二級(jí)建筑師建筑結(jié)構(gòu)與設(shè)備考點(diǎn)：空調(diào)系統(tǒng)及控制

一、空調(diào)系統(tǒng)的基本概念

空氣調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)某一房間或空間內(nèi)的溫度、濕度、潔凈度和空氣流動(dòng)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，并提供足夠量的新鮮空氣，簡(jiǎn)稱(chēng)空調(diào)，一般方法是對(duì)空氣進(jìn)行過(guò)濾、冷卻去濕、加熱加濕等處理，主要設(shè)備包括：供冷(熱)設(shè)備，如冷(熱)源;輸送設(shè)備，如通風(fēng)機(jī)、風(fēng)管等;空氣處理設(shè)備，如加熱、加濕設(shè)備;其他輔助設(shè)備，如過(guò)濾器、消聲器、各種閥門(mén)等;自動(dòng)控制設(shè)備，空調(diào)自動(dòng)化的基礎(chǔ)。

(一) 舒適性空調(diào)和工藝性空調(diào)

1.舒適性空調(diào)(簡(jiǎn)稱(chēng)舒適空調(diào))

指以室內(nèi)人員為對(duì)象，創(chuàng)造舒適環(huán)境為目的的空調(diào)，由于人的舒適感在一定的空氣參數(shù)范圍內(nèi)，所以這類(lèi)空調(diào)對(duì)溫度和濕度的控制要求并不嚴(yán)格。人員長(zhǎng)期逗留區(qū)域舒適性空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表 5 一 2。

人員短期逗留區(qū)域空調(diào)供冷工況室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)宜比長(zhǎng)期逗留區(qū)域提高 1 ℃ 一 2 ℃ ，供熱工況宜降低 1 ℃ 一 2 ℃ 。短期逗留區(qū)域供冷工況風(fēng)速不宜大于 0 . 5m / s ，供熱工況風(fēng)速不宜大于 0 . 3m / S 。

輻射供冷室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度宜提高 0 . 5 ℃ 一 1 . 5 ℃ 。

國(guó)務(wù)院辦公廳發(fā)布的《關(guān)于嚴(yán)格執(zhí)行公共建筑空調(diào)溫度控制標(biāo)準(zhǔn)的通知》中規(guī)定：所有公共建筑內(nèi)的單位，包括國(guó)家機(jī)關(guān)、社會(huì)團(tuán)體、企事業(yè)組織和個(gè)體工商戶(hù)，除醫(yī)院等特殊單位以及在生產(chǎn)工藝上對(duì)溫度有特定要求并經(jīng)批準(zhǔn)的用戶(hù)之外，夏季室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)置不得低于260C，冬季室內(nèi)空調(diào)溫度設(shè)置不得高于200C.一般情況下，空調(diào)運(yùn)行期間禁止開(kāi)窗。

2.工藝性空調(diào)(又稱(chēng)工業(yè)空調(diào))

指以滿(mǎn)足設(shè)備工藝要求為主，室內(nèi)人員舒適感為輔的具有較高溫度、濕度、潔凈度等級(jí)要求的空調(diào)系統(tǒng)。如工廠(chǎng)、倉(cāng)庫(kù)、電子計(jì)算機(jī)房的空調(diào)。

工藝性空調(diào)室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度、相對(duì)濕度及其允許波動(dòng)范圍，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝需要及健康要求確定。人員活動(dòng)區(qū)的風(fēng)速，在供熱工況時(shí)，不宜大于 0 . 3m / s ;供冷工況時(shí)，宜采用0.2m / s 一 0 . 5m / s 。

(二)按空氣處理設(shè)備的集中程度分類(lèi)

空調(diào)系統(tǒng)根據(jù)冷熱源設(shè)置情況、建筑規(guī)模、負(fù)荷大小、房間使用要求、投資及運(yùn)行管理需要等有多種不同的分類(lèi)。按冷、熱源設(shè)置情況主要有以下二類(lèi)：

1.集中式系統(tǒng)(全空氣系統(tǒng))

冷熱源集中設(shè)置，俗稱(chēng)中央空調(diào)。夏季空調(diào)冷媒為冷凍水，一般供水溫度為7℃，回水溫度為12oC;冬季空調(diào)熱媒為熱水，一般供水溫度為60℃，回水溫度為50℃。

空氣集中于機(jī)房?jī)?nèi)進(jìn)行處理(冷卻、去濕、加熱、加濕等)，而房間內(nèi)又有空氣分配裝置。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)空氣的多種處理過(guò)程，便于管理和維修，常用于工業(yè)空調(diào)和民用建筑的公共場(chǎng)所，如商場(chǎng)、餐廳、影劇院、體育館等，缺點(diǎn)是風(fēng)管占用空間大，需要專(zhuān)用的空調(diào)機(jī)房。

2.半集中式系統(tǒng)(空氣一水系統(tǒng)或風(fēng)機(jī)盤(pán)管加新風(fēng)系統(tǒng))

對(duì)室內(nèi)空氣處理(加熱或冷卻、去濕)的設(shè)備分設(shè)在各個(gè)被調(diào)節(jié)和控制的房間內(nèi)，而又集中部分處理設(shè)備，如冷凍水或熱水集中制備或新風(fēng)進(jìn)行集中處理等。機(jī)房面積小，可以滿(mǎn)足各個(gè)房間各自的溫濕度要求，施工安裝靈活，但維護(hù)管理不方便.對(duì)室內(nèi)空氣品質(zhì)要求高時(shí)難以滿(mǎn)足，冷凍水系統(tǒng)布置復(fù)雜，典型的半集中式系統(tǒng)如風(fēng)機(jī)盤(pán)管空調(diào)系統(tǒng)，常用于辦公室及酒店客房。

3.分散式系統(tǒng)(或稱(chēng)直接蒸發(fā)式)

對(duì)室內(nèi)進(jìn)行熱濕處理的設(shè)備全部分散于各房間內(nèi)，如家庭中常用的房間空調(diào)器、電采暖器都屬于此類(lèi)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)在建筑內(nèi)不需要機(jī)房，不需要進(jìn)行空氣分配的風(fēng)道，但維修管理不便，分散的小機(jī)組能量效率一般比較低，其中制冷壓縮機(jī)，風(fēng)機(jī)會(huì)給室內(nèi)帶來(lái)噪聲。此系統(tǒng)設(shè)備成套，安裝投產(chǎn)快，對(duì)改建、擴(kuò)建項(xiàng)目適應(yīng)性強(qiáng)。

4.誘導(dǎo)式系統(tǒng)

誘導(dǎo)式空調(diào)由一次風(fēng)系統(tǒng)，誘導(dǎo)器及二次水系統(tǒng)三個(gè)主要部分組成，該系統(tǒng)由于初投資高，管道系統(tǒng)較復(fù)雜，噪聲較大，目前民用建筑較少采用。

(三)按冷卻介質(zhì)分類(lèi)

1.全空氣系統(tǒng)

室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷全部由經(jīng)過(guò)處理的空氣來(lái)承擔(dān)。根據(jù)風(fēng)管流速，全空氣系統(tǒng)可分為低速系統(tǒng)和高速系統(tǒng)，對(duì)于民用建筑，風(fēng)速小于等于10m/s時(shí)為低速;大于12m/s為高速;對(duì)工業(yè)建筑，小于等于15m/s為低速;大于15m/s為高速。

2.全水系統(tǒng)

室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷全部由輸送的冷、熱水來(lái)承擔(dān)。水的比熱比空氣大得多，因此，需要的水量及管道空間比全空氣系統(tǒng)小得多。

3.空氣——水系統(tǒng)

同時(shí)使用空氣和水來(lái)承擔(dān)室內(nèi)空調(diào)負(fù)荷。這種系統(tǒng)既可解決全空氣系統(tǒng)占空間太大的缺陷，又可解決全水系統(tǒng)通風(fēng)換氣差的弊端。

(四)空調(diào)負(fù)荷

空調(diào)負(fù)荷包括冬季熱負(fù)荷和夏季冷負(fù)荷兩類(lèi)。冬季熱負(fù)荷可參照11.1節(jié)有關(guān)內(nèi)容?？照{(diào)負(fù)荷主要指的是空調(diào)夏季冷負(fù)荷計(jì)算。

1.空調(diào)負(fù)荷計(jì)算的目的

空調(diào)房間的冷負(fù)荷計(jì)算是確定空調(diào)系統(tǒng)風(fēng)量和選擇空調(diào)末端裝置的依據(jù)?？照{(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷是確定冷源容量、風(fēng)管及水管尺寸、機(jī)房大小的依據(jù)。

2.空調(diào)冷負(fù)荷計(jì)算

空調(diào)房間的計(jì)算冷負(fù)荷主要由以下幾項(xiàng)確定：通過(guò)圍護(hù)結(jié)構(gòu)傳熱形成的冷負(fù)荷;透過(guò)外窗太陽(yáng)輻射熱形成的冷負(fù)荷;其余還有人體、照明、設(shè)備、滲透空氣等帶人室內(nèi)的熱量、濕量形成的冷負(fù)荷。它按照各項(xiàng)逐時(shí)冷負(fù)荷的綜合最大值確定。

空調(diào)系統(tǒng)的冷負(fù)荷，應(yīng)根據(jù)所服務(wù)空調(diào)區(qū)的同時(shí)使用情況、空調(diào)系統(tǒng)的類(lèi)型及調(diào)節(jié)方式，按各空調(diào)區(qū)逐時(shí)冷負(fù)荷的綜合最大值或空調(diào)區(qū)夏季冷負(fù)荷的累計(jì)值確定，并應(yīng)計(jì)人各項(xiàng)有關(guān)的附加冷負(fù)荷，包括新風(fēng)冷負(fù)荷以及通風(fēng)機(jī)、風(fēng)管、水泵、冷水管和水箱溫升等引起的附加冷負(fù)荷。

3.空調(diào)冷負(fù)荷的估算

在空調(diào)建筑初步設(shè)計(jì)階段為了提供設(shè)計(jì)概算，進(jìn)行冷、熱源選擇需對(duì)空調(diào)冷負(fù)荷事先進(jìn)行估算。

(五)民用建筑常用的空調(diào)設(shè)備對(duì)空氣處理的基本過(guò)程

在空調(diào)工程中，為了實(shí)現(xiàn)不同的空氣處理方案，需要使用不同的空氣處理設(shè)備，其中常用的是各種熱濕交換設(shè)備，根據(jù)各種熱濕交換設(shè)備的工作特點(diǎn)不同，可將它們分為兩大類(lèi)：直接接觸式和表面式。

圖5—5給出了民用建筑中最常用的空調(diào)方式，空氣處理設(shè)備為表面式，風(fēng)機(jī)盤(pán)管(FC)及冷風(fēng)柜(AHU)都采用這種設(shè)備，其空氣處理過(guò)程如下：

新回風(fēng)混合過(guò)濾后，經(jīng)過(guò)表冷器做進(jìn)一步的處理，當(dāng)表冷器通人冷水時(shí)，空氣被冷卻去濕;當(dāng)表冷器通人熱水時(shí)，空氣被加熱干燥。

圖5-6中的組合式空調(diào)器中，空氣處理設(shè)備采用直接接觸式，空氣通過(guò)噴淋室做進(jìn)一步處理，由于空氣和水直接接觸，根據(jù)熱濕交換理論可知，當(dāng)在噴淋室中噴不同溫度的水時(shí)，就可實(shí)現(xiàn)空氣的多種處理過(guò)程。

空氣處理過(guò)程包括：(1)冷卻處理，熱交換器中通過(guò)冷凍水或制冷劑;(2)加熱處理，熱交換器中通過(guò)熱水或蒸汽，也可以用電加熱;(3)去濕處理，通過(guò)制冷或吸濕劑;(4)加濕處理，通過(guò)噴蒸汽、噴水、濕膜、超聲波等;(5)過(guò)濾處理，通過(guò)過(guò)濾器濾掉空氣中的灰塵，分初效過(guò)濾(一般空調(diào))、中效過(guò)濾(對(duì)空氣中含塵量有要求時(shí)用)、高效過(guò)濾(凈化空調(diào)用);(6)吸附處理，空氣中存在異味、有毒、有害氣體時(shí)，通過(guò)活性碳等吸附劑吸附空氣中的有害氣體。