第四章第一节--第四节

null第四章 空气调节系统第四章 空气调节系统§4.1空气调节系统的分类 §4.1.1按空气设备的设置情况分类 （1）集中式系统 集中处理空气，由管道分配送风 （2）半集中式系统 新风集中处理，由管道送至各个房间 用风机盘管负担室内负荷的系统 注意：（1）和（2）均为中央空调系统 （3）分散式系统： 小型空调机组（家用空调等） §4.1.2按承担室内负荷介质种类§4.1.2按承担室内负荷介质种类QWQWQWQW（1）全空气系统（2）全水系统（3）空气-水系统（4）冷剂系统§4.1.3根据集中式空调系统处理空气来源§4.1.3根据集中式空调系统处理空气来源ONOεN冷却器过滤器风机ONOε冷却器过滤器风机ONOεC冷却器过滤器风机WCNW（1）封闭式系统（2）直流式系统（3）混合式系统null§4.2新风量的确定和空气平衡 空调系统新风量：应向空调房间供给的室外新鲜空气量，即最小新风供给量 新风量是保证良好室内空气环境的基本；是衡量空调系统是否到达健康标准的基本条件 新风量与能耗的矛盾 null 新风量应满足以下要求： 1、人员所需新风量 以CO2 的允许浓度为标准，对人员所需新风量有具体规定： 一般建筑 ≥30 m3/ h.人； 公共建筑（如体育馆、影剧院等）7~15 m3/ h.人 若满足卫生要求的新风量为gw （m3/ h·人） 则最小新风量 Gw1 = n（人数） × gw m3/ h null2、补偿局部排风所需新风量（Gp1) 为不使车间产生负压，要求 Gp1＝ G排 3、保持室内正压所需新风量 一般室内正压ΔP在 5~10 Pa 若维持正压所需的渗透风量为G㈩ 则最小新风量 Gw2 = Gp1 + G㈩ 综上所述，则最小新风量 : G w = Max ( G w1 、 G w2 ) 即，取二者中的最大值 §4.3普通集中式空调系统§4.3普通集中式空调系统§4.3.1一次回风式空调系统 1.什么是集中式一次回风空调系统？ 特征：集中式、一次回风 典型的集中式一次回风空调系统： 它是指 全空气、定风量、低风速（<8m/s）、单风道的集中式一次回风空调系统。 null2. 系统组成 主要由四大部分组成： (1) 空调房间 (2) 空气处理设备 (3) 送/回风管道 (4) 冷热源null3. 典型系统图示 ONNWCLO喷淋室/冷器再热器空调房间空气处理设备送/回风管道冷/热媒null4. 空气处理过程中在i-d图（焓湿图）上描述 空气处理过程？ 空气与冷热介质的热质交换过程 典型工况？ 夏季工况；冬季工况null夏季工况: 空气处理过程 CWNLεOONNWCLO喷淋室/表冷器再热器各状态点的确定与空气处理流程null4. 空气处理过程中在i-d图(焓湿图)上描述 夏季工况： (1) 为什么要进行一次回风？ (2) 一次回风主要缺点是什么？ (3) 设备承担负荷构成方法？null (1) 为什么要进行一次回风？ CWNLεO节能性分析空气品质分析null (2) 一次回风主要缺点是什么？ CWNLεO问题：冷热抵消解决办法： 机器露点送风 采用二次回风L’null (3) 设备承担负荷构成分析方法？ 方法一： i-d图分析法 CWNLεO结论： Q0=Q1+Q2+Q3关键： 新风负荷Q3确定null (3) 设备承担负荷构成分析方法？ 方法二： 系统热平衡法 Gp= Gw (kg/s)NN冷却器再热器G(kg/s)∑Q∑WG(kg/s)C’Q2Q0 进入系统热量 ‖ 离开系统热量结论： Q0=Q1+Q2+Q3Q1Gw (kg/s)null冬季工况: 空气处理过程dNd0ε'W’C’O’LEN 空气处理流程 加湿方法 （1）绝热加湿 （2）等温加湿null4. 空气处理过程中在i-d图(焓湿图)上描述 冬季工况： (1) 冬夏工况，送风的含湿量是否相等？ (2) 冬季的加湿采用的方法，是绝热加湿还是等温加湿？ (3) 什么情况下要进行预热？预热量是多少？ null(1) 冬夏设计工况，送风的含湿量是否相等？ 前提条件: （1）冬夏余湿量不变 （2）送风量不变 （3）室内状态点不变 d0=dn-W/G =ConstantdNd0ε'W’C’O’LNnull(2) 冬季的加湿采用的方法，是绝热加湿还是等温加湿？ 取决于夏季设备配置: （1）喷淋室 （2）表冷器 冬季加湿: （1）喷淋室绝热加湿 （2）喷干蒸汽等温加湿dNd0ε'W’C’O’LENnull(3) 什么情况下要进行预热？预热量是多少？ 不用预热最远点确定: (1) 新风比减少，W1远离C点 (2) 因此，允许最远点，对应 最小新风比m%ε'W1C’O’LNCW’ 预热量确定: Q预热＝GW×△iW§4.3.2集中式二次回风空调系统§4.3.2集中式二次回风空调系统1. 概念 什么是集中式二次回风空调系统？ 特征：集中式、二次回风 典型的集中式二次回风空调系统： 它是指 全空气、定风量、低风速、单风道的 集中式二次回风空调系统。 null2. 系统组成 主要由四大部分组成： (1) 空调房间 (2) 空气处理设备 (3) 送/回风管道 (4) 冷热源§4.3.2集中式二次回风空调系统§4.3.2集中式二次回风空调系统3. 典型系统图示 ONNWCLNN(G1)(G2)ε(GW)Gp= GwGL= G1 +GWG= GL +G2§4.3.2集中式二次回风空调系统§4.3.2集中式二次回风空调系统4. 空气处理过程中在i-d图（焓湿图）上描述 夏季工况 (1) 二次回风主要解决什么问题？它的优点是什么? (2) 二次回风主要缺点是什么？局限性？ 冬季工况 (1) 冬夏设计工况，机器露点位置是否变化？ (2) 什么情况下要进行预热？预热量是多少？null (1) 二次回风主要解决什么问题？它的优点是什么? CWNLεOC’L’ 解决问题： 冷热抵消问题 优点： 节省了再热量§4.3.2集中式二次回风空调系统null (2) 二次回风主要缺点是什么？局限性？ CWNLεOC’L’ 局限性： 适用于送风温差 较小，送风量较 大的场合。 主要缺点： (1)系统较复杂 (2)机器露点较低§4.3.2集中式二次回风空调系统null (1) 冬夏设计工况，机器露点位置是否变化？ 结论 机器露点位置不变 前提条件 （1）室内状态点不变 （2）冬夏余湿量不变 （3）送风量不变 （4）二次回风比不变dNd0(d0’)ε'W’COLNεW1§4.3.2集中式二次回风空调系统null (2) 什么情况下要进行预热？预热量是多少？ 预热量 Q预热＝GW×△iW iw1确定 （1）第一次混合 （2）第二次混合ε'W1C’O’LNCW’O§4.3.2集中式二次回风空调系统 §4.3.3 系统的划分和分区处理 §4.3.3 系统的划分和分区处理(一)系统划分原则 室内参数基数与精度、热湿比相近 位置相近 运行时间相同 洁净度与噪声要求一致 有害物、污染物产生量类似 与防火分区对应 总风量不能太大(二)多房间空气处理方法 室内参数同，热湿比不同，送风温差可不同： (1)等露点，分室调节再热量，热湿比小的房间风量加大，再热量加大。O1 LOCWN(二)多房间空气处理方法 nulltn同n允许偏差，热湿比不同： (2) 用中间露点，同一再热量，经济；舒适性空调多用。NN3 LOCWN2 null N相同，热湿比不同，空调精度要求严格，送风温差和送风含湿量可不同 (3) 集中处理新风，分别处理回风，靠回风混合比控制送风含湿量。集中处理新风，分别处理回风的工作过程集中处理新风，分别处理回风的工作过程null 定风量系统（CAV系统,Constant Air Volume）:靠改变送风温度来适应空调负荷变化的全空气系统 变风量系统（VAV系统，Variable Air Volume）:靠改变送风量来适应空调负荷变化的全空气系统§4.4变风量系统§4.4.1概述§4.4.1概述1.发展： 70年代开始 用于多房间一次回风系统，克服室内负荷变化时调节再热量的冷热抵销问题 中国长城饭店部分房间采用进口VAV box 90年代末，上海多座商用建筑采用了VAV系统，如金贸大厦、期货大厦等 在美商用建筑VAV已占90％ 2.原理：根据各房间负荷变化改变送风量3.变风量系统的优点3.变风量系统的优点当室内负荷减少时，定风量系统是靠调节再热量以提高送风温度来维持室温的，这样既浪费热量又浪费冷量。而变风量系统是采用减少送风量的方法来保持室内温度不变，则不仅节约了提高送风温度所需的热量，而且还由于处理风量的减少，降低了风机功率电耗以及制冷机的冷量。这种空调系统的运行费用相当经济，对于大容量的空调装置尤为显著。null4.变风量系统形式 （1）只能改变系统总送风量的变风量系统 （2）加装变风量末端装置的变风量系统 特点： 1）空调系统的供冷（热）量可以在各空调房间或区域内合理分配 2）由于自控，可节约能耗，降低运行费 3) 独立自控，灵活方便 4）适合改建、扩建或隔断经常发生变化的建筑 5）由于增加末端以及系统静压、室内最大送风量、新风量的取值，使造价提高null5.变风量末端装置 基本功能： （1）接受房间温控器的指令，根据室温高低，自动调节送风量 （2）当系统压力升高时，能自动维持房间送风量不超过设计最大值 （3）当房间负荷降低时，能保证最小送风量，以满足最小新风量和空气气流组织的要求 （4）具有一定的消声功能 （5）当不使用时，能完全关闭§4.4.2系统构造与运行工况§4.4.2系统构造与运行工况变风量末端装置(VAV box) 节流型：采用风阀控制 旁通型：设旁通风管与回风顶棚相连，系统总风量不变 诱导型：利用一次风量的变化改变诱导比和总送风量，类似诱导器。 Fan power box：利用风机混风保证一定的总送风量二. 系统构造与运行工况二. 系统构造与运行工况1、变风量末端装置(VAV box) (1)节流型：采用风阀控制。 压力相关型(pressure dependent)：风阀的动作仅由房间恒温器控制，构造简单， 价格低， 适合低中压系统。 压力无关型(pressure independent)：系统压力变化时具有压力补偿能力，避免系统 压力变化造成送风量波动而影响室温，运行稳定。 二. 系统构造与运行工况二. 系统构造与运行工况二. 系统构造与运行工况二. 系统构造与运行工况 风速测量装置 风阀驱动装置蝶阀温度测量信号二. 系统构造与运行工况(2) 旁通型变风量系统 二. 系统构造与运行工况二. 系统构造与运行工况二. 系统构造与运行工况(4)Fan power box：用调频末端风机代替节流风阀，用三通风阀调节送回风混合比。 节省节流风阀的能耗 保证气流组织 可以利用低温送风 噪声大 适合于中庭、大堂、休息室、会议室等二. 系统构造与运行工况PP 二. 系统构造与运行工况系统静压控制装置：节流型系统必备二. 系统构造与运行工况二. 系统构造与运行工况静压控制的目的是： 使节流部件压力损失尽量小，或所有VAV风阀尽量开大(例如60～90％)，节能 缓解系统压力波动， 使系统工况稳定 减少噪声 减少漏风 维持末端调节性能二. 系统构造与运行工况 静压调节方式风机变频：干管静压控制器控制变频调速风机改变转速，从而改变系统静压，降低能耗。一次费用高，风量调节范围宽，降低噪声。 50％风量时，能耗28％ 80％风量时，能耗65％ H=v2/(2g)=SG2 G1/G2=n1/n2  H1/  H2=(n1/n2)2 N1/N2=G  H/=(n1/n2)3 二. 系统构造与运行工况 静压调节方式二. 系统构造与运行工况 静压调节方式二. 系统构造与运行工况 静压调节方式调节风机出口阀： 小范围调节风量与压力，对于驼峰型H－Q曲线的风机易进入喘振区，噪声大，节能少。 50％风量时，能耗 78％ 80％风量时，能耗 93％二. 系统构造与运行工况静压调节方式二. 系统构造与运行工况静压调节方式风机入口导叶(入口阀) 一次费用低(1/5~1/6)，风量调节范围较宽(50%)，较节能。 50％风量时，能耗 48％ 80％风量时，能耗 68％ 风量变化为 80~100%时,节能与变频调速相近。二. 系统构造与运行工况不同风机调节方法的能耗比较二. 系统构造与运行工况三. 特点: 全空气系统三. 特点: 全空气系统优点：与CAV比总能耗节省30~70%。 减少再热，节省能耗 具有个别控制性能，类似风机盘管 节省送风量，节省风机电耗。一般全空气系统能耗为： 电功率：冷冻机60-70％，风机占30-40％ 用电量：冷冻机30-40％，风机占60-70％ 可自动平衡风量，节省初调节中平衡风量的工作量 灵活性好，改建或重新隔断时，增减末端方便三. 特点三. 特点缺点与存在的问题： VAV box噪声问题：风阀关小噪声很大 风量降低时对气流组织的影响，冷风不贴附 风量降低时新风量减少影响IAQ 余热改变多而余湿改变不大时除湿能力下降，室内湿度偏高 送风量降低而回风不变时房间会出现负压， 负压>5mmH2O则门打不开。三. 特点三. 特点缺点与存在的问题： 干管静压控制点选择问题：ASHRAE手册建议选择送风机至最远末端的2/3距离处，但由于最不利用户(要求资用压头最高)不断在变，不能认为最远端就是最不利支路。 回风机控制靠测送回风量差调节转速或靠送风道静压控制与送风机同步动作。但风道 v<3.5m/s则测不出来。三. 特点: 风压图三. 特点: 风压图三. 特点三. 特点适用范围 允许波动范围较大的房间，不适合恒温恒湿空调 多房间负荷变化范围不太大，一般50~100％ 人员密度小(新风问题) 余湿量较小的场合 噪声要求不太严格，一般NC30以上 例如高层或大型商用建筑的内区，以照明为主要热源的办公室等。四. 解决问题的办法四. 解决问题的办法新风量问题： 控制最小送风量 新风道加流量计或接力风机控制新风量 气流组织问题： 限制最小送风量 用Fan power box保证总风量 用ADPI指标随风量变化降低得少(Air Distribution Performance Index)的送风口四. 解决问题的办法四. 解决问题的办法除湿： 低温送风(用fan power box或诱导器)， 双风道系统 静压控制问题： looping system，用于方、圆楼； 采用静压复得法设计风道，使风道远近静压差别小 噪声：见消声防振 回风负压问题： 减少回风道远近端静压差，减小系统规模 排风机代替 回风机。四.解决问题的办法 四.解决问题的办法 Looping System送风机 回风机 送风管 回风管 五. 与其他类型系统组合五. 与其他类型系统组合内区VAV，周边区风机盘管 内区VAV，周边区采用CAV(全回风)补偿围护结构传热 全部VAV，周边区VAV BOX中有盘管六. 运行调节六. 运行调节与一次回风系统类似，但因最小送风量有限制，故室内显热负荷很低时可加再热，但再热量比CAV系统小得多。 工程实例：上海金茂大厦工程实例：上海金茂大厦金茂大厦位于上海浦东陆家嘴金融贸易区，大厦总建筑面积30万平方米，总高420.5米。 裙房6层，37000平方米，为商场、餐饮、会议 塔楼88层，1、2层为门厅和机械设备用房，3～50层为标准办公层，53～87层为金茂凯悦宾馆，其中53～57及86、87层为宾馆公用区，58～85层为宾馆客房；88层为观光层 51、52、89～92层为机械设备层工程实例：上海金茂大厦工程实例：上海金茂大厦采用VAV系统Fan-Power Box，送风设定温度是8.8 ℃，与二次风混合送入室内。外区FPB有coil冬天加热。 采用定静压变风量环形风道系统 新风量独立控制，新风总量稳定。转速和风阀位根据启用的层数决定。工程实例：上海金茂大厦工程实例：上海金茂大厦实测FPB调节性能金茂大厦： 部分负荷时的能耗比例金茂大厦： 部分负荷时的能耗比例 金茂大厦： 满负荷时的能耗比例金茂大厦： 满负荷时的能耗比例 习题习题VAV系统带5个用户，请分析定压点在第1个用户前(A)和在第5个用户前(B)系统的性能与能耗有何不同？定压值PA和PB的关系为：PA= PB + PAB，为满负荷流量时的静压值。习题习题某空间用两个同规格的空调箱控制。当室内负荷为50％时，有两种控制方法，请问哪一种比较节能？ 两个空调箱均送50％风量 停一个空调箱 当VAV系统带有多个末端时，50％风量时风机电耗是不是1/8？