新風冷負荷,一部分用來再熱,一部分用來擔負室內冷負荷。
②夏季-露點工況
原理圖式:
空氣處理流程,i-d圖:
如何確露點;水溫的影響;室內參數的偏離。
計算:
QL=Gw(iw-iL);Qw=Gw(iw-iN)
Qr=0;QN=GW(iN-iL);QL=QW QN Qr
③冬季-再熱工況:
原理圖式,空氣處理流程:
i-d圖:露點控制、無露點控制。
系統計算:預熱量;再熱量;加濕量。
實現方法:
(2)循環式
①夏季-再熱工況:
原理圖式(設計空氣處理方案)
空氣處理流程;i-d圖;
系統計算:
系統冷量:QL=G(iN-iL)
新風冷量:Qw=0
再熱量:Qr=G(iO-iL)
室內冷負荷:QN=G(iN-iO);QL=Qr QN
②夏季-露點工況:
原理圖式(設計空氣處理方案)
空氣處理流程;i-d圖表示。
系統計算:
系統冷量:QL=G(iN-iL)
新風冷量:Qw=0
再熱量:Qr=0
室內冷負荷:QN=G(iN-iO);QL=QN
(3)一次回風系統
①夏季-再熱工況:
原理圖式(設計空氣處理方案)。
空氣處理流程;空氣量平衡:
G=GW Gh(對機組)
G=Gh GP(對房間)
新風比:m=GW/G
i-d圖,系統計算;
混合點計算:m=GW/G=(iC-iN)/(iW-iN)
iC=iN (iW-iN).m%
系統冷量:QL=G(iC-iL)
新風冷量:QW=GW(iW-iN)
再熱量:Qr=G(iO-iL)
室內冷負荷:QN=G(iN-iO);QL=QW Qr QN
雙風機系統:
②夏季-露點工況:
原理圖及空氣處理流程
i-d圖;計算:
③冬季-再熱工況:
原理圖式,空氣處理流程:
i-d圖:
加熱量、加濕量計算:
冬季新風比、新風量:
新風比:m'=GW/G=(iN-iC')/(iN-iW')
新風量:GW'=G.m'
A當m'>=m,取GW'作為冬季新風量。
B m'<m,取m作為冬季新風比,此時,新風須預熱。
C iW'>=iW1:新風不須預熱(調新風比)。
D iW'<iW1:新風須預熱。
E iW1=iN (iN-iL)/m預熱的分界線 。
表面式換熱器處理空氣:
(4)二次回風系統:
①原理圖式;②空氣處理流程;③空氣量平衡。
G=Gh1 Gh2 GP;G=GL Gh2;GL=GW Gh1。
④與一次回風相比主要特點:
節省在熱量;機器露點低,要求水溫低;
處理風量減少,除濕能力降低。
(5)系統劃分原則:
暖通規范規定,下列情況之一的宜分別獨立設置系統:
(1)使用時間不一致;
(2)溫、濕基數數和允許波動范圍不同;
(3)潔凈度標準要求不同;
(4)噪聲標準要求不同,有消聲要求和產生噪聲的區域;
(5)需要同時供冷供熱的空調區域;
(6)空氣中含有易燃易爆物質的區域。
(7)應與建筑防火分區一致。
建議:
(1)一個系統半徑不宜過大,一般50-60m,不宜超過80m;
(2)一個系統作用面積,不宜超過2000m2,1000-1500為宜。
(6)常用空調機組:
①柜式空調機組
國標《柜式風機盤管》JB/T9066-1999
組成與結構:
風機:離心式,1-3臺;
表冷器:盤管,排數4-8;
類型:立式、臥式、吊裝式。
主要技術參數:
風量:風量范圍2000-50000m3/h;
風壓:出口靜壓,一般在100-500Pa。
制冷量、制熱量:標準工況下給出。
水流量、阻力:
電源:380V,50HZ;
選型:按風量選,校核冷量。按冷量選,校核風量。
修正:①進風工況不一致修正;②流量修正。
配管與控制
②組合式空調機組
國標:《組合式空調機組》GB/T14294-2008
主要功能段:混合段、表冷段、加熱段、加濕段、初效過濾、中效過濾、風機段、消聲段、中間段等。
主要特點:功能多,用途廣,可根據需要選擇;處理風量大;模數化尺寸(保持迎面風速不變);外型行尺寸大;造價高。
設備選型:
(1)根據空氣處理需要配置各功能段。
(2)各功能段應進行計算選型,包括風機段,可以根據需要配置。
功能段選擇示例:一次回風系統,要求初、中效濾2級過濾,冬季加濕。
(7)空調機房
①作用:布置空調機組的專用房間。
②數量:數量取決于空調系統的數量,可以1層1個、幾個層、幾層一個等。
③位置要求:
便于取新風:一般靠外墻(也可豎井至屋頂室外),室外環境空氣不能受污染、參數波動小;
便于空氣輸送、便于回風:應靠近空調區域。
面積:滿足機組布置及安裝、檢修通道尺寸要求。
設計要點:
機組布置:檢修通道,風管、水管閥門附件修空間。
新風口:
面積:一般宜按新風比50-100%計算,風速一般在2-4m/s,民用建筑建議2-3m/s。
位置要求:一層下邊距地:硬地2.0m,綠地1.0m,可以貼梁下,樓層也可在窗臺下。
回風口:
回風方式:集中回風、風管回風、吊頂回風、走廊回風。
有效面積:按最小新風比確定的回風量計算,風速控制在2-5m/s,(民用建筑,建議2.5m/s左右)。
出風口連接:彎頭、靜壓箱(靜壓箱:均壓、分配作用,按風速確定,風速一般1-3m/s。)
新風、回風進機組方式
設混風箱:新風、回風直接進混風箱(提倡做法)
空調機房當混風箱(不提倡)
配管:(略)
新風比調節措施:新、回風口均應設風量調節閥。
防火要求:空調機房的門為防火門,進出空調機房室內側的風管、風口均應設70℃關閉的防火閥。
出風彎頭連接,新、回風混合箱連接:
出風靜壓箱連接,新、回風空調機房直接混和:
變風量系統
(1)變風量原理
①原理及公式:G=QX/(tN-tO);G=W/(dN-dO)
負荷變化時,改變風量,保持(tN-tO)或(dN-dO)不變。
②i-d圖分析:
③結論:單純的變風量方法,不能同時保證室內的tN和ΦN,只能維持下一個參數不變,要保證兩個參數不變必須采取輔助措施:
變風量控制室內tN,變露點控制ΦN;
變風量控制室內ΦN,變再熱控制tN。
(2)變風量系統的特點:
①風量隨負荷變化,節省再熱和風機功率;
②風量不能過度減小,否則會影響氣流組織和新風量。
③室內溫濕度同時要求保證時,不適合采用單純的變風量方法,一般主要用于舒適性空調。
④可減少總的裝機容量10-30%
⑤可用于低溫送風;
⑥與定風量系統相比,方便多房間溫度控制(分區溫度控制)。
⑦自控要求高。
(3)改變風機風量的方法:
①改變風機轉速(風機變頻);②改變風機進口導葉角度;③調節出口風閥。
(4)變風量系統組成
①空氣處理設備:處理新風或新風與回風的混合空氣。
②送回風系統:輸送分配集中處理后的空氣。
③變風量末端裝置(也稱VAV BOX),一般要求:
負荷變化時,能自動改變風量;
具有自平衡能力;
避免風口節流時產生的噪聲;
最小風量限制功能。
(5)常用的變風量末端裝置
①單風道型(單純的節流型)
壓力有關型、壓力無關型;基本型、再熱型(帶熱水盤管)(查看暖通南社相關課件)
②風機動力型
風機串聯型:一次風可最小新風運行;可用于低溫送風系統;風機必須連續運行。
風機并聯型:一次風可最小新風運行;可用于低溫送風系統;風機可間歇運行。(低溫送風:to<=10℃)
雙風機型
(6)系統類型
主要有節流型和旁通型,后者不是真正意義的變風量,節流型系統與BOX密切相關。
變風量系統示意圖:
(7)VAV系統的控制方法
風機變頻控制:定靜壓、變靜壓、總風量控制。
(8)設計要點:
①設備選型:按逐時;②風管:按末端最大風量累加×0.9確定,可以布置環狀;③最小風量及新風量;④周邊和內區;⑤低溫送風。
風機盤管 新風系統
風機盤管:
(1)風機盤管構造及類型
①國標《風機盤管機組》GB/T19232-2003
②構造與組成:
風機:離心、貫流:1-3臺;
電源:220V,30-200W;表冷器:2-3排;
積水盤;回風箱;排氣閥。
③類型:
按出口靜壓:標準型、高靜壓型;
按安裝形式:臥式暗裝(明裝)、立式暗裝(明裝)、卡嵌式(四面出風、二面出風)、壁掛、其它。
(2)主要技術參數
①風量、制冷量、制熱量:
按高、中、低三檔給出,高檔對應標準工況(同前回風工況)。
全冷量與顯冷量:一般國外和部分國產給出。
顯熱比(SHF)與熱濕比(εP)
SHF=顯熱/全熱;εP=2500(1-SHF)。
②出口靜壓
標準型:12Pa;高靜壓型:30Pa、50Pa
流量、水阻力
額定流量:對應高檔參數的流量,可作為水力計算流量。
阻力:額定流量下的阻力,一般10-30kPa。
④承壓:1.6M Pa。
(3)規格型號
①國標:FP-xxx(xxx-風量x10,風量單位m3/h)
②國外:XXX-x00(XXX-型號,x00-英制單位風量)
③型號與風量:
注意:從控制噪聲角度,盡量不選FP-136以后的。
(4)冷量調節方式
①風量調節:手動三檔(高、中、低);無極調速。
②水量調節:改變進入表冷器水流量
電動二通閥:通斷調節,水系統為變流量(提倡)。
電動三通閥:通斷調節,水系統為定流量。
(5)配管與控制
(6)布置要求及形式
①側送:采用標準型,進深一般宜控制在7m內。
②下送:一般接風管,采用高靜壓型。
(6)設備選型
①按高檔參數還是中檔參數選?
高檔參數選:冷量沒有富余,運行噪聲相對高,氣流組織好,節省造價。
中檔參數選:冷量有富余,運行噪聲相對低,氣流組織相對差,一般大一個型號。
②選型計算
按風量選:
計算風量:GP=Qn/(iN-iO)(新風不擔負室內負荷)
按計算風量選型,GP′(風盤風量)>=GP
計算冷量:QP=GP(iN-iO)
校核冷量:QP′(風盤冷量)>=QP
按冷量選:
計算冷量:QP=GP(iN-iO)
按計算冷量選型,QP′(風盤冷量)>=QP
校核風量:GP′>=GP=QP/(iN-iO)
②修正:
工況不一致的修正(樣本修正給出系數)
室內狀態點分析。
新風供給方式
(1)新風不經處理:浴廁排風、開墻洞引入、風機集中引入等方式。
(2)新風集中處理:(獨立新風系統)
①新風處理終態
新風處理到室內等溫線 ,盤管擔負一定的新風負荷,盤管濕工況。
新風處理到室內等焓線新風不擔負室內負荷,盤管濕工況。
新風處理到室內等含濕量線,新風擔負一定室內負荷,盤管濕工況。
新風處理到低于室內等含濕量線,新風擔負濕負荷,盤管干工況。
②新風處理終態分析
水溫要求:tW1>tW2>tW3>tW4
實驗結果:tW1=tN
tW2=8-10℃;tW3=6-8℃;tW4=3-5℃。
結論:
處理到L1:要求水溫高,盤管擔負一定新風負荷。
處理到L2:要求水溫略高于常規冷水機組出水溫度(7℃),盤管不擔負新風負荷,國內目前廣泛使用的方法。
處理到L3:要求水溫與常規冷水機組出水溫度,基本一致,但新風擔負一定室內負荷。
處理到L4:要求水溫低于常規冷水機組出水溫度,新風擔負室內濕負荷。
③新風送入房間方式
新風直接送入房間,且與盤管合用出風口;
新風直接送入房間,不與盤管合用出風口;
新風送入盤管尾部。
新風機組、風機盤管選型
(1)新風機組選型
①計算新風系統新風量
②新風機組選型:
按新風量選機組(整體式、組合式)
表冷器:夏熱冬冷地區,建議一般選用6排管。
③修正:設計工況與標準工況不一致的修正。
④校核新風冷量
新風冷量:QW=GW(iW-iN)
樣本供修正后的新風冷量QW′>=QW
(2)風機盤管選型
以新風處理到室內等焓線,不擔負室內負荷;新風直接送入房間并與盤管合用出風口為例。
①空氣處理流程;②i-d圖;③選型步驟:
計算熱濕比:ε=Qn/W
確定送風狀態O:過室內狀態點N做ε線與相對濕度線90%的交點,作為送風狀態點O(按露點送風確定)。
計算房間送風量:G=Qn/(iN-iO)
計算盤管處理終態LP:按2種不同狀態空氣混合計算,已知新風處理終態L(室內狀態點的等焓線與相對濕度90或95%的交點)、混合狀態點O(送風狀態點),求LP。iLP=iO-GW/GP(iL-iO)
計算盤管風量:GP=G-GW
計算盤管冷量:QP=GP(iN-iLP)
風機盤管選型:按風量或冷量選。
修正與校核。
新風機組與新風機房
(1)新風機組
結構類型:與空調機組同(柜式、組合式)
技術參數:即空調機組的新風工況
選型:按風量選,校核冷量。
配管控制:同空調機組,區別是一般控制出風溫度。
(2)新風機房
設置:隨新風系統,1層1個,1層幾個,幾層1個。
位置:便于取新風、便于空氣輸送。
面積要求:同空調機房
新風入口:位置、高度、風速、防凍要求。
冷劑空調系統
類式:(1)房間空調器系統;(2)單元空調機系統
(3)變制冷劑流量系統;(4)水環熱泵系統。
主要特點:
(1)體積小,自動化程度高,安裝、使用簡單;
(2)直接蒸發,換熱效率高;
(3)一般為空氣冷卻,制冷性能系數低;冬季供熱能力隨室外溫度降低減少,且需要除霜;
(4)計費方便,便于分戶計量。
多聯空調系統:
(1)原理
(2)組成:
①壓縮機:渦旋式
變頻:交流變頻、直流變頻
數碼渦旋:通過負載和卸載的時間控制來實現能量調節的。
①凝器(供冷為冷凝器,供熱為蒸發器)
風冷(空氣冷卻),水冷,地源;
②內機(供冷為蒸發器,供熱為冷凝器);
③媒管路:液管、汽管。
(3)室外機壓縮機配置形式與能量調節
①變頻:變頻 定頻;雙變頻。
②數碼渦旋:數碼 定頻
變頻壓縮機:部分負荷時能效高;
數碼:滿負荷能效高。
(4)室外機容量范圍與室內機形式
①室外機容量范圍
單臺容量:8HP、10HP、12HP、16HP,1HP≈3000W;
最大模塊組合:64HP;
可連接室內數量:13-64個。
②室內機形式
卡嵌式:四面出風、兩面出風;
臥式暗(明)裝;立式暗(明)裝;立式、壁掛。構造與風機盤管基本一樣。
(5)工作環境要求:
制冷:-5~43℃;制熱:-15~16℃
(5)多聯機系統的主要特點
①不需要另設熱源,不需要制制冷機房、空調機房,對建筑條件要求低。
②變頻(或數碼變容)調節,部分負荷能效高、運行節能,特別適合個別場合需要加班的場合(如:辦公樓、寫字樓等)。
③體積小,自動化程度高,安裝、使用簡單。
④直接蒸發,換熱效率高。
⑤計費方便,便于分戶計量。
⑥一般為空氣冷卻,制冷性能系數低;冬季供熱能力隨室室外溫度降低減少,且需要除霜;
⑦隨冷媒管長增加,能效衰減降低。
⑧變頻有一定電磁干擾。
⑨單機組系統容量小。
⑩不適合室外溫度過低的地區使用,一般高于-15℃。
(6)新風供給方式
①間歇開啟門窗換氣:不提倡
②風機直接引入:不提倡
③專用新風機組:(直接蒸發式,1拖1,或室外機帶),按新風量選機組。
④熱回收式新風機組:利用室內排風處理室外新風,有全熱回收型(有吸濕性)和顯熱回收型(無吸濕性),選用原則:
室內外溫差大,含濕量差小的情況選用顯熱型。
要求新風和排風不直接接觸的,選用顯熱型。
其它情況應盡量選用全熱型。
選型計算:按風量選,按效率校核回收量,詳見:06K301。
注意:由于效率問,室內排風不能將室外新風處理到室內等焓線,室內機需要承擔一部分新風負荷。
(7)多聯機系統設計要點:
①配管:長度、高差:
a 最大連接管長:175m;
b 室內外機最大落差:
室外機在上方:50m;室外機在下方:30m;
c 室內機之間最大落差:15m。
② 室內機、室內外機冷量配比
所謂室內機、室外機冷量配比即一個系統的室內機容量與室外機容量之比,宜按同時使用率確定:
③ 室外機冷量衰減修正:溫度、連接率、管長、高差修正。
④ 室外機制熱量校核:冬季室外計算溫度、除霜。
⑤ GB50736-2012、《措施》09規定:
室內機選型應在負荷計算的基礎上進行溫度、連接率、連接管長、高差修正。
在冬季供熱時,應根據室外氣象條件和融霜條件對室外機制熱量進行校核。
系統劃分時,宜將經常使用的和不經常使用的房間組合在一起,使系統同時使用率或滿負荷率在40-80%。
應優化室外機與室內機的配管,配管等效長度不宜超過70m。
⑥ 室外機布置
屋頂、地面:不宜按廠家要求最小間距布置,保持氣流暢通,避免短路。
不宜密集布置,避免夏季產生熱島效應。
空間受限時,應注意氣流短路,適當抬高,必要時,應進行模擬。
設備陽臺:
注意設導風,并應核算排風速度(宜>5m/s)。
條件允許時,應錯位布置設備陽臺或錯位進風、排風路由,避免夏季形成熱空氣柱。
其它空調系統
輻射板空調:
(1)空調系統
以輻射板為末端與新風系統相結合的半集中式空調,輻射板一般以水作為冷媒,屬于空氣-水系統,新風一般采用置換通風。
(2)輻射板的分類
①冷輻射板:塑料或金屬管埋在頂板或墻體中。
②模塊化輻射板產品:以塑料或金屬管制成的模塊化輻射板產品,安裝在室內,形成冷輻射吊頂或墻壁。如所謂毛細管空調(塑料管,管徑2-3mm)。
(3)特點:
① 冷卻吊頂的傳熱以輻射為主,可降低室內垂直溫度梯度,提高人體舒適感。
② 供水溫度較高,一般>16℃,可提高制冷機蒸發溫度,從而提高制冷機能效。
③ 冷卻吊頂擔負顯熱負荷,新風擔負除濕任務,也是一定意義上的溫濕度獨立控制系統。
④ 水溫高、可用多種冷源形式,如天然冷源。
⑤ 冷卻吊頂表面溫度要高于室內空氣露點溫度。
⑥ 由于水溫高,單位面積供冷能力受到一定限制,這種系統除濕、供冷能力較弱,不適合濕負荷大場合,一般適合冷負荷、濕負荷均較小的場所。
水環熱泵空調:
(1)原理:屬于冷劑系統。
(2)水環熱泵機組:
① 整體分體式:壓縮機、冷凝器、蒸發器(空氣處理);
② 分體式:壓縮機 冷凝器、室內機(蒸發器)。
(3)應用形式
① 內區供冷、外區供熱(或同時供熱供冷)
② 輔助熱源(熱源怎么樣選?)
③ 單冷
(4)特點
①水冷,能效相對高;②可實現同時供熱供冷;③方便計量;④新風采用專用機組;⑤造價低。
蒸發冷卻空調:
夏季室外計算濕球溫度較低、干球溫度日校差大的地區,空氣冷卻采用蒸發冷卻處理空氣。(如吐魯番,干球35℃,濕球19℃)
(1)直接蒸發冷卻:濕度偏大,溫降有限。
(2)2級蒸發冷卻(間接):獲得更大的溫降。
溫濕度控制系統:
(1)空度控制:以空調末端(如干式風盤,冷輻射板等)承擔室內顯熱負荷,控制房間溫度,大幅度提高冷水機組蒸發溫度(一般18/23℃)從而大幅度提高冷水機組能效,達到節能的目的。
(2)濕度控制:以新風承擔室內濕負荷,控制房間的相對濕度,新風除濕的方法主要有:
①溶液除濕:熱泵式溶液除濕機組。
②冷凍除濕:常規的新風機組,也稱為雙冷源系統,低溫(7/12℃)冷水機組承擔新風除濕,高溫(18/23℃)冷水機組承擔顯熱負荷。
熱泵式溶液除濕機組原理:
雙冷源新風機組原理:
其它空調:
(1)與冷熱源形式無關的其它空調系統
①低溫送風系統:送風溫度一般在4-12℃(常規14-18℃)。
一類低溫送風:4-6℃,需用特出風口,一般不推薦。
二類低溫送風:6-8℃,一般與冰蓄冷結合。
三類低溫送風:9-12℃,一般與冰蓄冷結合,也可與常規空調結合。
②送風方式
誘導箱、混合箱:一次風與室內空氣混合。
低溫專用風口;VAV系統。
(2)與冷熱源形式無關的空調系統
①熱泵空調
空氣源;水源;土壤源;污水源;太陽能。
②蓄能空調:冰蓄冷;水蓄冷。
③非電類空調:溴化鋰吸收式;太陽能。
④大溫差空調:水溫:5/13℃。
節能:降低水泵流量-降低水泵功耗,大于機組能效降低帶來的能耗增加,節能率可達15%左右。
空調區氣流組織
氣流組織(空氣分部)的任務
(1)任務:合理地組織室內空氣的流動與分布,使室內工作區的溫度、相對濕度、和潔凈度能更好的的滿足人體舒適感要求和工藝要。
(2)方法:根據空調區對溫濕度參數、允許風速、噪聲標準、空氣質量、溫度梯度、空氣分布特性指標(ADPI)等要求,進行設計計算。
(3)影響氣流組織的主要因素
①送風口的形式、位置;
②送風射流:形式、參數(送風溫度、出口流速等);
③回(排)風口的位置;
④房間的幾何形狀;
⑤污染源的位置、性質。
送風口氣流運動規律
送風射流分類:
①根據雷諾數大小有:層流和紊流;
②根據射流與周圍空氣溫度:等溫射流和溫差射流;
③根據射流發展是否受:自由射流、受限射流。
送風射流運動規律:
(1)等溫自由紊流射流
①軸心流速衰減規律
vx/vo=0.48/(a.x/do 0.147)
vo:射流出口流速,m/s;
vx:射程x處的軸心流速,m/s;
x:計算斷面距風口的距離m;
a:風口紊流系數,反映出口斷面流速不均性;
do:送風口直徑或當量直徑。
②結論
提高出口流速或減小風口紊流系數,可以增大射程;
如需增大擴散角θ,即增大射流與周圍空氣的混合能力,可以選用a較大的風口。
(2)溫差射流
①熱射流與冷射流:射流出口溫度高于室內空氣溫度為熱射流,低于室內空氣溫度為冷射流。
②軸心溫差衰減規律
ΔTx/ΔTo=0.35/(a.x/do 0.147)
ΔTo:射流出口溫度與室內空氣溫度之差,K;
ΔTx:射程x處的軸心流速,m/s;
X:計算斷面距風口的距離m;
③結論:
射流溫度場與速度場有相似性;
熱量擴散比動量擴散快:ΔTx/ΔTo=0.73(vx/vo)
①流彎曲
判據:阿基米德數:Ar=g do (To-Tn/(vo2 Tn )
a To>Tn,Ar >0,熱射流,射流上彎;
b To<Tn,Ar <0,冷射流,射流下彎;
c To=Tn, |Ar |<0.001,可忽略射流彎曲,看成等溫射流。
射流彎曲軸心軌跡
a 方程:
yi/do=(xi /do )tgβ
Ar (xi /do cosβ)2 (0.51 a xi/do cosβ 0.35)
軸心軌跡圖:
(3)受限射流
①軸對稱射流
②貼附射流:
無因次距離:
x′=ax0/(Fn)0.5 或 x1′=ax/(Fn)0.5
a x′≤0.1時,射流擴散規律與自由射流同,
x′=0.1的界面稱為第Ⅰ臨界斷面。
b x′>0.1時,射流擴散受限,當x′=0.2時,射流流量達到最大,射流斷面稍后達到最大,為第Ⅱ臨界斷面。
回流區最大回流平均流速
vhp/vo.Fn0.5/do=0.69
Fn:垂直射流的空間斷面面積;
Fn0.5/do:射流自由度。
(4)多股平行射流:
無因次距離:
x′=ax0/(Fn)0.5 或 x1′=ax/(Fn)0.5
a x′≤0.1時,射流擴散規律與自由射流同,
x′=0.1的界面稱為第Ⅰ臨界斷面。
b x′>0.1時,射流擴散受限,當x′=0.2時,射流流量達到最大,射流斷面稍后達到最大,為第Ⅱ臨界斷面。
回流區最大回流平均流速
vhp/vo.Fn0.5/do=0.69
Fn:垂直射流的空間斷面面積;
Fn0.5/do:射流自由度。
(4)多股平行射流:
無因次距離:
x′=ax0/(Fn)0.5 或 x1′=ax/(Fn)0.5
a x′≤0.1時,射流擴散規律與自由射流同,
x′=0.1的界面稱為第Ⅰ臨界斷面。
b x′>0.1時,射流擴散受限,當x′=0.2時,射流流量達到最大,射流斷面稍后達到最大,為第Ⅱ臨界斷面。
回流區最大回流平均流速
vhp/vo.Fn0.5/do=0.69
Fn:垂直射流的空間斷面面積;
Fn0.5/do:射流自由度。
(4)多股平行射流:
回風口氣流運動規律:
(1)點匯
回風口近似點匯,距點匯不同距離的各等速球面上流量相等,隨著離開點匯的距離增大,流速呈二次方衰減:v1/v2=(r2/r1)2
(2)實際回風口vx/vo=0.75(10x F)/F
對室內氣流分布的要求與評價
要求:
(1)溫度梯度要求
①ISO 7730標準:工作區內,距地面上方1.1m和0.1m之間的溫差不應大于3℃。(坐立)
②ASHRAE 55-92標準:工作區內,距地面上方1.8m和0.1m之間的溫差不應大于3℃。(站立)
(2)空調區允許風速
①舒適性空調:冬,≯0.2m/s;夏,≯0.3m/s。
②工藝性空調:冬,≯0.3m/s;夏,0.2-0.5m/s。
評價及指標
(1)吹風感和空氣分布特性指標
①吹風感(有效吹風溫度)
θ=(tx-tr)-7.8(vx-0.15)
tx、tr:室內某地點的溫度與室內平均溫度℃;
vx:室內某地點的風速,m/s。
θ=-1.7~1.1℃,vx<0.35m/s,大部人感覺舒適,小于下限時有吹冷風感。
θ用于評價工作區任一點的吹風感。
②空氣分布特性指標(ADPI):用于整個工作區的評價。
ADPI=(-1.7<θ<1.1)的測點數/總測點數×100%
(2)不均勻系數
空調區內選擇n個測點,分別測的各點的溫度ti和風速vi,則:
平均溫度:tP=∑ti/n
平均風速:vP=∑vi/n
對應均方根偏差:為σt、σv
溫度不均勻系數:kt=σt/tP
速度不均勻系數:kv=σv/vP
kt、kv越小,氣流均勻性越好。
(3)能量利用系數及通風效率
①能量利用系數:ηN=(tP-tO)/(tN-tO)
tP、tN、tO:分別為排風溫度、空調區空氣平均溫度、和送風溫度(℃)。
ηN反映了不同氣流組織情況下的能量利用有效性。
當tP<tN時,ηN<1,說明余熱未被有效排出,能量利用有效性低。
②通風效率:ηT=(CP-CO)/(CN-CO)
CP、CN、CO:分別為排風污染物濃度、空調區空氣平均污染物濃度、和送風污染物濃度(mg/m3)。
ηT的大小反映了室內污染物移除迅速程度。
混合通風,當CP≈CN,ηT≈1,對于接近活塞流的置換通風,ηT≈1-4。
(4)空氣齡與換氣效率
①空氣齡
定義:指空氣質點自進入室內至到達室內某點所經歷的時間。空氣齡評價了空氣流動狀態的合理性。
空氣齡短越,說明到達該處的空氣可能被摻混的污染物少,排出污染物能力強。
空氣齡概念抽象,實際測量困難,一般用測量示蹤氣體的濃度變化確定局部平均空氣齡。
②換氣效率
定義:空氣最短滯留時間與實際全室平均滯留時比。
是評價換氣效果優劣的指標,與污染物無關。
是基于空氣齡的指標,反映了空氣流動狀態的合理性,理想的氣流分布,ηa=1;一般情況下,ηa<1。
送回風口的型式
(1)百葉風口
①單層百葉
結構
特點:葉片可以上下(或左右)旋轉調節氣流角度,也可加調節閥,調節風量。
應用場合:排風口、回風口、送風口。
應用方式:側向、水平。
格柵風口:
②單層百葉
特點:葉片可以上下(或左右)旋轉調節氣流角度,也可加調節閥,調節風量。
應用場合:送風口、回風口。
應用方式:側向、水平(下送)。
(2)散流器風口
①散流器類型
按形狀分:方形、圓形、條形。
按氣流流型分:平送(貼附射流)、下送。
②型式:方形直片式。
圓形:直片式、盤式:
下送型、條形:
(3)噴口、旋流風口
①噴口,形式:
應用:高大空間,如展廳、機場、體育館、影院等。
②旋流風口
帶起旋器旋流風口:氣流旋轉送出,衰減快,適合大溫差或地板送風。
妥思旋流風口
特點:可根據送風溫度自動調節葉片角度,滿足不同溫度時的送風要求。
目前廣泛用于大空間下送風場合。
(4)其它類型風口
①孔板:局部孔板、全面孔板
氣流流型:近似平行流,一般用于高精度或凈化空調。
②置換通風口:
送風出口流速:0.25m/s左右(層流)
空氣湖;熱煙羽流:流量隨高度增加。
熱力分層:熱煙羽流量=送風量
上部:紊流混合區;下部:單向流清潔區
氣流組織形式
側送式:
(1)形式
①單側送、單側回:
②雙側送:
③噴口送風:
③中送上排下回:分層空調。
④水平單向流。
(2)特點(不含單向流)
①空調區處在回流區
②送風射流一般設計成貼附射流(不含中送式、噴口側送)。
③射流衰減充分,空調區溫濕度均勻。
下送式(頂送式):
(1)散流器送風
(2)孔板送風、垂直單向流:
下部送風:
氣流組織計算:
側送風:
(1)要求:
①送風射流一般設計成貼附射流:射程長,射流衰減充分;
②工作區在回流區:射流經過充分衰減,溫度場、速度場均。
(2)出口風速vo
①控制噪聲要求:一般vo=2~5m/s
②滿足空調區允許風速要求:0.2~0.3m/s
最大回流平均流速:(vhp /vo).(Fn0.5 /d)=0.69
vhp取0.2~0.3m/s,則vo=(0.29-0.43).(Fn0.5/do)。
(3)軸心溫差Δtx:應滿足空調精度要求,即Δtx≤空調精度:
①舒適性空調:Δtx =1℃
②高精度空調:Δtx =(0.4~0.8)倍的空調精度。
(4)貼附長度x′:取決阿基米德數Ar,Ar越小,x′越長。
①相對射程x′/do與Ar的關系:
x′/do=53.291e-85.53Ar
或由x′/do-Ar曲線(教科書圖8-72)反映。
②貼附長度x′,由上式或曲線查取計算。
③貼附長度x′應≥射程x。
(5)房間高度要求H′為保證空調區處在回流區,需要有一定混合層高度,因此房間最小高度為:
H′=h 0.07x s 0.3(m)
式中,0.07x:射流向下擴展的距離,0.3:安全裕量。
(6)設計計算步驟(空調精度≥±1℃)
① 計算房間要求射程x;x=A-0.5-0.5 (m)
② 根據精度空調確定Δtx、選取送風溫差Δto;
③ 根據Δtx/Δto~x/do公式或曲線(教科書圖8-83)確定相對射程x/do
④ 根據相對射程x/do、要求的射程x,計算風口最大直徑dmax,確定風口實際尺寸do(≤dmax)。
⑤ 確定出口風速vo
假定風口數量n;
計算風口實際出口風速:vo=L/Ψ.F.n
L:房間風量;Ψ:風口有效面積系數,可查產品樣本,一般取0.72-0.82;F:風口面;n:風口數量。
計算射流自由度:Fn0.5/do,根據公式:
vo=(0.29-0.43).(Fn0.5/do )
校核工作區風速,不滿足則重新確定風口數量或面積。
⑥ 校核貼附長
計算Ar: Ar=gdo Δto/vo2Tn
根據公式或曲線確定實際貼附長度x′
校核:x′≥x
⑦ 校核房間高度
計算要求房間高度:H′=h s 0.07x 0.3
校核:H≥H′
散流器(平送)送風:
(1)散流器布置
① 布置形式:對稱或梅花形;
② 送風面積長寬比:1:1.5;
③ 布置間距:中心距墻:≮1.0m;間距:3~6m。
(2)計算方法:
①速度衰減方程
vx/vo= K.F 0.5/(x xo)
x:以散流器中心為起點的水平距離;
vx:在x處的最大風速,vo:出口風速(喉部),m/s;
xo:原點距散流器中心的距離,多層錐面取0.07;
F:散流器的有效流通面積,m2;
K:系數,盤式1.1,多層錐面1.4。
②水平射程
定性:L/2;
設計要求射程x:x=0.75(L/2)
計算射程x′:散流器中心到風速為0.5m/s處的射程:
x′=KvoF0.5/0.5-xo
③室內平均流速vm對于等溫射流:
vm=0.381rL/(L2/4 H2)0.5
L:散流器服務區邊長,m;H:房間凈高,m;
r:射程與邊長L之比;
rL:為射程,射程為散流器中心到風速為0.5m/s處的距離,一般把射程控制在L/2的75%。
對于溫差射流:送冷風增加20%;送熱風減少20%。
③軸心溫差衰減:Δtx /Δto ≈vx/vo
(3)設計步驟
①布置散流器;
②預選散流器:確定數量,風量。
③校核射程:計算x′、x, x′應≥x。
④校核室內平均風速:計算vm滿足工作區允許風速。
⑤校核軸心溫差衰減Δtx:滿足空調精度要求。
噴口送風:
(1)方式:側噴(送風高度:一般6-10m),下噴。
(2)影響噴口送風的因素:位置、Ar、vo。
(3)噴口側送
①射流軸心軌跡:y=x.tgα±K1.Ar(x/cosα)3
K1=0.42/K。
送冷風取“ ”;送熱風取“-”。
②射流軸心風速:vx/vo=K/(x/do)
K:射流常數,參見教材。
③軸心溫度衰減
Δtx/Δto )=0.83vx/vo
(4)噴口下送
①軸心流速衰減
vx/vo=K.do/x.(1±1.9Ar/K(x/do))1/3
②軸心溫度衰減:Δtx/Δto=0.83vx/vo
(5)設計步驟
①確定噴口直徑do和噴口角度α,一般送冷風α=0°,送熱風α=15-30°。
②根據房間尺寸計算要求的射程x和落差y,y=噴口高度-工作區高度
③計算Ar
④根據Ar定義式計算vo
⑤根據do、vo確定噴口個數。
⑥計算并校核工作區風速是否滿足要求,不滿足要求重新調整(do、y)計算。
本文來源:亦杰物業