暖通空調(diào)系統(tǒng)分類及空氣處理設(shè)備工藝流程

智能建筑設(shè)備自動化系統(tǒng)工程情境3空調(diào)系統(tǒng)的控制任務(wù)1暖通空調(diào)系統(tǒng)工藝流程的認(rèn)知復(fù)習(xí)回顧：1給排水系統(tǒng)的控制原理2水泵的二次接線圖設(shè)計內(nèi)容提要4.1概述4.2暖通空調(diào)系統(tǒng)工藝流程的認(rèn)知4.3半集中式空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制4.4集中式空調(diào)系統(tǒng)的控制引例在開利的網(wǎng)站上有這樣一段話:“任何經(jīng)歷過炎炎夏日的人都會告訴你，如果不是開利博士的發(fā)明，整個世界的生產(chǎn)率將會下降40%；不會出現(xiàn)深海漁業(yè)；西斯廷大教堂的米開朗基羅的壁畫將會腐爛；深層采礦業(yè)將不會存在……”。“開利博士的發(fā)明”指的是：空調(diào)現(xiàn)代空調(diào)行業(yè)才僅僅走過了一百年的歷史。引例對于各類建筑的空調(diào)系統(tǒng)來說，全年運行能耗的50%甚至更高用于輸送載熱(冷)體的風(fēng)機(jī)、水泵。減少輸送能耗引人注目，機(jī)組分散布置、系統(tǒng)小型化就措施之一。與機(jī)器設(shè)備調(diào)速技術(shù)相結(jié)合的變流量技術(shù)可以大大提高空調(diào)系統(tǒng)與設(shè)備的能源利用率變水量(VWV)、變風(fēng)量(VAV)和變制冷劑流量(VRV)系統(tǒng)應(yīng)用BAS對暖通空調(diào)系統(tǒng)的自動控制和節(jié)能管理目的就在于以最小的能源代價獲取滿意的熱舒適性和室內(nèi)空氣品質(zhì)。小結(jié)空調(diào)百年的歷史就是不斷技術(shù)創(chuàng)新的歷史。BAS對空調(diào)系統(tǒng)的控制需要實現(xiàn)舒適性與節(jié)能性兩方面的平衡。4.1概述暖通空調(diào)，HeatingVentilationandAirConditioning，HVAC是供暖、通風(fēng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的總稱。HVAC的目標(biāo)創(chuàng)造舒適、高效的工作和生活環(huán)境BAS對HVAC監(jiān)控的主要目的降低系統(tǒng)的運行能耗減輕運行管理的勞動強(qiáng)度提高運行管理的水平BAS對HVAC監(jiān)控的重要性空調(diào)系統(tǒng)的能耗占全樓總耗電量的50％左右HVAC的監(jiān)控點數(shù)量常常占全樓監(jiān)控點總數(shù)>50％=>HVAC的自動控制在BAS中占有十分重要的地位=>有必要對HVAC最優(yōu)化控制在最大程度上實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運行降低運行費用具有十分重要的意義。4.1概述其他專業(yè)的困惑建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)、自動化專業(yè)做BAS時都有缺陷HVAC監(jiān)控系統(tǒng)對空調(diào)工程師的要求應(yīng)了解控制系統(tǒng)的工作過程和技能HVAC監(jiān)控系統(tǒng)對控制工程師的要求應(yīng)了解HVAC的工作特征、要求等學(xué)習(xí)中的幾方面注意點①空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計是空調(diào)系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)能夠良好運行的技術(shù)基礎(chǔ)。智能建筑需要精心的空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計②應(yīng)將空調(diào)的自控系統(tǒng)作為建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的基本系統(tǒng)之一③建筑環(huán)境與設(shè)備工程專業(yè)的設(shè)計人員應(yīng)對空調(diào)系統(tǒng)的運行有深入了解表4-1列出了暖通空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控的內(nèi)容和功能HVAC監(jiān)控系統(tǒng)的介紹BA系統(tǒng)設(shè)計的思路DDC與數(shù)字電路中的集成器件類似關(guān)鍵是掌握其外特性確定與DDC相連的數(shù)字量、模擬量（DI,AI,DO,AO）——點位設(shè)計配置設(shè)備，確定DDC、執(zhí)行器、傳感器等HVAC監(jiān)控系統(tǒng)的介紹BA系統(tǒng)工程一般過程了解工程項目要求，收集資料閱讀圖紙，詳細(xì)了解機(jī)電設(shè)備的工作流程設(shè)計BA點位配置設(shè)備：檢測器件、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制器等繪制圖紙：BA監(jiān)控系統(tǒng)原理圖、施工圖設(shè)計校正、深化設(shè)計本情境要解決的問題對壓縮式制冷系統(tǒng)進(jìn)行點位設(shè)計能理解和繪制BA系統(tǒng)監(jiān)控原理圖壓縮式制冷系統(tǒng)圖4.2暖通空調(diào)系統(tǒng)工藝流程的認(rèn)知

4.2.1空氣調(diào)節(jié)的任務(wù)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)是為使室內(nèi)空間達(dá)到一定的空氣參數(shù)要求，而采用的各種設(shè)備、冷熱介質(zhì)輸配系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)的總稱圖4.1是某一空調(diào)系統(tǒng)的示意圖。 熱濕來源？ 控制過程？4.2.1空氣調(diào)節(jié)的任務(wù)一．空氣調(diào)節(jié)的概念定義采用人工技術(shù)使環(huán)境空氣參數(shù)即：空氣的溫度、濕度、空氣流動速度和潔凈度保持在一定范圍內(nèi)＝>滿足生活、生產(chǎn)要求它是一門環(huán)境控制技術(shù)?？諝庹{(diào)節(jié)的任務(wù)采用技術(shù)手段創(chuàng)造并保持滿足一定要求的空氣環(huán)境舒適性空調(diào)向人們提供一個適宜的工作或生活環(huán)境工藝性空調(diào)滿足室內(nèi)的生產(chǎn)、科研等工藝過程所要求的空氣參數(shù)4.2.2空調(diào)系統(tǒng)的被控參數(shù)對于人們的居住空間，所調(diào)節(jié)的空氣參數(shù)：應(yīng)以人體的舒適性為目的；對于生產(chǎn)工藝所需的空氣參數(shù)：應(yīng)以具體的工藝要求為空氣調(diào)節(jié)的依據(jù)。一般來說，空調(diào)系統(tǒng)的被控參數(shù)主要有：空氣的溫度濕度氣流速度潔凈度空氣品質(zhì)等4.2.2空調(diào)系統(tǒng)的被控參數(shù)1.溫度調(diào)節(jié)夏季22~28℃，冬季18~24℃；實質(zhì)上是調(diào)節(jié)空氣顯熱的過程。從醫(yī)學(xué)保健的角度來說，室內(nèi)環(huán)境與室外的溫差不要過大，一般5℃左右的溫差對人體的健康比較有益。2.濕度調(diào)節(jié)夏季30%~60%，冬季40~65%；實質(zhì)上是調(diào)節(jié)空氣潛熱的過程調(diào)節(jié)了空氣中水蒸汽的含量3.空氣潔凈度調(diào)節(jié)凈化的方法有：通風(fēng)過濾、吸附、吸收和催化燃燒等民用建筑的空調(diào)系統(tǒng)一般采用：過濾器進(jìn)行過濾處理4.2.2空調(diào)系統(tǒng)的被控參數(shù)4.氣流速度調(diào)節(jié)空氣的流動和分配=>空調(diào)的使用效果適當(dāng)?shù)牡退伲兯俟├鋾r，速度以0.2m/s為宜；供暖時，以0.3m/s為宜工業(yè)生產(chǎn)中可把有害物和灰塵局部排出。

5.室內(nèi)空氣質(zhì)量室內(nèi)空氣質(zhì)量（IndoorAirQuality，IAQ）是用來指示環(huán)境健康和適宜居住的重要指標(biāo)。在樓宇自控系統(tǒng)中，常用二氧化碳（CO2）的濃度來反映室內(nèi)空氣的質(zhì)量。為保證人的生理健康，室內(nèi)CO2濃度應(yīng)不高于0.1%（1000PPM），因此必須保證足夠的新風(fēng)量。思考：為什么以CO2作為室內(nèi)空氣質(zhì)量的指標(biāo)？4.2.3空調(diào)的熱、濕負(fù)荷1.空調(diào)的熱、濕負(fù)荷的概念負(fù)荷在空調(diào)技術(shù)中，將對室內(nèi)產(chǎn)生影響的干擾因素稱為負(fù)荷。冷、熱負(fù)荷為保持空調(diào)房間內(nèi)一定的溫度而向房間內(nèi)提供的冷量或熱量濕負(fù)荷為維持空調(diào)房間內(nèi)的相對濕度所需要除去的濕量空調(diào)系統(tǒng)的作用就是在排除室內(nèi)熱負(fù)荷的同時排除室內(nèi)濕負(fù)荷，使房間內(nèi)的溫度和濕度維持在要求的參數(shù)范圍內(nèi)。4.2.3空調(diào)的熱、濕負(fù)荷2.熱濕來源分析室內(nèi)的熱濕來源室外的熱濕來源通過房間建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和太陽輻射的熱量及室外空氣滲入空調(diào)負(fù)荷還可以分為房間負(fù)荷和系統(tǒng)負(fù)荷兩種房間負(fù)荷：發(fā)生在空調(diào)房間內(nèi)的負(fù)荷系統(tǒng)負(fù)荷：發(fā)生在空調(diào)房間以外的負(fù)荷，如：新風(fēng)狀態(tài)與室內(nèi)空氣狀態(tài)不同所引起的新風(fēng)負(fù)荷風(fēng)管傳熱造成的負(fù)荷等4.2.3空調(diào)的熱、濕負(fù)荷3.空調(diào)負(fù)荷的估算(1)夏季冷負(fù)荷的估算a.簡單計算法式中Q——空調(diào)系統(tǒng)的總負(fù)荷，W；QW——圍護(hù)結(jié)構(gòu)引起的總冷負(fù)荷，W；N——室內(nèi)人員數(shù)；K——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)，W/(m2·℃)，計算時需查閱相關(guān)手冊；A——圍護(hù)結(jié)構(gòu)的傳熱面積，m2；Δt——室內(nèi)外空氣溫差，℃。4.2.3空調(diào)的熱、濕負(fù)荷b.單位面積估算法單位面積估算法是一種將空調(diào)負(fù)荷單位面積上的指標(biāo)乘以建筑物內(nèi)的空調(diào)面積，得出制冷系統(tǒng)負(fù)荷的估算值。辦公樓 95~115 W/m2超高層辦公樓 105~115 W/m2旅館 95~115 W/m2餐廳 290~350 W/m2百貨商場 210~240 W/m2醫(yī)院 105~130 W/m2劇場 230~350 W/m2

4.2.3空調(diào)的熱、濕負(fù)荷(2)冬季熱負(fù)荷的估算可利用單位面積估算法，將空調(diào)負(fù)荷單位面積上的指標(biāo)乘以建筑物內(nèi)的空調(diào)面積，得出供暖系統(tǒng)負(fù)荷的估算值。辦公樓、學(xué)校 60~80 W/m2旅館 60~70 W/m2餐廳 115~140 W/m2醫(yī)院 65~80 W/m2劇場 95~115 W/m24.2.4空調(diào)系統(tǒng)的組成空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)是為了達(dá)到一定的空氣參數(shù)要求，而采用空調(diào)技術(shù)的室內(nèi)空間及其所使用的各種設(shè)備、冷熱介質(zhì)輸配系統(tǒng)及自動控制系統(tǒng)的總稱。組成冷源或熱源空氣處理設(shè)備空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)空調(diào)水系統(tǒng)控制、調(diào)節(jié)裝置4.2.4空調(diào)系統(tǒng)的組成（1）冷源或熱源冷源是用來提供冷量來冷卻送風(fēng)空氣的，如各類制冷裝置熱源是用來提供熱量來加熱送風(fēng)空氣的，如鍋爐、電熱設(shè)備（2）空氣處理設(shè)備其作用是將送風(fēng)空氣處理到一定的狀態(tài)。如空調(diào)機(jī)組、新風(fēng)機(jī)組4.2.4空調(diào)系統(tǒng)的組成（3）空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)主要包括空氣輸送設(shè)備、空氣分配裝置空氣輸送設(shè)備的作用是將經(jīng)過處理的空氣按照預(yù)定要求輸送到各個空調(diào)房間，并從房間內(nèi)抽回或排出一定量的室內(nèi)空氣。輸送空氣的動力設(shè)備——風(fēng)機(jī)送風(fēng)系統(tǒng)——將送風(fēng)空氣從空氣處理設(shè)備通過風(fēng)道系統(tǒng)送到空調(diào)房間內(nèi)回風(fēng)系統(tǒng)——同時將相應(yīng)量的排風(fēng)從室內(nèi)通過另一風(fēng)道系統(tǒng)送至空氣處理設(shè)備作重復(fù)使用新風(fēng)系統(tǒng)空氣分配裝置包括各種送風(fēng)口(例如百葉風(fēng)口、散流口)和回風(fēng)口。作用是合理組織室內(nèi)氣流，以保證工作區(qū)(通常指離地2m以下的空間)內(nèi)有均勻的溫度濕度、氣流速度和潔凈度。4.2.4空調(diào)系統(tǒng)的組成（4）空調(diào)水系統(tǒng)冷凍水系統(tǒng)將冷凍水從制冷系統(tǒng)輸送至空氣處理設(shè)備的水管系統(tǒng)冷卻水系統(tǒng)制冷系統(tǒng)的冷卻水裝置包括冷卻水塔和冷卻水管系統(tǒng)（5）控制、調(diào)節(jié)裝置這一凋節(jié)可以是人工進(jìn)行的，也可以是自動控制的。不論是哪一種方式，都要配以一定的裝置和設(shè)備。4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類1.根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的用途分類(1)舒適性空調(diào)以滿足人的舒適性為目的其目的是造成室內(nèi)空氣具有良好的參數(shù)，向人們提供一個適宜的工作或生活環(huán)境，從而有利于提高工作效率或維持良好的健康水平(2)工藝性空調(diào)以滿足室內(nèi)的生產(chǎn)、科研等工藝為目的以保證工藝要求為主，室內(nèi)人員的舒適感是次要的舉例電子、光學(xué)儀器、精密制造裝配車間、電子計算機(jī)房等有的要求全年恒溫恒濕，有的對空調(diào)精度要求比較高，有的則需要超凈空調(diào)等4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類2.根據(jù)空氣處理設(shè)備的集中程度分類(1)集中式空調(diào)系統(tǒng)(2)半集中式空調(diào)系統(tǒng)(3)分散式空調(diào)系統(tǒng)4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類(1)集中式空調(diào)系統(tǒng)“集中”的含義冷熱源集中——集中在冷凍站和鍋爐房或熱交換站空氣處理設(shè)備集中——所有空氣處理設(shè)備及通風(fēng)機(jī)全都集中在空調(diào)機(jī)房應(yīng)用場所廣泛應(yīng)用于舒適性或工藝性的各類空調(diào)工程中單風(fēng)道空調(diào)系統(tǒng)、雙風(fēng)道空調(diào)系統(tǒng)及變風(fēng)量空調(diào)系統(tǒng)均屬集中式空調(diào)系統(tǒng)。集中式空調(diào)系統(tǒng)是典型的全空氣系統(tǒng)4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類幾個常用的術(shù)語排風(fēng)回風(fēng)新風(fēng)混風(fēng)4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類集中式空調(diào)系統(tǒng)示意圖集中式空調(diào)系統(tǒng)的特點？4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類集中式空調(diào)系統(tǒng)的特點設(shè)備集中=>便于集中管理和集中調(diào)節(jié)過渡季節(jié)可充分利用室外新風(fēng)可以嚴(yán)格控制室內(nèi)溫度、濕度和空氣潔凈度對空調(diào)系統(tǒng)可以采取有效的防震消聲措施使用壽命長機(jī)房面積大、層高較高風(fēng)管布置復(fù)雜，占用建筑空間較多安裝工作量大，施工周期較長對于房間熱濕負(fù)荷變化不一致或運行時間不一致的建筑物，系統(tǒng)運行不經(jīng)濟(jì)風(fēng)管系統(tǒng)各支路和風(fēng)口的風(fēng)量不易平衡各房間由風(fēng)管連接，不易防火。4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類(2)半集中式空調(diào)系統(tǒng)集中式空調(diào)系統(tǒng)的缺點？……=>在許多民用建筑（特別是高層民用建筑）的應(yīng)用中受到限制?！鞍爰小钡暮x冷熱源集中——由集中設(shè)置的冷凍站、鍋爐房或熱交換站供給一部分空氣集中在空調(diào)機(jī)房處理末端分散——二次設(shè)備（末端裝置）分散在被調(diào)房間內(nèi)全水系統(tǒng)、空氣-水系統(tǒng)、水源熱泵系統(tǒng)、誘導(dǎo)器系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)等均屬此類。中央空調(diào)系統(tǒng)集中式和半集中式空調(diào)系統(tǒng)的統(tǒng)稱4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類(3)分散式空調(diào)系統(tǒng)又稱局部空調(diào)系統(tǒng)是指將空氣處理設(shè)備全分散在被調(diào)房間內(nèi)的系統(tǒng)。不需要空調(diào)機(jī)房，一般也沒有輸送空氣的風(fēng)道。如家庭常用的窗式空調(diào)器和柜式、壁掛式空調(diào)器等均屬于此類。4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類3.根據(jù)負(fù)擔(dān)室內(nèi)熱濕負(fù)荷所用的介質(zhì)不同分類

Q-熱負(fù)荷；W-濕負(fù)荷(a)全空氣系統(tǒng)(b)全水系統(tǒng) (c)空氣-水系統(tǒng) (d)冷劑系統(tǒng) 4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類(1)全空氣系統(tǒng)室內(nèi)負(fù)荷全部由經(jīng)過處理的空氣來負(fù)擔(dān)集中式空調(diào)系統(tǒng)、“全空氣”誘導(dǎo)器系統(tǒng)屬此類。特點：空氣的比熱和密度小=>系統(tǒng)所需空氣量多，風(fēng)道斷面尺寸大=>占用建筑空間(2)全水系統(tǒng)熱濕負(fù)荷全部由冷水或熱水來負(fù)擔(dān)風(fēng)機(jī)盤管及輻射板系統(tǒng)屬于此類。特點：水=>水管斷面尺寸比風(fēng)道小=>節(jié)省建筑空間達(dá)不到通風(fēng)換氣的目的。4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類(3)空氣-水系統(tǒng)房間負(fù)荷由空氣和水共同負(fù)擔(dān)誘導(dǎo)器系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)均屬此類。局部再加熱或再冷卻的系統(tǒng)也屬此類。優(yōu)、缺點介于前二者之間(4)冷劑系統(tǒng)房間負(fù)荷由制冷劑直接負(fù)擔(dān)如家用空調(diào)器4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類4.根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)使用的空氣來源分類

(a)封閉式系統(tǒng) (b)直流式系統(tǒng) (c)回風(fēng)式系統(tǒng) N-室內(nèi)空氣狀態(tài)；W-室外空氣狀態(tài)；C-混合空氣狀態(tài)；O-冷卻器后的空氣狀態(tài)

4.2.5空調(diào)系統(tǒng)的分類序號分類使用的空氣來源特點應(yīng)用(1)封閉式系統(tǒng)全部使用室內(nèi)再循環(huán)的空氣最節(jié)能，但是衛(wèi)生條件也最差只適用于無人操作、只需保持空氣溫、濕度的場所，或者及很少進(jìn)人的庫房。(2)直流式系統(tǒng)使用的空氣全部來自室外，吸收余熱、余濕后又全部排掉，室內(nèi)空氣得到百分之百的交換耗費能量最多適用于產(chǎn)生劇毒物質(zhì)、病菌及散發(fā)放射性有害物的空調(diào)房間(3)回風(fēng)式系統(tǒng)使用的空氣一部分為室外新風(fēng)；另一部分為室內(nèi)回風(fēng)，也稱混合式系統(tǒng)。在工程上根據(jù)使用回風(fēng)次數(shù)的多少又分為一次回風(fēng)系統(tǒng)、二次回風(fēng)系統(tǒng)。既經(jīng)濟(jì)又符合衛(wèi)生要求使用比較廣泛。封閉式、直流式、回風(fēng)式系統(tǒng)的比較分析1.空氣過濾器對空氣進(jìn)行凈化處理，可做成抽屜式或袋式

(a)金屬網(wǎng)格濾網(wǎng) (b)過濾器外形

初效：10~100μm中效：1~10μm高效：用于對空氣潔凈度要求較高的凈化空調(diào)。對中、高效過濾器，其前后應(yīng)加設(shè)壓差測試報警裝置。4.2.6空氣處理設(shè)備4.2.6空氣處理設(shè)備4.2.6空氣處理設(shè)備2.表面式換熱器通過換熱器的金屬“表面”與空氣進(jìn)行熱濕交換不直接和被處理的空氣接觸?？諝饧訜崞饕詿崴蛘羝麨闊崦娇梢詫崿F(xiàn)空氣的等濕加熱過程空氣冷卻器以冷水或制冷劑為冷媒，前者又稱為水冷式表面冷卻器，后者稱為直接蒸發(fā)式表面冷卻器可以實現(xiàn)空氣的等濕冷卻或減濕冷卻過程表面式冷卻器的下部應(yīng)裝設(shè)集水盤=>接收和排除凝結(jié)水表面式換熱器的結(jié)構(gòu)特點：表面式換熱器具有構(gòu)造簡單、占地面積少、水質(zhì)要求不高、系統(tǒng)阻力小等優(yōu)點，因而，在機(jī)房面積較小的場合，特別是高層建筑的舒適性空調(diào)中得到了廣泛的應(yīng)用。4.2.6空氣處理設(shè)備4.2.6空氣處理設(shè)備3.電加熱器電流通過電阻絲發(fā)熱來加熱空氣特點結(jié)構(gòu)緊湊、加熱均勻、熱量穩(wěn)定、控制方便等優(yōu)點。耗電費用較高應(yīng)用加熱量較小的空調(diào)機(jī)組在恒溫精度較高的空調(diào)系統(tǒng)里，安裝在送風(fēng)支管上作為調(diào)節(jié)加熱器分為裸線式