空气处理设备布置情况分类与通风空调方法比较

1.1　集中式空调系统

所有空气处理设备包括：风机、加热、冷却设备、加湿、减湿设备、过滤器等都集中设置在一个空调机房内，称为集中式空调系统，如图10.5。集中式空调系统将空气经过集中处理后，空气的温湿度集中在空气处理箱（AHU）中进行调节，再送往各个空调房间内。集中式空调系统需要在建筑物内设置机房，系统控制、管理比较方便。

图10.5　集中式空调系统示意图

常用的集中式空调系统有空调机组、新风机组、变风量空调机组等。空调机组可根据客户的要求实现空气的混合、过滤、升温、降温、除湿、加湿、降噪、热回收等功能，形式分为卧式、立式及吊顶式三种，实际应用中，根据对空气处理要求的不同，会选择不同形式的空调机组。

1.1.1　集中式空调系统主要特点

①空气处理设备、制冷设备集中布置在机房，热源集中在交换站等区域，便于集中管理和集中监测及控制。

②过渡季节可充分利用室外新风，如转为全新风运行方式，可减少制冷机运行时间。

③使用集中式空调系统可以对空调区域的温度、湿度和空气清洁度进行精细调节。

④使用寿命较长。

⑤几种安装设备的机房面积较大，占用建筑空间大；风管及冷冻水、冷却水管路布置复杂、安装工作量大、施工周期较长。

⑥对于湿负荷、冷负荷、热负荷在不同的时段变化较为频繁及变化幅度较大的空调区域，系统运行不经济。

集中式空调系统的优点是：服务面积大，处理空气多，便于集中管理，它的主要缺点是：只能送出同一参数的空气，难以满足不同的要求，另外，由于冷源采用集中式供应，处理空气量大，机房占地面积较大，只适用于满负荷运行的大型场所。例如大型商场空调。

1.1.2　集中式空调系统适宜使用的条件

①空调房间的建筑空间大，适合于布置风管、冷水机组、换热量站、空调机组、变风量空调机组及新风机组的建筑。

②多层楼宇、多分隔空间的建筑，且空调区域湿、热负荷变化情况相类似的建筑环境。

③室内空调新风量需求变化幅度大的建筑。

④空调区域及空调房间内温度、湿度、清洁度、噪声、振动要求进行严格控制的情况。

⑤全年随着不同的季节和同一个季节内的不同时间段需多工况节能运行调节的建筑环境。

1.2　半集中式空调系统（水—空气系统）

既有集中处理，又有局部处理的空调系统称为半集中式空调系统。一般的半集中式空调系统是首先对空气进行集中处理，然后再按空调房间的不同要求分别进行局部处理后，送至各房间。这种系统的特点是除了设有集中的空调机房外，还设有分散在各个房间的二次处理设备（又称为末端装置）来承担一部分冷热负荷。如一些宾馆中采用的风机盘管系统就是半集中式空调系统，它是把经过空调机组集中处理好的新风送入房间，新风再与经过风机盘管处理的室内空气一起来承担空调房间的热湿负荷。如图10.6所示。

图10.6　半集中式空调系统示意图

在半集中式系统中，空气处理所需的冷、热源也是由集中设置的冷冻站、交换站供给。因此，集中式和半集中式空调系统又统称为中央空调系统。

1.2.1　半集中式空调系统特点

①除了有集中的空气处理室外，还在空调房间内设有二次空气处理设备。

②这种对空气的集中处理和局部处理相结合的空调方式，克服了集中式空调系统空气处理量大，设备、风道断面积大等缺点，同时具有局部式空调系统便于独立调节的优点。

③半集中式空调系统因二次空气处理设备种类不同而分为风机盘管空调系统和诱导器系统。其中新风加风机盘管系统为最长用的半集中式空调系统。

1.2.2　末端装置：风机盘管

风机盘管是中央空调理想的末端产品，风机盘管广泛应用于宾馆、办公楼、医院、商住、科研机构。风机将室内空气或室外混合空气通过表冷器进行冷却或加热后送入室内，使室内气温降低或升高，以满足人们的舒适性要求。盘管管内流过冷冻水或热水时与管外空气换热，使空气被冷却，除湿或加热来调节室内的空气参数。

房间所需要的新鲜空气可以通过门窗的渗透或直接通过房间所设新风口进入房间，或将室外空气经过新风处理机组集中处理后由管道直接送入被调房间，或者由风机盘管的空气入口处与室内空气进行混合后再经风机盘管进行热湿处理后送入室内。盘管处理空气的冷煤和热煤由集中设置的冷源和热源提供。因此，风机盘管空调系统属于半集中式空调系统。同时由于这种空调系统冷量或热量是分别由空气和水带入空调房间内，所以此空调系统又被称为空气——水空调系统。空调器内部构造如图10.7所示。

图10.7　装有盘管的空调器内部构造

1—风机；2—盘管；3—箱体；4—循环风进口及空气过滤器；5—控制器；6—出风格栅；7—排水管；8—冷煤；9—凝水盘；10—吸声材料

为满足不同场合的设计选用，风机盘管种类有：卧式暗装（带回风箱） 风机盘管、卧式明装风机盘管，如图10.8所示、立式暗装风机盘管、立式明装风机盘管，如图10.9所示、卡式二出风风机盘管、卡式四出风风机盘管及壁挂式风机盘管，如图10.10所示等多种。风机盘管机组主要由低噪声电机、盘管等组成。

图10.8　卧式风机盘管

图10.9　立式风机盘管

图10.10　壁挂式风机盘管

风机盘管主要依靠风机的强制作用，使空气通过加热器表面时被加热，因而强化了散热器与空气间的对流换热器，能够迅速加热房间的空气。风机盘管是空调系统的末端装置，其工作原理是机组内不断的再循环所在房间的空气，使空气通过冷水（热水）盘管后被冷却（加热），以保持房间温度的恒定。通常，通过新风机组处理后送入室内，以满足空调房间新风量的需要。

风机盘管的主要特点：风机盘管机体结构精致，紧凑，坚固耐用，外形美观且高贵幽雅。风机盘管采用优质镀锌板机壳，冷凝水盘采用模压工艺一体成型，无焊缝、焊点、符合防火规范的保温材料整体连接于水盘。

风机盘管体积小：机体设计轻巧。排水管及线路安装简便，左右接管及回风方式可随时变换，以配合现场情况。机组能安装于任何空间场所。

风机盘管效率高：先进的胀管工艺，保证了换热器铜管和铝箔的紧密接触，传热性能好。

风机盘管噪音低：合理的风机与气流结构设计，优质的吸音保温材料，使机组噪音低于国家标准1-3dB（A）。

风机盘管能耗低：风机与换热器合理匹配，三档可调风量，使风机用电最省。

易于分散控制和管理，设备占用建筑面积或空间少、安装方便。其缺点是无法常年维持室内温湿度恒定，维修量较大。这种系统多半用于大型旅馆和办公楼等多房间建筑物的舒适性空调。

风机盘管可以独立地负担全部室内负荷，成为全水系统的空调方式。但由于这样解决不了房间的通风换气问题，因此，通常都是和新风系统共同运行，组成空气-水系统的空调方式。因此，概括地说，风机盘管空调系统是由风机盘管机组、新风系统和水系统三部分组成。此外，为了收集排放夏季湿工况运行时产生的凝结水，还需要设置凝结水管路系统。

风机盘管机组通常根据需要组成为立式和卧室两种，同时根据装潢的需要做成明装或暗装设置在需要空调的房间内，对通过盘管的空气进行冷却、减湿冷却或加热处理后送入室内，消除空调房间的冷（热）湿负荷。

新风系统是为了保证人体健康的卫生要求，给空调房间补充新风量的设施。对于集中设置的新风系统，还可以负担一部分新风和房间的热、湿负荷。

水系统用于给风机盘管和新风机组提供处理空气所需要的冷热量，通常是采用集中制取的冷水和热水。

风机盘管空调系统的主要优点是布置灵活，节省建筑空间，各房间可独立地通过风量、水量（或水温）的调节，改变室内的温湿度。此外，当房间无人时可关闭风机盘管机组而不会影响其他房间，节省运行费用。

风机盘管空调系统的主要缺点是对机组制作有较高的质量要求，否则将带来大量的维修工作量。此外，在噪声要求严格的地方，由于风机转速不能过高，风机余压较小，使气流分布受到限制，一般只适用于进深小于6 m的场合。在没有新风系统的加湿设备配合时，冬季室内相对湿度偏低，对空气的净化（过滤）能力较差。(www.xing528.com)

1.2.3　末端装置：诱导器系统

诱导器是一种用于空调系统送风的特殊设备。它由静压箱、喷嘴、盘管（有的不设盘管）等组成。静压箱的作用是均流和消声，为了使一次风经过时能够均匀地从各喷嘴喷出，而且降低噪声，静压箱截面比风道截面大得多，并且内部设置各种形式的挡板，内腔还贴有吸声材料。一般情况，静压箱越大，均流消声效果越好。喷嘴的作用是将一次风高速送出，同时诱导二次风，诱导器的喷嘴数量、排列方式、结构形式等都会影响诱导器的诱导比和阻力。

诱导器（IU）系统亦属于半集中式空调系统。图10.11所示为一诱导器系统示意图，经过集中空调机处理的新风（一次风）由风道送入各空调房间内的诱导器的静压箱中，再由诱导器的喷嘴高速（20～30 m/s）喷出，在喷射气流的引射作用下，诱导器中形成负压，室内空气（二次风）被吸入诱导器，在诱导器的二次进风口处装有二次盘管（通有冷水或热水），经过加热或冷却的二次风在诱导器内与一次风混合达到送风状态，经送风口送入房间。

图10.11　诱导器系统原理图

诱导比是评价诱导器性能的一个重要参数，它是指被诱导的室内回风量与一次风量的比值，诱导器的诱导比即：

式中：n——诱导比，一般在2.5～5之间；

　　　G2——被喷嘴诱入的二次风量。kg/h；

　　　G1——通过静压箱送入的一次风量，kg/h。

由此可见，在一次风量相同的条件下，诱导比大的诱导器送风量大，室内送风量大，室内换气次数高。

按诱导器内是否设置盘管分为以下两种。

①全空气诱导器系统：采用这种系统时，室内所需的冷负荷全部由空气（一次风）负担，所以称为全空气诱导系统。这种诱导器不带二次冷却盘管，故又称“简易诱导器”。它实际上是一个特殊的送风装置，它能诱导一定数量的室内空气，达到增加送风量和减少送风温差的作用。有时也可在简易诱导器内装置电加热器，以适应室内负荷变动的需要。

②“空气-水”诱导器系统：这种系统的一部分夏季室内冷负荷由空气（由集中空气处理箱处理得到的一次风）负担，另一部分由水（通过二次盘管加热或冷却二次风）负担。

诱导器分为立式和卧式两种。卧式诱导器一般装于棚顶，立式诱导器装于窗台下。

诱导器系统的主要优点有以下几点。

①系统的空气处理箱及送、回风管道截面均可减小甚至可以取消回风管道。

②完全取消回风，杜绝了各空调房间因回风混合而造成的相互干扰和污染。

③由于诱导器中无转动部件，设备寿命长，不需要消耗电功率。

诱导式空调系统的缺点有以下几点。

①无法有效地清除回风中的灰尘，会使诱导器积灰。

②由于系统只考虑通过一次风量，所以在过渡季节时，无法全部利用室外新风，从全年运行角度讲，将造成冷（热）量的浪费。

③一次风停止运行，诱导器就无法正常工作。

④采用高速喷嘴的诱导器，一次风阻力比风机盘管的新风系统阻力大，功率消耗多。

1.3　分散式空调系统

分散式空调系统又称为局部空调系统。它是把空气处理所需的冷热源、空气处理和输送设备、控制设备等集中设置在一个箱体内，组成一个紧凑的空调机组。可按照需要，灵活、方便地设置在需要空调的地方。全分散空调系统不需要集中的空气处理机房。常用的有单元式空调器系统，窗式空调器系统和分体式空调器系统。

在某些建筑物中，如果只是少数房间有空调要求，这些房间又很分散，或者各房间负荷变化规律有很大不同，显然采用集中式或半集中式空调系统是不适宜的，因此采用分散式空调系统——局部空调机组将是适用的。

局部空调机组实际上是一个小型空调系统（属剂直接蒸发式空调系统），它将空气处理设备各部件（包括空气冷却器、加热器、加温器、过滤器）与通风机、制冷机组组合成一个整体，具有结构紧凑、安装方便、使用灵活的特点，所以在空调工程中得以广泛应用。

在某些建筑中空调的使用时间和冷热需求各不相同，而且空调房间少、分布又比较分散，在这种场合下使用集中式或半集中式中央空调是不经济的，这种情况适宜选择分散式空调系统，又称为局部空调系统 。

1.3.1　按容量大小分为窗式与立柜式

窗式：容量小，冷量。由两部分构成，分为挂机与吊装机。在7 kW以下，风量在0.33 m3/s（1 200 m3/h）以下，属于小型空调机。一般安装在窗台上，蒸发器朝向室内。

立柜式：普遍用于家庭及小型办公室，柜式空调具有功率大、风力强等优点，价格起点也相对要高一些，通常适用于较大面积的居室，是买挂式空调还是柜式空调需要根据用户的实际需要来确定。

分体式空调的特点是压缩机或者制冷设备和房间内的空调出风口分离，而一体式空调顾名思义，就是压缩机部分和出风口处连为一体，室内机是挂在墙壁上的就是挂式空调，室内机是落地式的就是柜式空调。

图10.12　柜式空调机组

1.3.2　按制冷设备冷凝器的冷却方式划分

①水冷式空调器：水冷式空调器一般用于容量较大的机组。采用这种空调机组时，用户要具备水源和冷却塔。

②风冷式空调器：对于容量较小的风冷式空调机组（如窗式），其冷凝器设置在机组的室外部分，用室外空气冷却；对于容量较大的风冷式空调机组，需要在室外设置独立的风冷冷凝器（分体式）。风冷式空调机不需要冷却塔和冷却水泵，不受水源条件的限制，在任何地区都可以使用。

1.3.3　按供热方式划分

①普通式：冬季用电加热器加热空气供暖。

②热泵式：冬季仍用制冷机工作，借助四通阀的转换，使制冷剂逆向循环，把原蒸发器当作冷凝器、原冷凝器作为蒸发器，空气流过冷凝器被加热作为采暖用。

1.3.4　按机组的整体性来分

①整体机：将空气处理部分、制冷部分和电控系统的控制部分等安装在一个箱体中形成一个整体。结构紧凑，操作灵活，但噪声振动较大。

②分体式：将制冷系统的压缩机、冷凝器及冷却冷凝器的风机放在室外，其他处理设备和循环风机放在室内，两部分用铜管连接起来，铜管外包塑料管。这种机组可以减少室内噪声，减小室内机组的尺寸，使安装地点灵活。室内机组可以采用壁挂式、吊顶式、落地式等。

③挂壁机和吊装机：容量小，冷量在13 kW以下，风量在0.33 m3/s（1 200 m3/h）以下。如图10.13所示。

图10.13　挂机和吊装机

1.4　局部空调机组的特点

①结构紧凑、安装方便，空调机组由于把空气处理系统和制冷系统组合为一个整体，其结构紧凑，不需要另接管道和电路，一般不需设专门机房，也不需要对安装基础作特殊处理，可直接安装在房间的地板上或房间的窗台、墙孔中。

②操作方便、节约能源，空调机组一般不需专业的操作人员，一般人员都可以通过转动旋钮进行操作，十分方便。空调机组各自配备有控制系统，可以由用户根据自己的需要启动和停机，使能量消耗得以人为地控制。

③设备利用率高，便于维修，小型空调机组分散在每个房间，可以在发生故障时，随时进行修理。由于零配件结构简单、维修不需要太长时间，设备使用率很高。