暖通系統理論介紹1采暖（Heating）又稱供暖，按需要給建筑物供給負荷，保證室內溫度按人們要求持續高于外界環境。通風：（Ventilating）向房間送入，或由房間排出空氣的過程。通常分自然通風和機械通風。空氣調節（AirConditioning）對房間或空間內的溫度、濕度、潔凈度和空度流動速度等進行調節，并提供足夠量的新鮮空氣暖通（HVAC）采暖通風空氣調節2暖通010203空調系統01空調水系統02溫濕度控制030504潔凈室制程排氣系統3空調系統011.空調系統概念空調系統是指用人為的方法控制室內空氣的溫度、濕度、潔凈度和氣流速度等參數，使之達到一定的要求范圍，以滿足生產過程的工藝要求和人員舒適度。2.空調系統分類：根據不同的依據，空調系統可以有多種分類。常見的分類有8種，即1.用途5.系統管內風速2.按空氣處理設備的集中度6.被處理空氣來源（全空氣系統）3.負擔室內熱濕負荷所用介質7.熱量傳遞原理4.系統風量調節方式8.按空氣處理設備的集中度42）按空氣處理設備的集中度a.集中式空調系統：空氣處理設備和風機等集中設在空調機房內，通過回風管道與被調節的各房間相連，對空氣進行集中處理和集中分配b.半集中式空調系統：通常把一次空氣處理設備和風機、冷水機組等設在集中的空調機房內，而把二次空氣處理設備設在空氣調節區內c.分散式空調系統：也稱為局部式或者冷劑式空調機組，由分散設于各空氣調節區的空氣調節器就地處理空氣，就地使用1）按用途a.工業用空調系統：主要用于生產車間，優先滿足生產工藝的參數要求b.舒適性空調系統：適用于商場、辦公室之類空間，用于滿足人員舒適度，要求較低空調系統一0153）按負擔室內熱濕負荷所用介質a.全空氣式空調系統：空氣調節區的室內負荷全部由經過加熱或冷卻處理的空氣來負擔，包括單風管系統、雙風管系統、變風量系統等b.空氣——水式空調系統：空氣調節區的室內負荷由經過處理的空氣和水共同負擔c.全水式空調系統：空氣調節區的室內負荷全部由經過加熱或冷卻處理的水負擔4）按系統風量調節方式a.定風量空調系統：通常的集中式空調系統，風機的送風量保持一定，通過改變送風溫度來適應空氣調節區的負荷變化，以調節室內溫濕度b.變風量空調系統：通過改變送風量而保持一定的送風溫度，適應空氣調節區的負荷變化，達到調節所需求室內溫濕度5）按系統管內風速a.低速空調系統：主風管民用建筑低于10m/s，工業用建筑低于15m/sb.高速空調系統：主風管民用建筑高于12m/s，工業用建筑高于15m/s空調系統一0166）按被處理空氣來源（全空氣系統）a.封閉式空調系統：全部利用空氣調節區回風循環使用，不補充新風，主要用于工藝設備內部和少有人員進出但對溫濕度有較高要求的倉庫等b.直流式式空調系統：全部使用新風，不適用回風，只用在有特殊要求的放射性實驗室、以及無菌手術室等c.混合式空調系統：部分利用新風，部分利用回風，結合了封閉式和直流式的優點，避免了缺點7）按熱量傳遞原理a.對流式空調系統：空氣調節區熱量傳遞的形式是對流的方式。包括集中式全空氣系統、半集中式空氣--水系統及局部式冷劑系統等b.輻射式空調系統：空氣調節區熱量傳遞的形式輻射方式。冷輻射板加新風系統屬于此種系統8）按送風參數數量a.單風管空調系統：機房內空氣處理機組只處理出一種送風參數的空氣，供一個房間或多個房間應用b.雙風管空調系統：機房內有空氣處理機組處理出兩種不同參數的空氣，共多個區域或房間應用，由一條冷風管和一條熱風管分別送出兩種不同參數空氣，在各個房間按照一定的比例混合后送入房間空調系統0173.空調處理設備及其結構空調系統中涉及到的處理設備有很多，主要包括MAU、RCU、AHU、FCU、FFU、DCC、OAU、PAU等，這些設備各有各的功用，但總的來說，都是通過不同技術手段將空氣處理到要求的狀態送入車間，以達到控制車間溫濕度的目的。了解各種處理設備的結構及其處理原理，有利于加深對暖通系統的了解以及為設備的維護保養和異常事件的解決處理提供方向。空調系統01對于一個既定的空調系統來說，它可能只有一種空調處理設備，也可能是幾種設備的組合，較為常見的組合是MAU+RCU、MAU+FFU、MAU+AHU等。81）MAU（新風機組）

Make-upAirUnit的簡稱，主要功用按使用環境的需求輸送滿足一定技術參數的新鮮空氣。工作原理是在室外抽取新鮮的空氣經過除塵、除濕（或加濕）、降溫（或升溫）等處理后通過風機送到室內，在進入室內空間時替換室內原有的空氣。初效濾網中效濾網盤管加濕段防火閥擋水板調節閥風機新風空調系統0192）RCU（循環空調箱）

RecycelAirHandingUnit的簡稱，主要功用為抽取潔凈室內的空氣經過降溫、除濕、過濾之后再次送入車間，以滿足潔凈室對溫度、濕度、潔凈度的要求。初效濾網盤管調節閥風機循環風去車間空調系統01103）AHU（混合空氣機組）

AirHandingUnit的簡稱，主要功用為抽取室內空氣（returnair）和部分新風混合后經過除塵、除濕（或加濕）、降溫（或升溫）等處理后通過風機送到室內，以控制潔凈室內的溫度、濕度和潔凈度。初效濾網中效濾網盤管加濕段防火閥擋水板調節閥風機新風循環風空調系統01114）FCU（風機盤管）

AirHandingUnit的簡稱，其工作原理為機組通過風機不斷將房間內的空氣抽取經過降溫或加熱之后再送入房間，以控制房間內的溫度，滿足人員舒適的要求。MMFCU熱水回水管熱水進水管冰水回水管冰水進水管冷凝水管空調系統01125）FFU（風機濾器單元）

FanFilterUnits的簡稱，即將風機和過濾器（高效過濾器（HEPA）或超高效過濾器（ULPA））組合在一起構成自身提供動力的末端凈化設備。FFu設有初、高效兩級過濾網。風機從FFU頂部將空氣吸入并經初、高效過濾器過濾，過濾后的潔凈空氣在整個出風面以0.45M/S±20%的風速勻速送出。主要功用為控制車間內的潔凈度。空調系統01136）DCC（干冷盤管）

DryCoolingCoil的簡稱，其工作原理為機組通過風機不斷將房間內的空氣抽取經過降溫之后再送入房間，以控制房間內的溫度，滿足工藝需求和人員舒適，所用冷源為中高溫冷凍水，在處理過程中沒有冷凝水產生，可以有效避免滴水的情況發生。7）OAU（外氣空調箱）

處理的氣體全部是新鮮空氣，可以理解為MAU的另一名稱8）PAU（預冷空調箱）

Pre-CoolingHandingUnit的簡稱，主要功用為對室外新風進行預處理，再送至風機盤管（FCU）空調系統0114空調水系統02空調水系統是暖通的一個重要系統，如果將暖通這個大系統看做是人體的話，空調水系統就是人體內的血液系統，它是空調系統冷負荷、熱負荷以及濕負荷的重要載體，是進行冷熱交換的媒質。1.系統組成空調水系統主要由四個部分，即冷水系統、熱水系統、冷卻水系統、冷凝水系統。1）冷凍水系統冷凍水是指由冷水機組制備出的低溫水，主要作用是在空調末端設備通過換熱器等釋放冷量，達到降溫除濕的目的。一般來說該系統通常采用閉式循環，并設有膨脹水箱補水。冷凍水供水溫度可以根據不同的設備需求進行調節，一般來說，供水溫度控制在7℃左右，供回水溫差在5℃左右15空調水系統022）熱水系統熱水主要是提供空調設備所需的熱量，作加熱空氣用，一般也為閉式系統，設有膨脹水箱補水。空氣調節中熱水的供水溫度在40~65℃之間，一般為60℃，供回水溫差在4.2~15℃之間，一般為10℃3)冷卻水系統冷卻水系統是指利用冷卻塔向冷水機組的冷凝器供給循環冷卻水的系統。主要作用是轉移冷水機組中冷凍水的熱量，達到降低冷凍水溫度的目的。一般采用開式循環，通過冷卻水塔利用水蒸發吸熱的原理降低溫度。4）冷凝水系統冷凝水系統是指空調末端裝置在夏季工況時用來排出冷凝水的管路系統。16空調水系統022.水系統形式分類按循環方式分類開式循環系統閉式循環系統按供回水制式（管數）分類兩管制三管制四管制按供回水管路的布置方式分類同程式系統異程式系統按運行調節的方法定流量系統變流量系統按循環泵的配置方式單式泵系統復式泵系統17空調水系統021）按循環方式分類a.閉式循環系統管路中的水在系統內進行密閉循環，不與大氣接觸，僅在系統最高點設膨脹水箱（其功用是接納水體積的膨脹，對系統進行定壓和補水）。閉式循環系統的特點是：①水泵揚程低，輸送耗電量小；②循環水不與大氣接觸，管路與設備不易被腐蝕；③不需要建設回水池，占地面積較小，但要設置膨脹水箱；④蓄冷能力小18空調水系統02b.開式循環系統管路之間有貯水箱或水池，管路中水與大氣相通。開式循環系統的特點是：①水泵揚程高，輸送耗電量大；②循環水與大氣接觸，含氧量高，管路與設備易被腐蝕；③蓄冷能力較大19空調水系統022）按供、回水管路的布置方式分類a.同程式系統同程式系統是指水流通過各末端空調設備時的路程相同或基本相等的系統。這種系統個末端的水流阻力較為接近，有利于水力平衡，系統穩定性好，流量分配均勻。但管路布置較為復雜，管路較長，水阻力增加，水泵能耗較高，初期投資也比較大。20空調水系統02b.異程式系統異程式系統指水流經過每個末端設備的路程不同的系統。這種系統的優點是管路配置簡單，管路長度短，初期投資低，但是由于各環路的總長度不同，股各環路的阻力不平衡，從而導致了流量分配不均勻，可以在支管上安裝流量調節裝置，增大并聯支管的阻力，來改善流量分配不均的情況。21空調水系統023）按供回水制式（管數）分類a.兩管制水系統冷水系統和熱水系統采用相同的供水管和回水管路，只有一供一回兩根水管系統。該種系統簡單，施工方便，但不能用于同時需要供冷和供熱的場所。22空調水系統02b.三管制水系統三管制系統是指冷水和熱水供水管路分開設置，而回水管路共用的系統。這種系統存在明顯的問題，比如冷、熱量相互抵消，能量浪費嚴重；較高溫度回水直接進入冷水機組，不利于冷水機組的正常運行，故，目前在空調系統中幾乎不用了23空調水系統02c.四管制水系統四水管制水系統是指冷水和熱水的供回水管路全部分開設置的水系統。冷水和熱水可以同時獨立送至各個末端設備。這種設備的優點在于各末端設備可以隨時自由選擇供冷和供熱模式，控制的精度較高。24空調水系統024）按循環水泵配置方式分類a.單式泵系統冷、熱源側與負荷側共用一組循環水泵。該系統初期投資較少，但是不能調節系統流量，在低負荷時不能調節水流量以節省能耗。b.復式泵系統冷、熱源側與負荷側分別配備循環水泵。該系統通過設置二次泵，能夠調節系統內的循環水量，節約能耗，能夠適應空調分區的負荷變化，適用于大型空調系統。單式泵復式泵25空調水系統025）按運行調節的方法a.定流量系統定流量系統是指系統中循環水量保持不變，當空調負荷變化時，通過改變供、回水的溫度來適應。這種系統操作簡單、方便，不需要復雜的自控設備，但輸水量是按照最大空調負荷來設定的，因此循環水泵的輸送能耗處于最大值，運行費用較大。該系統一般用于間歇性使用的建筑。b.變流量系統變流量系統是指系統中供、回水溫差保持不變，當空調負荷變化時，通過改變供水量來適應。該種系統水泵容量和耗電量都較小，而且初期投資也相對較低。該系統必須設置自控設施。26溫濕度控制03溫度、濕度是保證車間工藝正常生產和人員舒適度重要指標，所以溫、濕的控制是暖通系統的核心工作之一，要求每一個暖通人員都要能夠熟練的控制車間的溫濕度，要達到這個目的，要求我們正確理解和掌握空氣的狀態參數和焓濕圖的構成及其實際應用。1.濕空氣的組成大氣可以看做是干空氣和一定量的水蒸氣混合而成的，因此，常把大氣稱作濕空氣，其組成成分見下表組成成分質量分數（%）體積分數（%）

干空氣N275.5578.13O223.1020.90CO20.050.03稀有氣體1.300.94水蒸氣0.2%~2%27溫濕度控制032.濕空氣的狀態參數狀態參數是指能夠用來描述濕空氣狀態特性的物理量，一般包括壓力、溫度、比體積和密度、含濕量、相對濕度、比焓等。1）大氣壓力Pa地球表面單位面積上所受的空氣層的壓力叫做大氣壓力，

常用Pa表示，單位以帕（Pa）或千帕（KPa）表示。大氣壓力并不是一個定值，它隨著季節、氣候的變化而略也不同。2）水蒸氣分壓力Pa濕空氣中水蒸氣的分壓力是指在某一溫度下，水蒸氣獨占濕空氣的體積時所產生的壓力。它的數值反映了濕空氣中水蒸氣含量的多少。在一定溫度條件下，一定量的濕空氣中所能吸納的濕空氣是有限的，根據濕空氣中水蒸氣的含量的多少可分為飽和濕空氣與不飽和濕空氣。28溫濕度控制033）密度ρ濕空氣的密度等于干空氣的密度和水蒸氣的密度之和，單位為kg/m3，一般條件下，近似取ρ=1.2kg/m3。4）含濕量d含濕量是指對應于1kg干空氣的濕空氣中所含有的水蒸氣的量，單位為kg/kg干空氣。5）絕對濕度（濕空氣中水蒸氣的密度）絕對濕度是指1m3濕空氣含有的水蒸氣的量，單位為kg/m3。6）相對濕度相對濕度，指空氣中水蒸氣分壓與飽和水蒸汽分壓力的百分比。反映了濕空氣接近飽和的程度，即吸納水蒸氣的能力，越接近100說明濕空氣吸納水蒸氣的能力越小，反之，亦然。29溫濕度控制037）濕空氣的比焓h濕空氣的比焓h指空氣中含有的總熱量，簡稱焓。濕空氣的比焓是以1kg干空氣為計算依據的，即1kg干空氣的比焓和dkg水蒸氣的比焓之和。濕空氣的焓值包括顯熱和潛熱，其中顯熱與溫度有關，潛熱與水蒸氣的含量有關。8)干球溫度用干球溫度計測出的空氣溫度9）濕球溫度用濕球溫度計測出的空氣溫度10）露點溫度露點溫度是在含濕量不變的情況下，濕空氣達到飽和時的溫度。所以，判斷是否結露，主要看表面溫度是高于還是低于空氣的露點溫度而定。對于結露我們有時候會利用這種現象來達到一定的目的，比如說用低于濕空氣露點溫度的冷凍水，通過表冷器，達到除濕效果。2.5干球濕度和濕球溫度反映了濕空氣的相對濕度的大小30溫濕度控制033焓濕圖的構成及其應用1）焓濕圖的構成濕空氣焓濕圖，是在一定氣壓下，將濕空氣的主要狀態參數之間的關系用線圖表示出來，圖上的每一點不僅代表了濕空氣的某一狀態，并具有確定的狀態參數。焓濕圖以比焓h為縱坐標，含濕量d為橫坐標，主要包括等溫線、等焓線、等濕線、等相對濕度線等溫線等焓線等濕線等相對濕度線焓濕圖31溫濕度控制032）焓濕圖的應用⑴確定濕空氣的狀態參數一般知道濕空氣的t、h、d、中任何兩個參數都可以在焓濕圖中確定濕空氣的狀態點，其他參數根據狀態點查圖即可得到。然而一些參數是不易獲得的，比如空氣的含濕量用儀器無法直接測量，也沒有這樣的儀器，所以，我們經常根據容易測得的數據，通過計算和查圖得到濕空氣的其他參數。易于測得數據有所在地區大氣壓力Pa，干球溫度t和濕球溫度ts。32溫濕度控制03⑵表示濕空氣的狀態變化過程T=常數AFBDGCd=常數h=常數E=100%33溫濕度控制03ⅰ濕空氣加熱過程空氣調節中常用空氣加熱器或電加熱器處理空氣，在處理過程中，空氣的溫度增加，但含濕量沒有發生變化，又稱為干式加或等濕加熱熱。空氣的變化是等濕、增焓、升溫的過程，在焓濕圖表示為A—B的過程。ⅱ濕空氣冷卻的過程利用冷水或其他冷媒通過空氣冷卻器對濕空氣冷卻，根據冷卻器表面溫度的高低可分為干式冷卻過程和減濕冷卻過程兩類。a.干式冷卻過程用表面溫度低于空氣溫度卻又高于空氣露點溫度的空氣冷卻器來處理空氣的過程。空氣的變化過程是等濕、減焓、降溫的過程，在焓濕圖表示為A—C的過程b.減濕冷卻過程用溫度低于空氣露點溫度的空氣冷卻器來處理空氣的過程。空氣中的水蒸氣凝結為水，空氣的狀態變化是減濕冷卻或者冷卻干燥過程，在焓濕圖表示為A—G的過程34溫濕度控制03ⅲ等焓減濕過程（升溫減濕）利用固體吸濕劑干燥空氣，水蒸氣被吸濕劑吸附，空氣的含濕量降低，而水凝結是放出氣化潛熱濕空氣溫度升高，空氣焓值基本不變，整個過程近似等焓減濕在焓濕圖表示為A—D的過程ⅳ等焓加濕過程利用噴水室噴循環水處理空氣時，水吸收空氣的熱量蒸發成水蒸氣進入空氣，使空氣失去顯熱的同時，增加了潛熱，焓值基本保持不變，近似與等焓過程，在焓濕圖表示為A—E的過程ⅴ等溫加濕過程通過向空氣中噴蒸汽來實現。空氣中增加蒸汽后焓值和含濕量均有增加。當蒸汽溫度為100℃時，近似等溫。⑶確定兩種不同狀態空氣混合參數35溫濕度控制034.溫、濕度控制實際方法隨著空氣調節技術的發展，對溫濕度的控制越來越精密，控制方法也越來越多，但是，其控制原理是相同的，即用處理好的空氣替換車間原有的空氣，只是組合方式不同。常見的組合方式有MAU+RCU、MAU+FFU、MAU+DCC、MAU+FCU等。下面以MAU+RCU為例，介紹溫濕度的控制。MAU自然風RCURCU車間車間MAU新風36溫濕度控制03對于MAU+RCU系統，由于一般采用低溫冷凍水，所以兩種設備對濕負荷和熱負荷都承擔，但是各有所側重，即，MAU主要承擔濕負荷，RCU主要承擔熱負荷。實際控制是主要是通過設定MAU和RCU的送風干球溫度和濕球溫度來實現，詳見下圖：37潔凈室04潔凈室是指將一定空間范圍內之空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等之污染物排除，并將室內之溫度、潔凈度、室內壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電控制在某一需求范圍內，而所給予特別設計之房間。我們一般用潔凈度來衡量潔凈室的空氣質量，所謂潔凈度是指潔凈空氣中空氣含塵（包括微生物）量多少的程度，單位為pc/m3。潔凈室的控制要素為：381.潔凈室等級劃分潔凈空間單位體積空氣中，以大于或等于被考慮粒徑的粒子最大濃度限值進行劃分的等級標準。各個國家都有自己的劃分標準，下面簡要介紹幾種常用的劃分標準：潔凈室04粒徑、數值潔凈度級別塵埃最大允許數/立方米微生物做大允許數≥0.5um≥5.0um游浮菌/立方米沉降菌/皿100級3,5000511,000級35,00020050210,000級350,0002,0001003100,000級3,500,00020,00050010300,000級10,500,00060,00015空氣潔凈度分級標準：GB/T16292-1996（中國標準）39空氣潔凈度等級(N)大于或等于所標粒徑的粒子最大濃度限值（個/每立方米空氣粒子）0.1um0.2um0.3um0.5um1.0um5.0umISOClass1102????ISOClass210024104ISOClass31,000237102358ISOClass410,0002,3701,02035283ISOClass5100,00023,70010,2003,52083229ISOClass61,000,000237,000102,00035,2008,320293ISOClass7352,00083,2002,930ISOClass83,520,000832,00029,300ISOClass935,200,0008,320,000293,000ISO14644-1（國際標準）潔凈室04402.潔凈室工作方式這里所說的工作方式即潔凈室的氣流組織，不同等級的潔凈室氣氣流組織是不同，總的來說，潔凈室的氣流組織分為：單向流式、非單向流、混合流、矢流四種：1）單向流（層流）潔凈室單向流潔凈室又稱為柱塞流潔凈室，可以分為垂直單向流潔凈室和水平單向流潔凈室，其控制原理為替換，即用處理好的的潔凈空氣替換潔凈室內原有的空氣。潔凈室04412）非單向流（亂流）潔凈室非單向流潔凈室的控制原理為稀釋，即用處理好的的潔凈空氣稀釋潔凈室內原有的空氣，以達到對潔凈度的控制，非單向流有不同的送回風方式，如下圖所示：潔凈室04423）混合流潔凈室混合流潔凈室是將垂直單向流和非單向流兩種氣流組織和在一起構成的氣流流型。潔凈室04434）矢流潔凈室矢流潔凈室也可以稱為對角流潔凈室。潔凈室0444潔凈室04不同級別潔凈廠房的送風量、冷量機耗電投資的指標453.潔凈室的形態潔凈室根據不同時段的運行狀況可以分為三種狀態，