建筑設備空氣調節(jié)3課時.ppt

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1,3.4常用空調系統(tǒng)簡介,1.一次回風系統(tǒng)1)工作原理一次回風系統(tǒng)屬于典型的集中式空調系統(tǒng)，也屬于典型的全空氣系統(tǒng)。該系統(tǒng)是由室外新風與室內回風進行混合，混合后的空氣經過處理后，經風道輸送到空調房間。這種空調系統(tǒng)的空氣處理設備集中放置在空調機房內，房間內的空調負荷全部由輸送到室內的空氣負擔?？諝馓幚碓O備處理的空氣一部分來自于室外(這部分空氣稱為新風)，另一部分來自于室內(這部分空氣稱為回風)，所謂一次回風是指回風和新風在空氣處理設備中只混合一次。,2,3.4常用空調系統(tǒng)簡介,一次回風系統(tǒng),3,2）一次回風系統(tǒng)的優(yōu)缺點,優(yōu)點：1、設備簡單，節(jié)省最初投資；2、可以嚴格的控制室內溫度和相對濕度；3、可以充分進行通風換氣，室內衛(wèi)生條件好：4、空氣處理機組集中在機房內，維修管理方便；5、可以實現(xiàn)全年多工況節(jié)能運行調節(jié)；6、使用壽命長；7、可有效的采取消聲和隔振措施；缺點：1、機房面積大，風道斷面大，占用建筑空間多；2、風管系統(tǒng)復雜，布置困難；3、一個系統(tǒng)供給多個區(qū)域，當區(qū)域負荷變化不一樣時，無法進行精確調節(jié)；4、空調房間之間有風管連通，使各房間相互污染；5、設備與風管安裝量較大，周期較長。,4,3.4常用空調系統(tǒng)簡介,3）一次回風系統(tǒng)系統(tǒng)的應用具有集中式空調系統(tǒng)和全空氣系統(tǒng)的特點，從它具體的特點分析，這種空調系統(tǒng)適用于空調面積大，各房間室內空調參數(shù)相近，各房間的使用時間也較一致的場合。會館、影劇院、商場、體育館，還有旅館的大堂、餐廳、音樂廳等公共建筑場所都廣泛的采用這種系統(tǒng)。,5,3.4常用空調系統(tǒng)簡介,2.風機盤管加新風空調系統(tǒng)1)工作原理風機盤管加新風空調系統(tǒng)屬于半集中式空調系統(tǒng)，也屬于空氣-水系統(tǒng)。它由風機盤管機組和新風系統(tǒng)兩部分組成。風機盤管設置在空調系統(tǒng)內作為系統(tǒng)的末端裝置，將流過機組盤管的室內循環(huán)空氣冷卻、加熱后送入室內；新風系統(tǒng)是為了保證人體健康的衛(wèi)生要求，給房間補充一定的新鮮空氣。通常室外新風經過處理后，送入空調房間。,6,2.風機盤管加新風空調系統(tǒng),,7,2）工作特點：用于處理室外新風的空氣處理裝置，可實現(xiàn)新風的冷卻除濕、加熱和過濾。新風機組為直流系統(tǒng)，無回風利用，為單風機系統(tǒng)。這種空調系統(tǒng)主要有三種新風供給方式：(1)靠滲入室外新鮮空氣補給新風，這種方法比較經濟，但是室內的衛(wèi)生條件較差。(2)墻洞引入新風直接進入機組，這種做法常用于要求不高或舊建筑中增設空調的場合。(3)獨立新風系統(tǒng)，由設置在空調機房的空氣處理設備把新風集中處理到一定參數(shù)，然后送入室內。風機盤管系統(tǒng)與新風系統(tǒng)配套使用，由風機盤管提供冷熱量，由新風機組提供保障室內衛(wèi)生所需的新鮮空氣。,8,風機盤管,9,10,主要優(yōu)點：1、解決了全空氣處理空調系統(tǒng)中大風管占用空間的矛盾。2、各房間都能在各自不同的溫度要求下使用，因而使用更為靈活。3、當部分房間負荷變小時，其供冷（熱）量可隨自動控制而減少，如果房間不使用，房間溫度標準可降低甚至可以停止風機盤管的運行，有利于全年運行的節(jié)能。,2、風機盤管加新風系統(tǒng),11,2、風機盤管加新風系統(tǒng),主要缺點：1、由于各被空調房間都設有風機盤管，因此其臺數(shù)較多，導致檢修和日常維護工作量增加。這些工作量包括：風機維護、過濾器清洗、控制閥門的維護檢修等等。2、水管進入室內，要求施工嚴格，特別是冷凍水管的保溫施工要求較好，否則將導致水管漏水或產生凝結水滴至吊頂，嚴重影響房間的正常使用。3、室內空調噪聲主要取決于風機盤管本身的質量。如果風機盤管本身噪聲較大，則很難消除它對室內的影響。,12,2、風機盤管加新風系統(tǒng),2)系統(tǒng)的應用風機盤管加新風空調系統(tǒng)具有半集中式空調系統(tǒng)和空氣-水系統(tǒng)的特點。目前這種系統(tǒng)已廣泛應用于賓館、辦公樓、公寓、醫(yī)院病房等商用或民用建筑。,13,3、變頻式(VRV)空調器,傳統(tǒng)空調器，是不斷地根據(jù)溫度控制指令間歇停止和啟動制冷壓縮機（在額定轉速3000轉/分下恒速運轉），以維持在設定室溫的范圍內。變頻式空調器，具有能將50赫芝的電網頻率轉變?yōu)?0-140赫芝的功能，從而使制冷壓縮機的轉速在1800-7800轉/分范圍內變化，調節(jié)制冷系統(tǒng)的冷媒流量；并能在142-270伏范圍的電網電壓正常使用，根據(jù)溫度控制指令，在壓縮機連續(xù)運行時會改變頻率，當產冷量要大時則高速運轉，反之低速運轉。最大產冷量為傳統(tǒng)空調器的3倍。變頻有直流、交流兩種方式，以直流方式為好。,14,3、變頻式(VRV)空調器,VRV系統(tǒng)是制冷劑系統(tǒng)，只輸送制冷劑到每個房間的分機,不需要設計獨立的風道。新鮮空氣可由新風機組提供。一臺室外機通過管路能夠向若干個室內機輸送制冷劑液體。通過控制壓縮機的制冷劑循環(huán)量和進入室內各換熱器的制冷劑流量，可以適時地滿足室內冷、熱負荷要求。VRV空調系統(tǒng)需采用變頻壓縮機、多極壓縮機、卸載壓縮機或多臺壓縮機組合來實現(xiàn)壓縮機容量控制；在制冷系統(tǒng)中需設置電子膨脹閥或其它輔助回路，以調節(jié)進入室內機的制冷劑流量；通過控制室內外換熱器的風扇轉速，調節(jié)換熱器的能力。（VRV即英文VariableRefrigerantVolume的縮寫）,15,變頻空調系統(tǒng)主要優(yōu)點,1）采用低頻啟動，啟動電流小，對電網干擾小，節(jié)能；2）能快速制冷、制熱且制熱功能較強，受外界氣溫影響較小。3）變頻空調器可根據(jù)房間的冷熱負荷來自動調整制冷和制熱能力，負荷大，就能力大些，負荷小，就能力小些。最適用于室內負荷變化大的空調場所，如辦公室、會議中心、銀行、商場、宴會廳等。4）啟動后長期運轉，控溫精度高達0.5℃。（一般定頻空調器的控溫精度只能達到1.5℃）,16,變頻空調系統(tǒng)主要優(yōu)點,5）VRV系統(tǒng)可根據(jù)系統(tǒng)負荷情況，自動調整壓縮機轉速，改變冷媒流量，從而能保證在從高至低的負荷變化范圍內，壓縮機都以較高的效率運行。6）換熱效率高，各室調節(jié)、控制靈活方便。7）與中央空調系統(tǒng)相比，節(jié)省占用空間。8）與普通分體空調相比，作用距離加大。9）施工安裝方便，運行穩(wěn)定可靠。,17,變頻空調系統(tǒng)主要缺點：1）系統(tǒng)控制復雜，2）對管材材質、制造工藝、現(xiàn)場焊接等方面要求非常高，3）初投資比較高。（日本應用較多）適用場合：這種空調系統(tǒng)主要適用于商業(yè)辦公樓，也可用于飯店、醫(yī)院、學校、高級別墅（美的和大金）等建筑。,18,3.5空調冷源和熱源所謂冷熱源設備，是指給建筑物或建筑群提供冷量和熱量的設備，通常將實現(xiàn)該設備功能必須附帶的部件也納入冷熱源部分來考慮。如鍋爐可產生熱水或蒸汽，是一熱源設備；城市熱力網在產生熱時可能是鍋爐、電站等方式，但對建筑物或建筑群而言，它也是一熱源設備；冷水機組可產生冷水，是一冷源設備；直接蒸發(fā)式機組可直接產生冷風，也是一冷源設備。,19,一、空調冷源設備,空調工程中使用的冷源，有天然的和人工的兩種。天然冷源包括一切可能提供低于正常環(huán)境溫度的天然物質，如深井水、天然冰等。其中地下水是常用的天然冷源。由于天然冷源受時間、地區(qū)、氣候條件的限制，不可能總能滿足空調工程的要求，因此，目前世界上用于空調工程的主要冷源依然是人工冷源。人工制冷的設備叫做制冷機。空調工程中使用的制冷機有壓縮式、吸收式和蒸汽噴射式三種，其中以壓縮式制冷機應用最為廣泛。,20,一、常見冷源設備,最常見的冷源設備是冷水機組，包括水冷冷水機組和風冷冷水機組，它們直接產生冷水?；钊?、螺桿式、離心式吸收式另一類冷源設備直接產生冷風，稱為冷風機組，容量較小，通常為活塞式和螺桿式,21,風冷活塞冷水機組,22,水冷活塞冷水機組,23,風冷與水冷冷水機組的差別,冷水機組在制冷水時，還會產生廢熱，需及時排出。根據(jù)廢熱排出方式的不同分為風冷機組和水冷機組。風冷機組是將廢熱通過散熱器排到機組周圍的空氣中，即將周圍的空氣吸入加熱后排出；水冷機組則將廢熱排向冷卻水中，通常設立一冷卻水環(huán)路將熱量帶走。水中的熱量通常通過冷卻塔散到空氣中，也可散到湖水、海水、土壤中。,24,冷水機組的冷卻水系統(tǒng)示例,冷卻水系統(tǒng)通常由冷卻塔、冷卻水泵和管路組成,25,冷卻塔,冷卻塔通過熱水在塔內噴淋，與周圍空氣進行熱交換（包括顯熱交換和水蒸發(fā)引進的潛熱交換），使水的溫度降低。一般設置在屋頂上，占地面積約為總建筑面積的0.5～1.0%基礎載荷是：橫式冷卻塔為1t/m2；立式冷卻塔為2～3t/m2注意飛濺水滴噪聲干擾對本棟建筑：放置在裙房上的問題最大措施：建筑隔聲，冷卻塔風機變頻運行、下置風機對環(huán)境：選擇合適的位置，特殊要求時選用靜音型通風效果與美觀必須保證冷卻塔的通風；與美觀沖突時可采取裝飾措施，遮擋視線，保證通風,26,冷卻塔示例（1）,27,冷卻塔示例（2）,28,冷卻塔示例（3）,29,冷卻塔示例（4）,30,冷卻塔安裝位置示例（1）,冷卻塔,冷卻塔,31,冷卻塔安裝位置示例,冷卻塔,32,二、空調制冷原理,制冷機是指將具有較低溫度的被冷卻物體的熱量轉移給環(huán)境介質從而獲得冷量的機器。制冷機內參與熱力過程變化（能量轉換和熱量轉移）的工質稱為制冷劑。,33,制冷機發(fā)展歷史制冷機又稱“冷凍機”。1834年，美國的J.珀金斯試制成功人力轉動的用乙醚為工質的可以連續(xù)工作的制冷機。1844年，美國的J.戈里試制了用空氣為工質的制冷機，用在醫(yī)院中制冰和冷卻空氣。1872～1874年，D.貝爾和C.von林德分別在美國和德國發(fā)明了氨壓縮機，并制成了氨蒸氣壓縮式制冷機，這是現(xiàn)代壓縮式制冷機的發(fā)端。19世紀50年代，法國的卡雷兄弟先后研制成功以硫酸和水為工質的吸收式制冷機和氨水吸收式制冷機。1910年出現(xiàn)了蒸汽噴射式制冷機。1930年出現(xiàn)了氟利昂制冷劑，促進了壓縮式制冷機的迅速發(fā)展。1945年，美國研制成功溴化銀吸收式制冷機?？照{工程中使用的制冷機有壓縮式、吸收式和蒸汽噴射式三種，其中以壓縮式制冷機應用最為廣泛。,34,二、空調制冷原理,1.壓縮式制冷。利用液態(tài)制冷劑在低壓低溫下吸熱氣化而達到制冷目的。,35,壓縮式制冷的制冷劑,目前常用的制冷劑有氨和氟利昂。氨有良好的熱力學性能，價格便宜，但有強烈的刺激作用，對人體有害，且易燃易爆。一般用于大型的冷凍系統(tǒng)，如冷庫等。氟利昂是飽和碳氫化合物的鹵族衍生物的總稱，種類很多，大致可分為3類。一是氯氟烴類產品，簡稱CFC。主要包括R11、R12、R113、R114、R115、R500、R502等，由于對臭氧層的破壞作用極大，被《蒙特利爾議定書》列為一類受控物質。二是氫氯氟烴類產品，簡稱HCFC。主要包括R22、R123、R141b、R142b等，臭氧層破壞系數(shù)僅僅是R11的百分之幾，因此，目前HCFC類物質被視為CFC類物質的最重要的過渡性替代物質。在《蒙特利爾議定書》中R22被限定2020年淘汰，R123被限定2030年。,36,三是氫氟烴類：簡稱HFC。主要包括R134A、R125、R32、R407C、R410A、R152等，臭氧層破壞系數(shù)為0，但是氣候變暖潛能值很高。在《蒙特利爾議定書》沒有規(guī)定其使用期限，在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》京都議定書中定性為溫室氣體。我們目前家用空調市場所使用的制冷劑全部都是氟里昂制品，非氟里昂制冷劑到目前為止還沒有研發(fā)出來。政府明令禁止的是第一類氯氟烴類產品，對于氫氯氟烴類產品和氫氟烴類制冷劑，還要有相當長的一段使用時間。氟利昂制冷劑的優(yōu)點是無毒無臭，無燃燒爆炸危險，但價格高，極易滲漏并不易發(fā)現(xiàn)。中小型空調制冷系統(tǒng)多采用氟利昂作制冷劑。,37,二、空調冷源和制冷原理,2.吸收式制冷,38,非低位熱能的話要油或天然氣,二、空調冷源和制冷原理,2.吸收式制冷要制冷肯定要消耗能量，壓縮式制冷采用壓縮機做功的形式使被冷卻物質的熱量傳遞給周圍介質，吸收式制冷主要采用消耗熱能的形式。吸收式制冷可利用低位熱能(如0.05MPa蒸汽或80℃以上熱水)用于空調制冷，因此有利用余熱或廢熱的優(yōu)勢。由于吸收式制冷機的系統(tǒng)耗電量僅為離心式制冷機的20%左右，在供電緊張的地區(qū)可選擇使用。吸收式制冷目前常用的有兩種工質，一種是溴化鋰—水溶液，其中水是制冷劑，溴化鋰為吸收劑，制冷溫度為0℃以上；另一種是氨—水溶液，其中氨是制冷劑，水是吸收劑，制冷溫度可以低于0℃。,39,溴化鋰冷熱水機組,,40,二、單純熱源設備,常見的單純熱源設備最常見的熱源設備是鍋爐燃煤鍋爐燃油鍋爐燃氣鍋爐電鍋爐其它的熱源形式包括城市熱力網電站余熱（熱電聯(lián)供）,41,燃煤鍋爐示例,42,燃油鍋爐示例,,43,燃氣鍋爐示例,44,電鍋爐示例,45,城市熱力網,很多城市在市政建設時已建好城市熱力網，此時可直接利用城市熱力網提供熱水，只需要樓內設置生活熱水鍋爐即可。由于城市熱力網很大，而與其相連的每個建筑的情況千差萬別，通常采用間連的方式，即采用板式換熱器將城市熱力網與建筑內的水壓分隔開。,城市熱力網供熱示例,46,在熱力站中，局部采暖系統(tǒng)與熱網的連接可以分為：直接連接和間連接。所謂直接連接，是指熱網的循環(huán)水直接進入用戶內部的散熱器。所謂間接連接是指熱網循環(huán)水與熱用戶內部采暖系統(tǒng)循水相互隔絕，而其間只瀕于熱量交換的連接形式。從運行的角度來分析，直接連接系統(tǒng)的水力工況和熱力工況受到熱網運行工況的影響。而間接連接系統(tǒng)的水力工況不受熱網運行工況的影響，故熱網的壓力波動不會引起內部循環(huán)水量分配關系的改變，只要作好細致的初調節(jié)，就可使水力工況長期穩(wěn)定。故城市熱力網通常采用間連的方式。電站余熱可直接帶用戶，也可采用間連方式。,城市熱力網,47,三、冷熱同源設備,48,常見冷熱同源設備,所謂冷熱同源設備是指能同時產生冷水和熱水，或在不同的時期可分別產生冷水和熱水的設備。風冷和水冷熱泵可在夏季制冷水，在冬季制熱水包括活塞式、螺桿式、離心式直燃機可同時產生熱水、冷水和生活熱水包括燃油式、燃氣式,49,風冷熱泵機組示例,50,水冷熱泵機組示例,51,直燃機示例,52,熱泵,隨著我國經濟的高速發(fā)展，能源問題已經成為我國經濟發(fā)展的頭號問題，而空調、供暖系統(tǒng)是我國民用能源消耗的主要方向，因而節(jié)能空調系統(tǒng)也成為我國各大空調企業(yè)研究的主要目標。而熱泵技術是其中的焦點之一。熱泵是一種能使熱量從低溫物體轉移到高溫物體的能量利用裝置。如冬季利用氣源熱泵供暖，它可以從室外寒冷空氣中吸收熱量，轉移給室內（圖）。熱泵能夠將低溫熱源的熱量轉移給高溫物體，這比直接使用電力、燃氣、燃油等高品位的能源效率要高得多，以家用煤氣熱水器為例，作為一種能量轉換裝置，因為有高溫廢氣的排放、不完全燃燒及換熱效率方面的損失,實際的制熱系數(shù)只在0.5～0.7之間。熱泵是遵循逆卡諾循環(huán)原理，通過消耗一部分高品質的能量使熱量從低溫(低品位)熱源中轉移到高溫熱源中,其熱量包括高品質熱量和從低溫源中吸收的熱量。所以熱泵不是熱能的轉換設備，而是熱量的搬運設備。熱泵制熱的效率不受轉換效率的制約。,53,熱泵節(jié)能效率常用能效比來衡量。熱泵輸出熱量的功率與輸入電能的功率的比值稱為能效比（簡稱COP值）。目前一般產品能效比在4左右。熱泵主要有壓縮式和吸收式兩種。壓縮式熱泵是以消耗一部分高品質能源（電能或機械能）為代價致熱的。吸收式熱泵是以消耗一部分溫度較高的高位熱能為代價，從低溫熱源吸取熱量供給用戶。熱泵由低溫熱源（如周圍環(huán)境的自然空氣、地下水、河水、海水、污水等）吸收熱能，然后轉換為較高溫的熱源釋放至所需的空間。,54,熱泵,液體工質,高溫高壓的氣體工質,高壓液體工質,返回,55,56,熱泵,目前經常使用的熱泵通常有空氣源熱泵和水源熱泵兩大類?？諝庠礋岜枚就ㄟ^吸收外界空氣的熱量來供熱，夏季通過對外界空氣的放熱進行制冷。因此室外空氣溫度對熱泵機組的運行效率影響很大。室外氣溫過低，將使得蒸發(fā)溫度變低，壓縮機入口壓力降低，工質比容增大，壓縮機的吸氣量變小，如果仍要求與傳統(tǒng)機組同樣的冷凝溫度，則會導致壓縮比過大，壓縮機過熱，甚至燒壞。所以這種熱泵機組性能系數(shù)當室外溫度下降到一定溫度時(大約在零下5℃～零下10℃)，該機組將無法正常運行，大多數(shù)機組在－5C時，機組的COP值已降至2.0以下（而機組的COP值在1.8以下時相對電加熱熱水器已無優(yōu)勢）。故該機組一般在長江以南地區(qū)應用較多。,57,水源熱泵是一種利用地球表面或淺層水源(如地下水、河流和湖泊)，或者是人工再生水源(工業(yè)廢水、地熱尾水等)的既可供熱又可制冷的高效節(jié)能冷熱源設備。水源熱泵在冬季，把水體和地層中的熱量“取”出來，提高溫度后，供給室內采暖；夏季，把室內的熱量取出來，釋放到水體和地層中去。與空氣源熱泵相比，水源冬季溫度比空氣溫度高，夏季比空氣溫度低，因此地源熱泵的制熱、制冷系數(shù)要高于空氣源熱泵。水源熱泵消耗1kW.h的電量，用戶可以得到4.3～5.0kW.h的熱量或5.4～6.2kW.h的冷量。與空氣源熱泵相比，其運行效率要高出20～60％，運行費用僅為普通中央空調的40～60％。水源熱泵系統(tǒng)可用于供暖、制冷，還可供生活熱水，一機多用，一套系統(tǒng)可以替換原來的鍋爐加空調的兩套裝置或系統(tǒng)。特別是對于同時有供熱和供冷要求的建筑物，不僅節(jié)省了大量能源，而且一套設備可以減少了設備的初投資。其總投資額僅為傳統(tǒng)空調系統(tǒng)的60%，并且安裝容易，安裝工作量比傳統(tǒng)空調系統(tǒng)少，安裝工期短，更改安裝也容易。水源熱泵可應用于賓館、商場、辦公樓、學校等建筑，小型的水源熱泵更適合于別墅、住宅小區(qū)的采暖、供冷。,58,冷熱源機房,59,冷熱源機房,必須單獨集中建設的冷熱源機房：氨制冷機房，燃煤鍋爐房(多為工業(yè)用)可設置在主體建筑物內的冷熱源機房：氟利昂冷凍機房、燃油和燃氣鍋爐房,60,鍋爐房,燃煤鍋爐房須單獨建設；燃油和燃氣鍋爐房可在主體建筑中，但須有泄爆空間（如將部分墻或頂改為輕質隔墻和輕質頂）；電鍋爐房可在主體建筑中。面積大小：1、建筑面積10000~50000m2，占建筑面積2~3%；2、建筑面積10000m2以下，占建筑面積4%；高度4.0~7.5m；熱交換間在地下室、頂層或單獨建設,61,鍋爐房布置示例(平面),軟化間,泵房,鍋爐,62,冷凍機房(包括冷水泵房),占總建筑面積0.6~0.9%，或按1.163MW/100m2冷負荷估算高層建筑，冷凍機房宜設置在地下室和底層超高層建筑，部分冷凍機房可能需要設置在樓層上應有一定的建筑隔聲、消聲、隔振等措施應設有為主要設備安裝、維修的大門及通道冷凍機房的地面載荷約為4~6t/m2，且有振動,63,冷凍機房(包括冷水泵房),氟利昂壓縮制冷機房高度應不低于3.6m氨壓縮制冷機房高度應不低于4.8m(單獨設置)溴化鋰吸收式制冷機頂部至屋頂?shù)木嚯x應不低于1.2m設備間的高度也不應低于2.5m,64,冷熱源機房,冷凍站,65,冷熱源機房,泵房,