1.空气调节主要设备
（1）空气加热设备 空调系统中所用的加热器一般都是以热水或蒸汽为热媒的空气加热器和电加热器，这样的加热器一般采用肋片管式换热器，它由几排肋片管和联箱组成。当热水或蒸汽在管内流动、空气在肋片管间流动时，空气被高温的肋片表面及基管加热，空气和管内水的流速越大，加热量越大；热水（或蒸汽）与空气间的温差越大，加热量越大；空气与加热器接触面积越大，加热量越大。但增加空气和水的流速，或靠增加肋片管的排数来增大加热器面积，加热器的空气阻力和水阻力均增加，风机和水泵的耗电量也增加。
肋片管式空气加热器一般作为空调系统的一次或二次加热器。一次加热器的任务在冬季是负责将一次回风和新风混合后的空气加热到指定温度，以便于系统进入加温处理。一次加热器多用于冬季室外气温较低的北方地区和全年一次回风混合比不变的系统。
对于冬季室外气温较高的南方地区和一次回风混合比可变的系统，可以通过调节一次回风混合比使一次回风和新风的混合温度达到设计值。一次加热器夏季一般不使用，但有时也可将其中通入自来水等作为新风预冷器，达到加热冷却两用的目的。但此时冷、热水管路上的阀门要严密，以防相互串通。二次加热器是用于将被表冷器冷却或与二次回风混合后的空气加热到所需的送风温度。
电加热器有裸线式和管式两种。抽屉式加热器是一种常用的裸线式电加热器，裸线式电加热器加热迅速、热惯性小、结构简单，但易断线和漏电，安全性差。管式电加热器加热均匀、热量稳定、经久耐用、安全性好，可直接装在风道内，但其热惯性较大、结构复杂。
（2）空气减湿冷却设备 空气的减湿与冷却可以通过表冷器来实现。与空气加热器结构类似，表冷器也都是肋片管式换热器，它的肋片一般多采用套片和绕片，基管的管径也较小。
表冷器内流动的冷媒有制冷剂和冷水两种。以制冷剂为冷媒的表冷器被称为直接蒸发式表冷器，多用于各类局部机组中。以冷水作为冷媒的表冷器被称为水冷表冷器，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。
与加热器的空气原理类似，当空气沿表冷器的肋片间流过时，通过肋片和基管表面与冷媒进行热量交换，空气放出热量温度降低，冷媒得到热量温度升高。当表冷器的表面温度低于空气的露点温度时，空气中的一部分水蒸气将凝结出来，此时称表冷器处于湿工况，从而达到对空气进行降温减湿处理的目的。
增大空气和冷水的流速，增加换热面积和空气与冷水间的温差，都可以提高传热量。但风速、水速过大，风机和水泵耗电量增加，且在湿工况下过大的空气流速容易将冷凝水带到表冷器后面的空气中，影响减湿效果。
表冷器的安装与以热水为媒的空气加热器安装方式基本相同，但表冷器下部应设积水盘，用来收集空气被表冷器冷却后产生的冷凝水。
表冷器的调节方法有两种，一是水量调节，二是水温调节。水量调节是改变进入表冷器的冷水流量，水温不变，使表冷器的传热效果发生变化。水量减少，表冷器传热量降低，空气降温小，除湿量也少；反之，增大冷水量，空气降温大，除湿量也增加。水温调节是进水量不变，改变进水温度，进水温度越低，空气降温越大，除湿量也增加；反之供水温度提高，空气降温减小，除湿量降低。该方式调节性能好，但设备复杂，运行也不太经济。水温调节一般多用于对温度控制精度要求较高的场合。
（3）空气加湿设备 在建筑中常遇到的空调系统一般均采用向空气中喷蒸汽的办法进行加湿，常用的喷蒸汽加湿方法有干蒸汽加湿和电加湿两种。干蒸汽加湿是将由锅炉房送来的具有一定压力的蒸汽由蒸汽加湿器均匀地喷入空气中。而电加湿则是用于加湿量较小的机组或系统中，电加湿器又分为电热式加湿器和电极式加湿器两种。
电热式加湿器是将电热元件直接放在盛水的容器内，利用加热元件所散出的热量加热水而产生蒸汽。电热式加湿器体积较大，在工程中比较常用。作为完整的电热式加湿器，除蒸汽发生器外，尚需配备自动补水设施、用于恒定蒸汽压力的电源控制设施、湿度敏感元件、湿度调节器和带电动调节阀的喷管组件。
电极式加湿器是用三根不锈钢棒作为电极，放在不易锈蚀的水容器中，以水作为电阻，通电后水被加热而产生蒸汽。通过调整水位的高低，可以改变水的电阻，从而改变热量和蒸汽发生量。电极式加湿器结构紧凑，多用于各类空调机组内，其加湿量较小。
2.空气状态调节
空气调节是对房间或公共建筑物内的空气状态参数进行调节。一般来说，空气调节主要是指对空气的温度、相对湿度进行调节。
空气调节的过程实际上是指空气从一个状态变化到另一个状态的过程，当被调节的空气状态（温度、相对湿度）偏离了设定值时，就需要进行空气调节。
空气调节的原理就是应用空气状态参数相互间的关系，通过合理的加热、加湿、冷却、去湿步骤，使空气的状态发生人为的改变，达到设定状态。
（1）冬季新空气加热加湿处理 冬季新空气的气温低.如果对新空气加热至室内气温的标准，这时因新空气中的水汽总量未发生变化，因此加热后的空气相对湿度会大大降低。为了使加热后空气的相对湿度也能达到室内空气湿度的标准，在调节的过程中必须进行加湿处理。
（2）夏季新空气降温去湿处理 夏季新空气的调节与冬季相反，新空气的气温高于室内空气，需要对夏季新空气进行降温去湿处理。如果对新空气只进行降温至室内气温的标准，这时因新空气中的水汽总量未发生变化，因此降温后的空气相对湿度会大大增加。为了使降温后的空气相对湿度也能达到室内空气湿度的标准，在调节的过程中必须进行去湿处理。去湿一般采用定露点去湿方式。
空气在某一温度下，其相对湿度小于100%，但如使其温度降至另一适当温度时，其相对湿度便达到了100%，此时，空气中的水汽便凝结成水结露，这个降低后的温度被称为露点温度。湿度越大，露点温度与实际温度之差就越小。
定露点去湿调节方式不用测量相对湿度。新风首先降温至12℃的露点，然后使表冷器的表面温度稳定在露点温度，让空气中的一部分水蒸气充分凝结出来，至空气饱和，再加热至20℃，这时的相对湿度即为60%。
3.局部空调与集中空调系统
影响室内空气环境参数的变化因素主要有两方面，一方面是太阳辐射和外界气候条件的变化，另一方面就是室内人和设备产生的热、湿和其他有害物质。当室内空气参数偏离规定指标值时，就需要采取相应的空气调节措施和方法，使其恢复到规定的指标值。空调系统一般包括以下几个部分。
1）进风部分。从生理卫生角度来看，空气的新鲜度对人体健康非常重要，因此空调系统必须有一部分取自室外的空气，被称为新风。进风口、引入通道和阻止外来异物部分，共同组成了进风部分。
2）空气过滤部分。进风部分进入的新风，必须先经过一次预过滤，除去颗粒较大的尘埃。一般空调系统都装有预过滤器和主过滤器两级过滤装置。根据过滤的效率不同可以分为初效过滤器、中效过滤器和高效过滤器。
3）空气热湿处理部分。空气加热、冷却、加湿、减湿等不同处理过程组合在一起被统称为空调的空气热湿处理部分。热湿处理设备主要包括两大类，即直接接触式热湿处理设备和表面式热湿处理设备。
直接接触式热湿处理设备工作时，与空气进行热湿交换的介质和被处理的空气直接接触，并且直接接触式热湿处理设备将这部分介质喷淋到被处理空气中。表面式热湿处理设备工作时，与空气进行热湿交换的介质不直接和空气接触，热湿交换是通过处理设备的表面进行的。
4）空气输送和分配部分。空气输送和分配部分，由风机和不同形式的管道组成，这部分装置是将调节好的空气均匀地输入和分配到空调房间内，以保证房间内合适的温度场和速度场。根据送风的用途和要求不同，空气输送和分配部分又分为只采用一台送风机的“单风机”系统和采用一台送风机、一台回风机的“双风机”系统。空气输送和分配部分的管道截面也分为多用于低速风道的矩形截面和多用于高速风道的圆形截面。
5）冷热源部分。为保证具有加温和冷却能力，空调系统必须具备冷源和热源两部分。空调系统中的冷源有人工和自然两种，人工冷源有空气膨胀制冷和液体汽化两种方式，自然冷源就是指深井水。热源也分为自然和人工两类，自然热源指地热和太阳能，人工热源指煤、煤气、石油为燃料的锅炉所产生的蒸汽和热水。
空调系统按照空气处理设备的设置情况，可分为集中式、半集中式、全分散式空调系统。
所谓集中式空调系统，就是指所有空气处理设备都安装在一个集中的空调机房内，包括风机、冷却器、加热器、加湿器、过滤器等等，如图14-2所示。工作时把处理后的空气，用风道统一送到各房间中，可见集中系统具有便于管理、维护的优点，同时，空气处理质量，如温度要求、湿度精度、洁净度指标都可以达到很高的标准。
半集中式空调系统，除了集中空调机房外，还有分散于各空调房间的二次设备，即末端设备。变风量系统、诱导器系统及风机盘管系统，都属于半集中式空调系统。
全分散式空调系统也称为局部空调机组，这类机组是将冷源、热源、空气处理设备、输送设备集中安装在一个箱体中，窗式空调器及柜式、壁挂式分体空调器均属于这一类。全分散式系统不需要集中的机房，可以直接放在要求空调的房间内工作，也可以放在要求空调的房间的相邻房间，用很短的风道相连。全分散式空调系统可以满足不同房间的不同送风要求，使用灵活、移动方便，但设备功率较大。
图14-2 集中式空调系统(www.xing528.com)
4.中央空调系统
中央空调系统，空气处理设备集中安装在专用机房中，冷源有专门的冷冻站，热源有专门的锅炉房，如图14-3所示。中央空调系统，按照所处理的空气来源，可分为封闭式系统、直流式系统和混合式系统。封闭式系统新风量为零，全部使用回风，其冷、热消耗量最小，但空气质量较差。直流式系统回风量为零，全部采用新风，其冷、热消耗量大，但空气质量较好。绝大多数场合，都是采用比例适当的新风、回风相混合的混合式系统，混合式系统空气质量好，又经济实用，是日前应用最广的一类中央空调系统。
中央空调的空气热湿处理系统，如图14-4所示，包括风门驱动器、风管式温度传感器、湿度传感器、压差报警开关、二通电动调节阀、压力传感器及现场控制器等。
图14-3 中央空调系统
图14-4 空气热湿处理系统
随着计算机技术、检测技术、通信技术、工业控制技术的飞速发展，中央空调多采用全面监控方案。其监控功能如下：
1）将系统设定值与回风管内温度过程量值作比较，利用比例、积分、微分（PID）算法，调节冷水、热水调节阀开度，进而调节冷水、热水流量，以使回风温度保持在设定范围。
2）检测回风管温、湿度和新风管温、湿度，计算新风和回风的焓值，按回风和新风的焓值比例，控制回风门和新风门的开启比例，以达到节能效果。
3）将送风管湿度值与系统设定值比较，采用比例、积分（PI）算法，控制湿度调节阀，进而使送风湿度保持在所需要的范围内。
4）检测送风管接近尾端的送风压力，调节送风机的送风量，以确保送风管内足够的风压。
5）风机起、停控制、状态检测、故障报警、过滤网堵塞报警等。
空气温度过高时，空调系统就需要利用空气循环方式，将室内热量带走，保持室内温度在设定值范围。所谓空气循环方式，就是循环空气（新风加回风）经过热湿处理系统时，高温空气通过冷却盘管进行热交换，盘管吸收了空气中的热量，致使空气温度降低，之后再将这部分冷却后的循环空气吹入室内。空气冷却后，会有水析出，相对湿度会降低，变得干燥。如果想增加湿度，可喷水或喷蒸汽，再将这种经过加湿处理过的湿空气吹入室内，以补充室内的水汽量不足。
室温过低时，可将热水送入风机盘管，使循环空气加热后送入室内。
5.通风系统
现代楼宇的通风系统，是用于冲淡、排出房间内的污浊空气，改善空气条件，保证室内人员的身体健康。在通风系统中，把不符合卫生标准的污浊空气净化、排至室外，称为排风；将新鲜空气净化为符合卫生标准的空气后送入室内，称为送风。通风分为局部通风和全面通风。
局部通风系统可以细分为局部送风和局部排风，它是利用局部气流使局部工作地点免受有害物质污染，形成良好空气环境。
全面通风，亦称稀释通风，利用清洁空气稀释室内空气中有害物质浓度，并且不断将污染空气排出室外，保证室内空气中有害物质浓度不超过卫生标准所规定的最高允许浓度。
在进行通风设计时，对于散发热、湿或有害物质的房间和地下室都需考虑通风换气。在供暖地区设计通风时，应进行空气平衡及热平衡计算，并需采取补风、加热措施，保证良好的通风效果。在民用建筑中的办公室、起居室、厨房、厕所、盥洗室、浴室，需设置自然通风和机械通风，进行全面换气。送风系统中的室外进风的采气口位置，应设置在室外空气较为清洁的地点，远离排风口的上风侧，并要低于排风口。
通风风机控制应包括如下功能。
图14-5 通风风机控制
1）风机控制。如图14-5所示，分站应能够按照时间程序或事件启动、停止风机。
2）过滤器报警。风机起动后，过滤网前、后即建立起一个风压。如果过滤干净，风压将小于指定值，接触器的干触点即会断开。如果过滤器太脏，过滤网前后的风压即会变大，接触器的干触点将会闭合。分站将根据接触器干触点的情况发出过滤网报警信息。
3）风机故障报警。风机起动后，如果运行正常，则在风机前后建立起一定风压，接触器的干触点闭合。如果运行不正常，风机前后的风压值将小于某指定值或者为零，接触器干触点就会断开。分站会根据接触器的干触点的情况发出风机故障报警信息。
空气调节技术是在本世纪初开始出现的，后来不断提高、完善。在先进国家里，用于空气调节的电能约占全国总电能消耗的20%～30%。在我国，应用的空调设备逐年增多，消耗的电能数额也越来越大，空调节能运行也越来越显得重要。近年来，为达到很好的节能结果，定风量系统逐步向变风量系统发展，并大有取代前者的趋势。
定风量式空调系统中，一般按房间最大热湿负荷确定送风量，风量确定后就全年不变。实际上，大多数情况下，空调房间的负荷低于最大负荷。当实际负荷低于最大负荷时，为维持室温设计水平，就必须减小送风温差。其方法是通过再热或混合，用热量抵消部分冷量。这样在热量和冷量上都会造成很大的浪费。另外，当室内负荷低于最大负荷量时，送风量大于实际需要量，风机会因此消耗很多不必要的电能，为克服这些缺点，出现了变风量系统。
变风量系统工作原理是保持送风温度不变，当实际负荷减小时，通过改变送风量维持室温，避免了不必要的供热，风机耗能也得以减小，既节约了电能，又降低了运行费用。变风量系统运行方案如下：
1）改变风机风量，通过改变风机转速，通常采用变频调速实现。
2）在离心风机入口处设置可调导向叶片，通过风机出口方向管道的压力信号控制导向叶片的开启度，进而调节风量。
3）采用叶片角可变的轴流风机，通过改变叶片角实现改变风机风量。
4）通过多台风机并联运行来调节风量，这是一种有级差调节办法。
选择风机时，风量、风压的裕量不宜过大，并且应进行运行工况分析，确定经济合理的台数，以达到结构简单、费用低廉、节约能源的目的。
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