(一)空气调节的任务与作用
空气调节(简称空调)是用人工的方法把某种特定空间内部的空气环境控制在一定状态下,使其满足生产、生活需求,改善劳动卫生条件。而对空气控制的内容主要包括温度、湿度、空气流速、压力、洁净度以及噪声等参数。
对上述参数产生干扰的来源主要有两个:一是室外气温变化,太阳辐射通过建筑围护结构对室温的影响和外部空气带入室内的有害物;二是内部空间的人员、设备与工艺过程产生的热、湿与有害物。为此,我们需要采用一定的技术手段和方法消除室内的余热、余湿,从而清除空气中的有害物,保持内部空间具有足够的新鲜空气。
一般我们将为生产或科学实验过程服务的空调系统称为“工艺性空调”;将为保证人体舒适的空调系统称为“舒适性空调”。工艺性空调往往同时需要满足工作人员的舒适性要求,所以二者又是相互关联的、统一的。
舒适性空调主要应用于公共和民用建筑中,对空气的要求除了保证一定的温、湿度以外,还要求保证足够的新鲜空气、适当的空气成分,以及一定的空气洁净度和流速。
工艺性空调对于现代化生产来说,是必不可少的。工艺性空调一般来说对新鲜空气量没有特殊要求,而主要是对温度、湿度、洁净度的要求比舒适性空调要高。
(二)空调参数的控制指标
不同使用目的的空调房间其参数控制指标是不同的。一般来说,工艺性空调的参数控制指标是以空调参数基数加波动范围的形式给出的。如:精密机械加工业与机密仪器制造业要求空气温度的变化范围不超过±0.1—0.5℃,相对湿度变化范围不超过±5%。另外,电子工业中,不仅要保证一定的温、湿度,还要保证空气的洁净度;药品工业、食品工业以及医院的病房、手术室则不仅要求一定的空气温、湿度,还需要控制空气洁净度与含菌数。
(三)空调系统的分类
空调系统类型很多,分类方法也有多种。我们主要介绍以下两种。
1.按处理空调负荷的介质分
(1)全空气系统
是指完全由处理过的空气作为承载空调负荷的介质的系统。这种系统要求风道断面较大或是风速较高,会占据较多的建筑空间。
(2)全水系统
是指完全由处理过的水作为承载空调负荷的介质的系统。这种系统管道所占建筑空间较小,但是无法解决房间的通风换气,所以通常不单独使用这种方法。
(3)空气—水系统
是指由处理过的空气承担部分空调负荷,再由水承担其余部分负荷的系统。例如风机盘管加新风系统。这种系统既可以减少对建筑空间的占用,同时又可保证房间内的新风换气要求。
(4)直接蒸发机组系统
是指由制冷剂直接作为承载空调负荷的介质的系统。例如分散安装的空调器内部带有制冷机,制冷剂通过直接蒸发器与室内空气进行热湿交换,达到冷却去湿的目的,属于制冷剂系统。由于制冷剂不宜长距离输送,因此不宜作为集中式空调系统使用。
2.按空气处理设备的集中程度分
(1)集中式空调系统
是指空气处理设备(过滤器、冷却器、加热器、加湿器等)集中设置在空调机房内,空气经过集中处理后,经风道送入各个房间的系统。
(2)半集中式空调系统
是指在空调机房集中处理部分或全部风量,然后送往各个房间,由分散在各个被调房间内的二次设备(又称为末端装置)再进行处理的系统。
(3)分散式空调系统(也称局部系统)
是指不设集中空调机房,而是把冷热源、空气处理设备与风机整体组装后的空调器直接设置在被调房间内或被调房间附近,控制局部、一个或几个房间空气参数的系统。
(四)空调系统的组成
根据上述各种空调系统的分类,可以看到不同的空调系统组成是不同的。一般来说,一个完整的空调系统应由冷、热源、空气处理设备、空气输配系统以及被调房间等四个基本部分组成。(www.xing528.com)
以下针对各空调系统分别加以介绍。
1.集中式空调系统
集中式空调系统属于典型的全空气系统。集中式空调系统的工作过程如下:
室外空气通过进风口进入空调机房,经过过滤、加湿(或除湿)、加热(或冷却)等.处理,由送风机经送风风道送至各空调房间,送入的空气由设在空调房间上部的送风口送入室内;回风口设在房间的下部,空气由回风口进入回风风道,通过回风机,一部分排出室外,另一部分回到空调机房。
利用一部分室内回风,可减少室外进风,目的是减少处理新风的能量消耗。根据利用回风的程度不同,集中式空调系统又可分为三种类型:
(1)直流式空调系统
这种系统的送风全部来自室外,不利用室内回风。室外空气经过处理达到所需的温、湿度和洁净度后,再由风机送入空调房间。送风在室内吸收房间余热、余湿后全部经排风口排至室外。直流式空调系统的优点在于送风洁净。其缺点是,因系统送风全部利用室外空气,冷、热消耗量大,所以设备投资和系统运行费用高。这种系统一般用于不允许使用室内回风的场合;例如放射性实验室以及散发大量有害物的车间等。
(2)回风式系统
这种系统的特点是送风中除了一部分室外空气外,还利用了一部分室内回风。由于利用了一部分回风,使得设备投资和系统运行费用大为减少,也因此得到广泛的应用。
根据新风、回风混合过程的不同,工程中常见的回风式空调系统有两种形式:将回风全部引至空气处理设备之前,与室外空气混合,称为一次回风系统;另一种是将回风分为两部分,一部分回风与新风在空气处理设备之前混合并经处理后再与另一部分回风混合,称为二次回风系统。二次回风系统进一步减少了回风处理量,比一次回风系统更加经济,但系统构造及运行管理却比较复杂。
(3)封闭式空调系统
系统送风全部来自空调房间,全部使用室内再循环的空气,不补给新鲜空气,空调房间与空气处理设备之间形成一个封闭的系统。这种系统不用补给新风,所以,系统运行费用最低、节约能源,但卫生条件差。
2.局部式空调系统
局部式空调系统又称为空调机组。局部空调系统优点主要是安装方便、灵活性大,并且各房间之间没有风道相通,有利于防火。但是机械故障率高,日常维护工作量大,噪声大。
3.半集中式空调系统
这种系统除有集中空调机房里的空气处理设备外,还有分散在空调房间的空气处理设备,它们可以对室内空气进行就地处理或对来自集中处理设备的空气再进行补充处理,又称为混合式系统。该系统有诱导式空调系统和风机盘管式系统两种形式。它兼有集中式与局部式空调系统的优点,既减轻了集中处理和风道的负荷,又可以满足用户对不同空气环境的要求。目前,风机盘管系统得到了广泛的应用。
所谓风机盘管就是由风机、电机、盘管、空气过滤器、室温调节装置和箱体组成的机组,它可以布置于窗下、挂在顶棚下或是暗装于顶棚内。保持风机转动,就能使室内空气循环,并通过盘管冷却或加热,以满足房间的空调要求。由于冷热媒是集中供应的,所以是一种半集中式系统。
风机盘管机组的形式有立式和卧式两种。卧式机组为前面出风后面进风,而立式机组为下面进风上面出风。分为暗装和明装两种形式。
风机盘管机组式空调系统具有布置灵活、占用建筑空间小、单独调节性能好、各房间空气互不串通,避免相互污染等优点,适应高层建筑。另外,对于需要增设空调的一些小面积、多房间的旧建筑改造,采用这一种方式也是比较可行的。
(五)空调的各种处理过程
空气调节工程中,需要将空气处理到某个送风状态点,然后向室内送风。对空气的主要处理过程包括热湿处理和净化处理两大类,其中热湿处理是最基本的处理方式。
空气热湿处理过程可以简单地分为四种:加热、冷却、加湿、除湿。实际的空气处理过程都是上述各个单一过程的组合,或者说往往为了得到同一个送风状态点,可以有不同的空气热湿处理途径。
表4-5是各种可能采用的空气处理方案。
为了达到一种送风状态,可以采用不同的空气热湿处理方案。实际工程中应经过技术经济比较分析后综合确定。
表4-5 空气处理方案
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