第6章

空調系統

主要內容

6.1空調系統及類型6.2新風量的確定6.3全空氣系統

6.3.1直流式系統的分析與計算

6.3.2一次回風系統的分析與計算

空調系統的類型有很多種，各有其最佳的適用場合，只有全面、深入地了解各種空調系統的構成與特點，掌握有關設計方法，才能為需要空調技術控制室內空氣環境的建筑或房間選定和設計出最合適的空調系統。6.1空調系統及類型

空調系統是空氣調節系統的簡稱，是以空氣調節為目的，對空氣進行處理、輸送、分配、并控制其參數的所有設備、裝置、管道及附件、儀器儀表的總合?？諝庹{節的工作過程就是制冷系統和空氣系統不斷循環的過程。

主要內容

4.1空調系統及類型4.2全空氣系統

4.3.1直流式系統的分析與計算

4.3.2一次回風系統的分析與計算

5.2.3新風量的確定

5.2.4變風量系統

5.2.5系統劃分原則與空調設備的確定6.1空調系統及類型

空調系統是實現空調目的的“硬件”保證，由于系統的主要組成部件不同，或負擔室內熱濕負荷所用的介質種類不同，使得空調系統的類型很多，按不同的分類方式可以分成10多種類型，各種類型的不同組合又可派生出更多的組合類型。6.1空調系統及類型

1.按空調設備的設置情況分類

(1)集中式系統基本特征

空調設備一般設在空調機房內，通過送回風管道與各個空調房間相連?？諝饨浛照{設備集中處理后借助送風管道和送風口分送到各個空調房間，吸熱吸濕或放熱放濕后又通過回風口和回風管道，部分返回空調設備再處理使用。6.1空調系統及類型

(2)半集中式系統基本特征

除了設有集中處理空氣(如新風)的空調設備外，在各個空調房間還分散設有以處理室內循環空氣為主的空調設備，又稱為末端裝置(如風機盤管)。集中處理空氣的空調設備僅有送風管道與各個空調房間相連，沒有回風管道。

集中式和半集中式空調系統通常又統稱為中央空調系統。6.1空調系統及類型

(3)分散式系統(又稱為局部機組系統)基本特征

各個空調房間的空氣處理，均由設在各房間的空調設備(如各種房間空調器或單元式空調機)獨立、就地完成

。6.1空調系統及類型

2.按負擔室內熱濕負荷所用的介質種類分類

(1)全空氣系統基本特征

空調房間的熱濕負荷全部由經過處理的空氣來負擔。由于空氣的比熱容較小，Cp=1.005kJ/kg·℃；Cw=4.187kJ/kg·℃需要較多的空氣才能達到消除余熱余濕的目的。因此，這種系統要求有較大斷面的風道，占用建筑空間較多。屬于這類系統的有單風管系統、變風量系統、全空氣誘導系統等。6.1空調系統及類型

(2)全水系統基本特征

空調房間的熱濕負荷全部是由經過加熱或降溫處理后的水來負擔。由于這種系統是靠水來負擔空調房間的熱濕負荷，解決不了通風換氣問題，因此室內空氣質量沒有保障，通常不單獨采用。屬于這類系統的有風機盤管系統、輻射板系統等。6.1空調系統及類型

(3)空氣—水系統基本特征

實際上是前兩種系統的組合。它由經過處理的空氣和水共同負擔空調房間的熱濕負荷。廣泛采用的是風機盤管加新風系統。冷熱源各房間風機盤管新風處理機室內空氣環境新風管道送風送風口送風冷熱水6.1空調系統及類型

(4)制冷劑系統又簡稱為冷劑系統。這種系統是把制冷或熱泵裝置的蒸發器(冷凝器)直接放在室內，由制冷劑來負擔空調房間的熱濕負荷。變制冷劑流量分體式(VRV)系統就是典型的這種系統?？照{系統另外一些分類方式根據風管道內空氣流速的高低分低速空調系統(v＜8m/s)和高速空調系統(v＝20～30m/s)。根據空調設備只配備了送風機，還是既有送風機也有回風機，可分為單風機空調系統和雙風機空調系統。根據系統的用途不同分

舒適性空調系統和工藝性空調系統。根據系統的控制要求不同分

一般性空調系統和恒溫恒濕空調系統。根據系統的送風量是否能自動調節分

定風量空調系統和變風量空調系統。根據系統使用的時間段不同分

全年性空調系統和季節性空調系統。6.2新風量的確定

空調系統的新風量是指冬夏季設計工況下應向空調房間供給的室外新鮮空氣量，也是空調系統運行期間的最小新風供給量。向空調房間供給新風量是保證良好室內空氣環境的基本要求，也是衡量空調系統是否達到健康空調標準的基本條件。在夏季，供給新風量的多少與室內空氣質量和空調系統的能量消耗及運行費用有關，二者是相互對立的。顯然，多供新風則室內空氣質量好，但空調系統處理新風的能量消耗大，運行費用高。6.2新風量的確定在確定新風量取值時要兼顧室內空氣質量和空調系統的能量消耗，但衛生要求是基礎，通常要考慮

★人員所需新風量

★補償局部排風或燃燒需要的空氣量★保持室內正壓所需新風量6.2新風量的確定

1.人員所需新風量

無論是工業建筑還是民用建筑，人員所需新風量都應根據室內空氣的衛生要求、人員的活動和工作性質，以及在室內的停留時間等因素確定。在人員停留時間較長的空調房間里，新風量供應的多少對人的健康有直接影響，因為人體生理供氧量和沖淡室內有害氣體及異味的任務都要由新風來承擔。民用建筑主要是對CO2的濃度要求。在人員停留時間較長的空調房間里，新鮮空氣的多少對人們的健康有直接的影響。因此，室內空氣必須滿足一定的衛生要求，一般是根據室內所允許的二氧化碳濃度通過計算確定。即表6-3公共建筑主要房間人員所需最小新風量

6.2新風量的確定對于人員密集和停留時間較短的建筑物(如影劇院、體育館等)，夏季新風量所形成的冷負荷比例甚高，確定新風量時尤應慎重。表4－4給出的美國ASHRAE62標準中每人所需室外新風量可供參考。

表6-4ASHRAE62室外空氣通風量(單位m3/h·人)

6.2新風量的確定2.補償局部排風或燃燒需要的空氣量當空調房間有排除有害氣體或異味的局部排風時(如旅館客房的衛生間排風)，為了不使房間內產生負壓，需要利用空調系統供應相應量的新風來補償排風量。當空調房間設有排除有害氣體的局部排風裝置時，為了不使房間產生負壓，空調系統中必須有相應的新風量來補償排風量，即6.2新風量的確定

3.保持室內正壓所需新風量為防止外界未經處理的空氣滲入空調房間，干擾室內控制參數，需要使房間內的壓力高于室外的壓力。保持房間正壓的新風量，等于在室內外一定壓差下通過門縫、窗縫等縫隙滲出的風量，可按下式計算5.2新風量的確定6.2新風量的確定

3.保持室內正壓所需新風量一般舒適性空調室內外壓差值宜取5～10Pa，不應大于50Pa；工藝性空調按工藝要求確定。空調房間內正壓的維持是靠送風量大于回風量來實現的。送、回風量的差值由空調系統提供的新風量來保證。

6.2新風量的確定在確定新風量取值時要兼顧室內空氣質量和空調系統的能量消耗，但衛生要求是基礎，通常要考慮

★人員所需新風量

★補償局部排風或燃燒需要的空氣量★保持室內正壓所需新風量滿足上述三方面要求的最小新風量可確定為空調系統的新風量。當以上條件不具備時，也可按不少于房間總送風量的10%來估算新風量，即新風比(新風量與房間總送風量之比)m≥10%。

多房間空調系統最小新風量的確定當一個空氣調節風系統負擔多個使用空間時，系統的新風量應按下列公式計算確定一個全空氣空調系統向下面幾個房間送風，根據《公共建筑節能設計標準》確定系統的新風量。房間用途在室人員新風量（m3/h）總風量（m3/h）新風比（%）辦公室20680340020辦公室413619407辦公室501700510033接待室615631205合計8026721356020一個全空氣空調系統向下面幾個房間送風，根據《公共建筑節能設計標準》確定系統的新風量。房間用途在室人員新風量（m3/h）總風量（m3/h）新風比（%）辦公室301020340030辦公室413619407辦公室501700510033接待室615631205合計80267213560206.2新風量的確定

4.新風的獲取方式空調機房設在建筑的外區時——在空調機房設新風窗直接從室外吸取新風?？照{機房設在建筑的內區時——采用豎風道(對于高層建筑)或新風管道，將室外空氣送至各層或各處的空調機房。6.3全空氣系統

是出現最早，至今仍在廣泛使用的集中式空調系統。其中使用最多的是低速、定風量系統。是大空間公共建筑的舒適性空調和要求較高的工藝性空調采用最多的空調系統。主要組成部件空調設備、風管道系統、送回風口適用場合面積較大、空間較高、人員較多、室內溫濕度要求較高、噪聲要求較嚴的房間。6.3全空氣系統主要優點空調設備集中設置在專門的空調機房內，能實現對空氣的各種處理過程，可以滿足各種調節范圍、空調精度和潔凈度的要求，且便于集中調節和維護保養；室內空氣質量容易得到保證和控制；消聲隔振比較容易，且效果較好；使用壽命長，初投資和運行費用比較小；新風量調節方便，春秋季可實現全新風送風，節約能源，降低運行費用。6.3全空氣系統主要缺點風管道占用建筑空間過大，相應要求建筑層高較高；一般一個空調系統只能處理一種送風狀態的空氣，不能同時滿足有溫濕度控制差別的房間或區域的需要；系統作用范圍內不同房間或區域負荷有變化或不需要空調送風時，不便于自動調節相適應或不送風，難以滿足不同房間或區域的控制要求并造成能量的浪費；各房間之間有風管道連通，不利于防火防煙。6.3全空氣系統直流式系統混合式系統全空氣系統一次回風系統二次回風系統按空調設備處理的空氣來源不同分根據回風在空調設備中的使用次數不同分6.3.1直流式系統的分析與計算

特征空調設備處理的空氣全部為室外空氣(新風)，因此又稱為全新風系統。特點系統形式簡單送風空氣質量好能耗大圖6-1直流式系統示意圖6.3.1直流式系統的分析與計算

適用場合室內散發有毒、有爆炸危險氣體的房間，以及醫院的燒傷病房和傳染病房、賓館的廚房等。空氣變化流程

圖6-2直流式系統夏季空調過程6.3.1直流式系統的分析與計算

采用機器露點(L點)送風方案時，夏季對空氣進行熱濕處理所需要的冷量

空調送風量圖6-2直流式系統夏季空調過程采用規定送風溫差△t送風方案時，夏季對空氣進行熱濕處理所需要的冷量

夏季空調送風量圖6-2直流式系統夏季空調過程hL

100％hNhWhOWL

ON6.3.2一次回風系統的分析與計算一次回風系統是一次回風全空氣空調系統的簡稱

主要優點(與直流式系統相比)夏冬季節可使用部分回風。春秋(過渡)季節能充分利用室外空氣的自然調節能力，甚至全部使用室外新風而不用回風(即作為直流式系統運行)，減少人工冷熱源的運行時間，有利于節能、降低運行費用。適用場合

空調房間面積大，單位面積人員密度大，新風量要求高，室內空氣控制參數要求較嚴格的場所。

圖6-3一次回風系統簡圖1－過濾器2－換熱器3－風機4－消聲器5－送風口6－回風口1.一次回風系統夏季處理空氣(1)露點送風(2)再熱式送風WL100%hWεhLLhNChC圖6-4一次回風系統夏季空調過程6.3.2一次回風系統的分析與計算N6.3.2一次回風系統的分析與計算圖4-4為一次回風系統露點送風夏季空調過程在h－d圖上的表示?？諝庾兓鞒蘔N100%hWεhLLhNChC圖6-4一次回風系統夏季空調過程1.一次回風系統夏季處理空氣需要的冷量從圖6-4可看出，為了把qmkg/s的空氣從C點降溫、減濕、減焓處理到L點，空調設備所需耗用的冷量為WL100%hWεhLLhNChC圖6-4一次回風系統夏季空調過程6.3.2一次回風系統的分析與計算N在室內外狀態參數、室內熱濕負荷和送風量相同的條件下，比較直流式(全新風)系統和一次回風系統處理空氣所需要的冷量。由于空氣的熱濕處理過程分別為W到L

和C到L，而hW

＞hC，因此